化工企業(yè)工藝參數(shù)的安全控制措施

化工企業(yè)工藝參數(shù)的安全控制措施化學(xué)生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)主要包括溫度、壓力、流量及物料配比等。實現(xiàn)這些參數(shù)的自動調(diào)節(jié)和控制室保證化工安全生產(chǎn)的重要措施。1.反應(yīng)溫度控制溫度是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的主要控制參數(shù)之一。各種化學(xué)反應(yīng)都有其最適宜的溫度范圍，正確控制反應(yīng)溫度不但可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而且也是防火防爆所必須的。如果超溫，反應(yīng)物有可能分解起火，造成壓力升高，甚至導(dǎo)致爆炸；也可能因溫度過高而產(chǎn)生副反應(yīng)，生成危險的副產(chǎn)物或過反應(yīng)物。升溫過快、過高或冷卻設(shè)施發(fā)生故障，可能會引起劇烈反應(yīng)，乃至沖料或爆炸。溫度過低會造成反應(yīng)速度減慢或停滯，溫度一旦恢復(fù)正常，往往會因為未反應(yīng)物料過多而使反應(yīng)加劇，有可能引起爆炸。溫度過低還會使某些物料凍結(jié)，造成管道堵塞或破裂，致使易燃物料泄漏引發(fā)火災(zāi)或爆炸。

（1）控制反應(yīng)溫度（除去反應(yīng)熱）

化學(xué)反應(yīng)—般都伴隨著熱效應(yīng)，放出或吸收—定熱量。例如基本有機(jī)合戊中的的各種氧化反應(yīng)、氯化反應(yīng)、水合和聚合反應(yīng)等均是放熱反應(yīng)；而各種裂解反應(yīng)、脫氫反應(yīng)，脫水反應(yīng)等則是吸熱反應(yīng)。為使反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行，必須在反應(yīng)系統(tǒng)中加入或移去一定的熱量，以防因過熱而發(fā)生危險。

例如乙烯氧化制環(huán)氧乙烷是一個典型的放熱反應(yīng)。環(huán)氧乙烷沸點(diǎn)低(10.7℃)，爆炸范圍極寬(3～100％)，沒有氧氣存在也能發(fā)生分解爆炸。此外，雜質(zhì)存在易引起自聚并放出熱量，使?jié)穸壬?，遇水進(jìn)行水合反應(yīng)，也放出熱量。如果反應(yīng)熱不及時導(dǎo)出，濕度過高會使乙烯完全燃燒而放出更多熱量，使溫度急劇升高，導(dǎo)致爆炸。因此，在高溫下是很危險的。

具體方法有：

a.夾套冷卻、內(nèi)蛇管冷卻、或兩者兼用；

b.稀釋劑回流冷卻；

c.惰性氣體循環(huán)冷卻；

d.采用一些特殊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器或在工藝上采取一些措施。合成甲醇是強(qiáng)放熱反應(yīng)，在反應(yīng)器內(nèi)裝配熱交換器，混合合成氣分兩路，其中一路控制流量以控制反應(yīng)溫度；

e.加入其他介質(zhì)，如通入水蒸氣帶走部分反應(yīng)熱。如乙醇氧化制取乙醛就是采用乙醇蒸氣、空氣和水蒸氣的混合氣體，將其送入氧化爐，在催化劑作用下生成乙醛。利用水蒸氣的吸熱作用將多余的反應(yīng)熱帶走。

（2）防止攪拌中斷

攪拌可以加速熱量的傳遞。有的生產(chǎn)過程如果攪拌中斷，可能會造成散熱不良或局部反應(yīng)過于劇烈而發(fā)生危險。例如，苯與濃硫酸進(jìn)行磺化反應(yīng)時，物料加入后由于遲開攪拌，造成物料分層。攪拌開動后，反應(yīng)劇烈，冷卻系統(tǒng)不能及時地將大量的反應(yīng)熱移去，導(dǎo)致熱量積累，溫度升高，未反應(yīng)完的苯很快受熱氣化，造成設(shè)備、管線超壓爆裂。所以，加料前必須開動攪拌，防止物料積存。生產(chǎn)過程中，若由于停電、攪拌機(jī)械發(fā)生故障等造成攪拌中斷時，加料應(yīng)立即停止，并且應(yīng)當(dāng)采取有效的降溫措施。對因攪拌中斷可能引起事故的反應(yīng)裝置，應(yīng)當(dāng)采取防止攪拌中斷的措施，例如，采用雙路供電。

