化工安全技术
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一、认识化工生产的特点

(一)化工生产特点

化工生产具有易燃、易爆、易中毒、高温、高压、有腐蚀等特点,因而较其他工业部门有更大的危险性。

1.高温、高压

在化工生产中,为了使化学反应能够快速进行,就要人为地进行升温、加压。另外,化学反应自身也产生高温、高压。高温、高压虽然使化学反应速率加快,达到理想的生产状态,但也带来了生产过程的危险性和难控制性,给安全生产增加了难度。

2.易燃、易爆

在化工生产中,所使用的各种原料、中间体和产品,一般都具有易燃、易爆性,火灾、爆炸是化工生产中发生较多而且危害甚大的事故类型。当管理不合理或生产装置存在某些缺陷时极易引起着火事故,明火在遇到可燃、易燃气体达到爆炸极限时就易引起爆炸事故的发生。

3.深冷、负压

在化工生产中,某些生产装置的操作应控制在深冷、负压的状态下进行。如空气分离装置的操作在-195.8℃的低温下进行,再如低温多效海水淡化装置、硝铵和尿素工业的蒸发操作则需要在负压下进行。这些条件都是根据生产中化学反应的需要确定的,也就是说,是由生产性质所决定的。因此,整个化工生产过程的工艺条件十分复杂、多变,并且深冷、负压也是危险性操作,一旦失控就会带来灼伤等事故的发生。

4.有毒、有害

在化学工业中,由于部分化学品具有毒性、刺激性、致癌性、致突变性、腐蚀性、麻醉性等特性,导致人员急性危害事故每年都发生较多。据有关权威部门统计,由化学品的毒害导致的人员伤亡占化学工业整个事故伤亡的49.9%,几乎占到一半。因此,关注化学品的健康危害是化学工业生产单位的重要工作之一。

5.大型化、单系列

在化学工业中,随着科学技术的进步,生产规模越来越大,如世界单体常减压装置已经达到1750万吨/年,目前国内最大的常减压炼油装置是中海油惠州以及中化泉州的1200万吨/年单体装置。这些大型装置的产量大、能耗低、经济效益好,但设备贵重、投资较大,一般采用单系列配置,没有备用设备,对生产操作要求极为严格。稍有不慎,就有可能发生较大的事故,对安全生产的要求非常高,对事故苗头的控制非常精细。

6.高参数、高技术

在化学工业中,我国正在进行产业化结构调整,淘汰一些落后污染的产能,取而代之的是一些技术先进、污染较小、高参数、高技术的现代化工生产装置,如一些大型化肥生产装置、乙烯生产装置,所配置的离心压缩机组,转速高达20000r/min。有的化工反应器反应温度高达2000℃以上。有的为大型装置,单台设备重达1000t以上。高参数、高技术带来了产业的革命,但随之而来的是一个严峻的安全生产问题。

7.自动化、智能化

在化学工业中,随着现代信息技术的发展,计算机技术、信息工程技术、智能技术也得到了充分的利用。如现在多数大型化工装置的中央控制室均采用DCS控制系统,不仅大大减少了劳动力,也使化工生产各个环节的操作指标得到了精准的控制。但是,自动化、智能化技术的应用也带来了一些新的安全问题,如果管理、维修、操作出现一点闪失,就有可能造成整个系统的停车,给企业造成巨大的经济损失,也有可能造成人员的伤亡。

8.涉及危险品多、工艺条件苛刻

在化工生产中,涉及的危险物品较多,由于这些危险物品固有的危险性,在操作失误或失控的条件下,极有可能造成燃烧、爆炸、中毒等事故的发生。因此,对化工生产的操作,要求的工艺条件非常苛刻。为了保证生产处于稳定、连续和安全的状态,对温度、压力、流量、液面、气体成分、投料量和投料顺序等工艺指标的确定,都非常严谨。按规定的工艺条件,操作人员要根据生产变化情况,及时频繁地予以调节和进行岗位之间的联系,不允许工艺条件有大的波动,更不允许有超温、超压、超负荷的运行。

9.产品固定、生产批量大

在化工生产中,一般来说,产品是固定的,而且生产的批量很大。在固定的岗位中,年复一年、日复一日,就生产这么一种产品,容易引起操作人员的麻痹大意,殊不知,在这样大批量生产的化工产品中,潜伏着一些重大的事故隐患。如在硝铵的生产过程中,如果大量的产品堆积在库房或站台上,长时间不运走,就有可能预热、分解、产生爆炸气体,当浓度达到一定的极限时就有可能发生硝铵爆炸。

10.生产和销售计划决定生产的物料平衡

在化工生产中,生产和销售计划决定生产的物料平衡。生产不是越多越好,而是要看市场的销售情况,同时也要考虑生产的能力问题,不能因为市场好就盲目地超负荷生产,拼设备、拼人员的劳动力,这样容易发生事故,例如,我国某化工企业“2·28”重大爆炸事故。反过来,市场情况不好,一味地为完成生产任务而大量购进原料又会使得化工产品长期积压,既影响资金周转,也易引发一些其他的事故。

11.设备投资高并且专用

在化工生产中,特别是在现代大型化工生产装置中,设备的投资比较高,设备都比较昂贵,而且化工生产所用的设备都是专用的。这就对操作人员提出了操作规范,严格按操作规程办事、严格按操作步骤办事是化工生产的基本要求。如果违规操作、违章操作,将会造成重大设备破坏事故,投资几千万元甚至上亿元的设备有可能毁于一旦,甚至引发重大人员伤亡事故。

正因为化工生产具有以上特点,安全生产在化工行业就更为重要。此外,在化工生产中,不可避免地要接触有毒有害的化学物质,化工行业职业病发生率明显高于其他行业。

(二)化工企业火灾爆炸事故分析

通过对原国家安全生产监督管理总局网站资料的收集整理,关文玲、蒋军成等对我国2001~2006年化工生产、经营企业发生的109起火灾爆炸事故按发生事故的设备进行了统计分析,事故共导致458人死亡,统计结果如表1-1所示。

表1-1 化工企业火灾爆炸事故统计表

注:火灾指仅发生火灾,爆炸包括物理爆炸、化学爆炸、火灾引发爆炸、爆炸引发火灾。

由表1-1可以看出,化工企业事故发生率最高的是反应容器,如反应釜、中和釜、发生炉等设备。该类设备主要用于完成化学反应,反应条件的要求较为苛刻,往往需要在高温、高压下进行,例如氨合成反应一般压力在30MPa左右,温度为450~550℃。高温高压下反应物具有较高的能量,而且连续工作容易造成设备失效,因此事故频率较高。另外,化学合成过程中很多反应(如氧化反应、氯化反应、硝化反应、水合反应)都是放热反应,其反应过程中产生的热量如果不及时转移,易形成过热现象,从而导致事故的发生。

在化工生产过程中,储罐主要用于存放液态物质,如原油、乙醇、汽油、甲苯等,该类物质多为易燃、易爆、有毒的介质。从表1-1可以看出,与其他设备相比,储罐一旦发生事故,造成的伤亡较大,事故后果较为严重。

管道是用来输送流体物质的一种设备,主要用于联结化工机器与设备、仪表装置等工艺系统,生产过程中使用的炉、塔、罐、槽、压缩机、泵等设备以管道相连通。由于化工工艺的要求,管道中输送的介质往往具有易燃易爆性、毒性、腐蚀性等特点,而且输送过程需要在一定压力下进行,一旦发生泄漏也容易造成火灾爆炸事故发生。

由表1-1还可以看出,在所统计的109起事故中,其中纯火灾事故仅有10起,其余99起为物理爆炸、化学爆炸、物理(化学)爆炸引发火灾、火灾引发爆炸事故,这表明由于系统介质、工艺的特点,爆炸成为化工生产、经营过程的主要危险。在上述109起事故中,对事故起因较明确的64起事故介质统计分析,结果如表1-2所示,可以看出在我国化工行业引发事故较多的介质是以石油及其副产品为代表的烃类化合物,其易燃易爆性、易挥发性、易积聚静电性、热膨胀性等特点使得该类物质在生产经营过程中事故易发,其次是苯类化学物、醇类化合物和卤化物。

表1-2 化工企业火灾爆炸介质统计表

注:( )中的数据代表该类介质发生事故的起数。

在统计的64起事故中,有机物占51起,无机物占13起,其中无机物事故中,蒸气超压爆炸事故较为常见。从介质的相态上考虑,工业过程火灾爆炸事故介质以液相和气相为主。从事故统计可以看出,化工企业常见的火灾爆炸事故表现形式是火灾、火灾引发爆炸、爆炸引发火灾。