（3）正確選擇傳熱介質(zhì)

傳熱介質(zhì)，即熱載體，常用的有水、水蒸氣、碳?xì)浠衔?、熔鹽、汞和熔融金屬、煙道氣等。

①避免使用性質(zhì)與反應(yīng)物料相抵觸的介質(zhì)。應(yīng)盡量避免使用性質(zhì)與反應(yīng)物料相抵觸的物質(zhì)作冷卻介質(zhì)。例如，環(huán)氧乙烷很容易與水劇烈反應(yīng)，甚至極微量的水分滲入液態(tài)環(huán)氧乙烷中、也會引發(fā)自聚放熱產(chǎn)生爆炸。又如，金屬鈉遇水劇烈反應(yīng)而爆炸。所以在加工過程中，這些物料的冷卻介質(zhì)不得用水，一般采用液體石蠟。

②防止傳熱面結(jié)垢。在化學(xué)工業(yè)中，設(shè)備傳熱面結(jié)垢是普遍現(xiàn)象。傳熱面結(jié)垢不僅會影響傳熱效率，更危險的是在結(jié)垢處易形成局部過熱點(diǎn)，造成物料分解而引發(fā)爆炸。結(jié)垢的原因有，由于水質(zhì)不好而結(jié)成水垢；物料粘結(jié)在傳熱面上；特別是因物料聚合、縮合、凝聚、炭化而引起結(jié)垢，極具危險性。換熱器內(nèi)傳熱流體宜采用較高流速，這樣既可以提高傳熱效率，又可以減少污垢在傳熱表面的沉積。

③傳熱介質(zhì)使用安全。傳熱介質(zhì)在使用過程中處于高溫狀態(tài)，安全問題十分重要。高溫傳熱介質(zhì)，如聯(lián)苯混合物(73.5％聯(lián)苯醚和26.5％聯(lián)苯)在使用過程中要防止低沸點(diǎn)液體(如水或其他液體)進(jìn)入，低沸點(diǎn)液體進(jìn)入高溫系統(tǒng)，會立即氣化超壓而引起爆炸。傳熱介質(zhì)運(yùn)行系統(tǒng)不得有死角，以免容器試壓時積存水或其他低沸點(diǎn)液體。傳熱介質(zhì)運(yùn)行系統(tǒng)在水壓試驗后，一定要有可靠的脫水措施，在運(yùn)行前應(yīng)進(jìn)行干燥吹掃處理。2.投料控制（1）投料速度控制對于放熱反應(yīng)，投料速率不能超過設(shè)備的傳熱能力，否則，物料溫度將會急劇升高，引起物料的分解、突沸，造成事故。加料時如果溫度過低，往往造成物料的積累、過量，溫度一旦適宜反應(yīng)加劇，加之熱量不能及時導(dǎo)出，溫度和壓力都會超過正常指標(biāo)，導(dǎo)致事故。

如某農(nóng)藥廠“保棉豐”反應(yīng)釜，按工藝要求，在不低于75℃的溫度下，4h內(nèi)加完100kg雙氧水。但由于投料溫度為70℃，開始反應(yīng)速率慢加之投入冷的雙氧水使溫度降至52℃，因此將投料速度加快，在1h20min投入雙氧水80kg，造成雙氧水與原油劇烈反應(yīng)，反應(yīng)熱來不及導(dǎo)出而溫度驟升，僅在6s內(nèi)溫度就升至200℃以上，使釜內(nèi)物料氣化引起爆炸。

投料速度太快，除影響反應(yīng)速度外，還可能造成尾氣吸收不完全，引起毒性或可燃性氣體外逸。如某農(nóng)藥廠樂果生產(chǎn)硫化崗位，由于投料速度太快．硫化氫尾氣來不及吸收而外逸，引起中毒事故。當(dāng)反應(yīng)溫度不正常時，首先要判明原因，不能隨意采用補(bǔ)加反應(yīng)物的辦法提高反應(yīng)溫度，更不能采用先增加投料量而后補(bǔ)熱的辦法。

（2）投料配比

反應(yīng)物料的配比要嚴(yán)格控制，影響配比的因素都要準(zhǔn)確的分析和計量。例如，反應(yīng)物料的濃度、含量、流量、重量等。對連續(xù)化程度較高，危險性較大的生產(chǎn)，在剛開車時要特別注意投料的配比。例如，在環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中，乙烯和氧混合進(jìn)行反應(yīng)，其配比臨近爆炸極限，為保證安全，應(yīng)經(jīng)常分析氣體含量，嚴(yán)格控制配比，并盡量減少開停車次數(shù)。

催化劑對化學(xué)反應(yīng)的速度影響很大，如果配料失誤，多加催化劑，就可能發(fā)生危險?？扇嘉锱c氧化劑進(jìn)行的反應(yīng)，要嚴(yán)格控制氧化劑的投料量。在某一比例下能形成爆炸性混合物的物料，生產(chǎn)時其投料量應(yīng)盡量控制在爆炸范圍之外，如果工藝條件允許，可以添加水、水蒸氣或惰性氣體進(jìn)行稀釋保護(hù)。（3）投料順序在涉及危險品的生產(chǎn)中，必須按照一定的順序進(jìn)行投料。例如，氯化氫的合成，應(yīng)先向合成塔通入氫氣，然后通入氯氣；生產(chǎn)三氯化磷，應(yīng)先投磷，后投氯，否則可能發(fā)生爆炸。又如，用2，4－二氯酚和對硝基氯苯加堿生產(chǎn)除草醚，3種原料必須同時加入反應(yīng)罐，在190℃下進(jìn)行縮合反應(yīng)。假若忘加硝基氯苯，只加2，4－二氯酚和堿，結(jié)果生成二氯酚鈉鹽，在240℃下能分解爆炸。如果只加硝基氯苯與堿反應(yīng)，則能生成對硝基氯酚鈉鹽，在200℃下也會分解爆炸。為了防止誤操作，造成顛倒程序投料，可將進(jìn)料閥門進(jìn)行聯(lián)鎖動作。

（4）原料純度

反應(yīng)物料中危險雜質(zhì)的增加可能會導(dǎo)致副反應(yīng)或過反應(yīng)，引發(fā)燃燒或爆炸事故。對于化工原料和產(chǎn)品，純度和成分是質(zhì)量要求的重要指標(biāo)，對生產(chǎn)和管理安全也有著重要影響。比如，乙炔和氯化氫合成氯乙烯，氯化氫中游離氯不允許超過0.005％，因為過量的游離氯與乙炔反應(yīng)生成四氯乙烷會立即起火爆炸。又如在乙炔生產(chǎn)中，電石中含磷量不得超過0.08％。因為磷在電石中主要是以磷化鈣的形式存在，磷化鈣遇水生成磷化氫，遇空氣燃燒，導(dǎo)致乙炔和空氣混合物的爆炸。

反應(yīng)原料氣中，如果其中含有的有害氣體不清除干凈，在物料循環(huán)過程中會不斷積累，最終會導(dǎo)致燃燒或爆炸等事故的發(fā)生。清除有害氣體，可以采用吸收的方法，也可以在工藝上采取措施，使之無法積累。例如高壓法合成甲醇，在甲醇分離器之后的氣體管道上設(shè)置放空管，通過控制放空量以保證系統(tǒng)中有用氣體的比例。有時有害雜質(zhì)來自未清除干凈的設(shè)備。例如在六六六生產(chǎn)中，合成塔可能留有少量的水，通氯后水與氯反應(yīng)生成次氯酸，次氯酸受光照射產(chǎn)生氧氣，與苯混合發(fā)生爆炸。所以這類設(shè)備一定要清理干凈，符合要求后才能投料。

反應(yīng)原料中的少量有害成分，在生產(chǎn)的初始階段可能無明顯影響，但在物料循環(huán)使用過程中，有害成分越積越多，以致影響生產(chǎn)正常進(jìn)行，造成嚴(yán)重問題。所以在生產(chǎn)過程中，需定期排放有害成分。

有時在物料的貯存和處理中加入一定量的穩(wěn)定劑，以防止某些雜質(zhì)引起事故。如氰化氫在常溫下呈液態(tài)，貯存時水分含量必須低于1％，置于低溫密閉容器中。如果有水存在，可生成氨，作為催化劑引起聚合反應(yīng)，聚合熱使蒸氣壓力上升，導(dǎo)致爆炸事故的發(fā)生。為了提高氰化氫的穩(wěn)定性，常加入濃度為0.001％～0.5％的硫酸、磷酸或甲酸等酸性物質(zhì)作為穩(wěn)定劑或吸附在活性炭上加以保存。

（5）投料量

化工反應(yīng)設(shè)備或貯罐都有一定的安全容積，帶有攪拌器的反應(yīng)設(shè)備要考慮攪拌開動時的液面升高；貯罐、氣瓶要考慮溫度升高后液面或壓力的升高。若投料過多，超過安全容積系數(shù)，往往會引起溢料或超壓。投料過少，也可能發(fā)生事故。投料量過少，可能使溫度計接觸不到液面，導(dǎo)致溫度出現(xiàn)假象，由于判斷錯誤而發(fā)生事故；投料量過少，也材大難用使加熱設(shè)備的加熱面物料的氣相，使易于分解的物料分解，從而引起爆炸。

（6）過反應(yīng)的控制

許多過反應(yīng)的生成物是不穩(wěn)定的，容易造成事故。所以在反應(yīng)過程中要防止過反應(yīng)的發(fā)生。如三氯化磷合成是把氯氣通入黃磷中，產(chǎn)物三氯化磷沸點(diǎn)為75℃，很容易從反應(yīng)釜中移出。但如果反應(yīng)過頭，則生成固體五氯化磷，100℃時才升華。五氯化磷比三氯化磷的反應(yīng)活性高得多，由于黃磷的過氧化而發(fā)生爆炸的事故時有發(fā)生。對于這一類反應(yīng)，往往保留一部分未反應(yīng)物，使過反應(yīng)不至于發(fā)生。

在某些化工過程中，要防止物料與空氣中的氧反應(yīng)生成不穩(wěn)定的過氧化物。有些物料，如乙醚、異丙醚、四氫呋喃等，如果在蒸餾時有過氧化物存在，極易發(fā)生爆炸。3.溢料和泄漏的控制溢料主要是指化學(xué)反應(yīng)過程中由于加料、加熱速度較快產(chǎn)生液沫引起的物料溢出，以及在配料等操作過程中，由于泡沫夾帶而引起的物料溢出。由于溢料時相界面不清，給液面的調(diào)節(jié)控制帶來困難。反應(yīng)過程中，溢料使反應(yīng)物料外泄，容易發(fā)生事故。在連續(xù)封閉的生產(chǎn)過程中，溢流又容易引起沖漿、液泛等操作事故。為了減少泡沫，防止出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，首先應(yīng)該穩(wěn)定加料量，平穩(wěn)操作。第二，在工藝上可采取真空消泡的措施，通過調(diào)節(jié)合理的真空差來消除泡沫。如在橡膠生產(chǎn)的脫除揮發(fā)物的操作中可通過調(diào)節(jié)脫揮塔塔頂與塔釜的真空度差來減少脫氣過程的泡沫，以防止沖漿。第三是在工藝允許的情況下加入消泡劑消減泡沫。第四是在配料操作中可通過調(diào)節(jié)配料溫度和配料糟的攪拌強(qiáng)度，減少泡沫和溢料。

化工生產(chǎn)中還存在著物料的跑、冒、滴、漏的現(xiàn)象，容易引起火災(zāi)爆炸事故。

造成跑、冒、滴、漏一般有以下三種情況：

（1）操作不精心或誤操作，例如，收料過程中的槽滿跑料，分離器液面控制不穩(wěn)，開錯排污閥等；

（2）設(shè)備管線和機(jī)泵的結(jié)合面不嚴(yán)密；

（3）設(shè)備管線被腐蝕，未及時檢修更換。

為了確保安全生產(chǎn)，杜絕跑、冒、滴、漏，必須加強(qiáng)操作人員和維修人員的責(zé)任心和技術(shù)培訓(xùn)，穩(wěn)定工藝操作，提高檢修質(zhì)量，保證設(shè)備完好率，降低泄漏率。

為了防止誤操作，對比較重要的各種管線應(yīng)涂以不同顏色以示區(qū)別，對重要的閥門要采取掛牌、加鎖等措施。不同管道上的閥門應(yīng)相隔一定的間距，以免啟閉錯誤。4.自動控制與安全保護(hù)裝置（1）自動控制自動控制系統(tǒng)按其功能分為以下四類：①自動檢測系統(tǒng)：對機(jī)械、設(shè)備或過程進(jìn)行連續(xù)檢測，把檢測對象的參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位、物料成分等訊號，由自動裝置轉(zhuǎn)換為數(shù)字，并顯示或記錄出來的系統(tǒng)。②自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)：通過自動裝置的作用，使工藝參數(shù)保持在設(shè)定值的系統(tǒng)。③自動操縱系統(tǒng)：對機(jī)械、設(shè)備或過程的啟動、停止及交換、接通等，由自動裝置進(jìn)行操縱的系統(tǒng)。④自動訊號、聯(lián)鎖和保護(hù)系統(tǒng)：機(jī)械、設(shè)備或過程出現(xiàn)不正常情況時，會發(fā)出警報并自動采取措施，以防事故的安全系統(tǒng)。

（2）安全保護(hù)裝置

①信號報警裝置。在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，可配置信號報警裝置，情況失常時發(fā)出警告，以便及時采取措施消除隱患。報警裝置與測量儀表連接，用聲、光或顏色示警。例如在硝化反應(yīng)中，硝化器的冷卻水為負(fù)壓，為了防止器壁泄漏造成事故，在冷卻水排出口裝有帶鈴的導(dǎo)電性測量儀，若冷卻水中混有酸，導(dǎo)電率提高．則會響鈴示警。

隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，警報信號系統(tǒng)的自動化程度不斷提高。例如反應(yīng)塔溫度上升的自動報警系統(tǒng)可分為兩級，急劇升溫檢測系統(tǒng)，以及與進(jìn)出口流量相對應(yīng)的溫差檢測系統(tǒng)。警報的傳送方式按故障的輕重設(shè)置倍號。

信號報警裝置只能提醒操作者注意已發(fā)生的不正常情況或故障，但不能自動排除故障。

②保險裝置。保險裝置在危險狀態(tài)下自動消除危險或不正常狀態(tài)。例如氨的氧化反應(yīng)是在氨和空氣混合物爆作極限邊緣進(jìn)行的，在氣體輸送管路上應(yīng)該安裝保險裝置，以便在緊急狀態(tài)下切斷氣體的輸入。在反應(yīng)過程中，空氣的壓力過低或氨的溫度過低，都有可能使混合氣體中氨的濃度提高，達(dá)到爆作下限。在這種情況下，保險裝置就會切斷氨的輸送，只允許空氣流過，因而可以防止爆炸事故的發(fā)生。

③安全聯(lián)鎖裝置。聯(lián)鎖就是利用機(jī)械或電氣控制依次接通各個儀器和設(shè)備，使之彼此發(fā)生聯(lián)系，達(dá)到安全運(yùn)行的目的。安全聯(lián)鎖裝置是對操作順序有特定安全要求、防止誤操作的一種安全裝置，有機(jī)械聯(lián)鎖和電氣聯(lián)鎖。例如硫酸與水的混合操作，必須先把水加入設(shè)備，再注入硫酸，否則