乙炔生產過程危險性分析

鄒澤平

（重慶長壽捷圓化工有限公司，重慶 401220）

乙炔生產過程危險性分析

鄒澤平

（重慶長壽捷圓化工有限公司，重慶 401220）

對乙炔生產過程的幾起典型事故進行了安全分析，對乙炔生產過程中火災爆炸危險性、乙炔生產工藝過程危險有害因素等進行了辯識。采用預先危險分析方法進行分析，指出乙炔發生過程中火災爆炸危險性存在的可能性，并提出了預防措施。

乙炔；生產過程；危險性分析

乙炔屬于第2.1類易燃易爆氣體，俗名電石氣。其生產過程危險性大、事故發生率高，在各個操作環節上都存在諸多危險因素，極易燃燒爆炸，爆炸極限為2.3%~81.0%，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高溫能引起燃燒爆炸，其最小點火能為0.02 mJ。因此，有必要對乙炔生產過程的危險性進行分析[1]。

1 乙炔生產工藝簡述

工業上制取乙炔的方法很多，有電石法、甲烷裂解法、烴類裂解法等。重慶長壽捷圓化工有限公司采用電石濕法生產乙炔。電石車運來的電石經稱量后，由加料斗加入電石貯斗內經電振機振蕩加入發生器內，電石與由發生器上部加入的水發生反應。反應后的電石渣漿由底部排出。乙炔氣由發生器頂部排出，經正水封進入冷卻塔。冷卻塔頂部噴入廢次氯酸鈉或自來水，冷卻后的乙炔由塔頂出來，一部分去乙炔氣柜貯存；另一部分經SHJ-40/1.5水環壓縮機加壓至下工段所需的壓力，進入清凈一塔底部。一塔上部噴入來自清凈二塔底部出來的清凈劑對乙炔進行清凈，乙炔從一塔頂部出來，進入清凈二塔底部。二塔頂噴入新鮮清凈劑（次氯酸鈉溶液），二塔頂出來的乙炔經中和塔用NaOH中和后，到反應工段[2]。

2 乙炔發生站典型事故案例與分析

2.1 發生器加料貯斗發生燃爆事故

氯丁投產以來，每年發生器加料貯斗數次發生燃爆事故，輕者，只發生爆鳴，瞬間自熄，或者在加料貯斗內加大氮氣而熄滅；重者，發生爆炸后燃燒時間長，損壞設備管線或造成人員傷害，需動用消防器材撲滅。

原因分析：（1）加料前氮排乙炔不徹底，貯斗內有乙炔與空氣形成爆炸性混合氣體；（2）發生器液面過低，低于下料管管口，使本體內的乙炔竄入加料貯斗；（3）加料時充氮氣過小，或甚至斷了氮氣，使貯斗內乙炔含量增加；（4）加料時貯斗口未加膠墊，加料斗與貯斗碰撞，產生火花；（5）抽風開得過大，空氣進入貯斗內，與乙炔形成爆炸性混合物；（6）乙炔中磷化氫含量過高，在空氣中自燃產生火花；（7）貯斗內壁襯墊損壞，電石撞擊斗壁產生火花。

2.2 氮氣窒息事故

1995年6月開始檢修時，發生器用氮氣排乙炔，中途突然斷氮氣，因忘關氮氣閥，一工人認為設備對空置換乙炔差不多了，便爬進發生器準備清理，一進去便倒下，旁邊另一工人立即將其從發生器內拖出。

分析原因是設備中存留氮氣，工人進入前未確認及辦理進入容器作業證。

2.3 清凈次氯酸鈉配制槽發生燃燒爆炸事故

2002年11月正常開車時，清凈二塔泵突然跳閘。當操作工恢復清凈二塔泵時，清凈次氯酸鈉配制槽發生燃燒爆炸。

分析原因是，乙炔采用加壓清凈，清凈二塔離心泵突然跳閘，造成次氯酸鈉中間貯槽液面滿而使液位顯示自鎖，操作人員在未清楚其液面自鎖情況下，開始恢復使用清凈二塔泵，將次氯酸鈉中間貯槽液面抽空使乙炔返回到次氯酸鈉配制槽與氯氣混合發生燃燒爆炸。

3 乙炔生產過程危險與有害因素辯識

3.1 物料的火災爆炸危險性

（1）工業電石中一般含有微量的磷化鈣、硫化鈣等，磷化鈣和硫化鈣遇水可生成PH3和H2S氣體，當乙炔氣體中PH3的濃度超過0.15%時，遇空氣可發生自燃。故生產乙炔用電石的含磷量不得超過0.08%，含硫量不得超過0.15%[1]。

（2）乙炔爆炸極限范圍寬、危險程度大。乙炔極不穩定，在高溫、加壓或有某些物質存在時，具有強烈的爆炸性。工業乙炔當壓力超過0.25 MPa時，溫度在550℃以上，則發生爆炸。與空氣混合的爆炸范圍為2.3%~81.0%，其中7.0%~13%時，燥炸最為激烈，與氧混合的爆炸范圍為2.3%~93.0%。乙炔對于氧化反應很敏感，常見的乙炔氧化反應是乙炔與空氣中的氧氣發生燃燒，乙炔和空氣會形成濃度很高，幅度很寬的爆炸性混合物，其爆炸反應方程式為：

（3）乙炔分解爆炸。乙炔分解爆炸的可能性比氧化爆炸的可能性小得多，往往是由于局部過熱使少量氣體分解，分解反應速度很快，一旦反應開始，便會放出大量熱能使溫度迅速升高，加快分解速度，直到發生強烈的爆炸。分解爆炸的產物是黑煙狀的細炭粒子，飄浮在空氣中，并可能發生二次爆炸，放出巨大熱量，其爆炸破壞力往往大于第一次爆炸。乙炔的分解反應方程式為：

由于乙炔分解時產生放熱反應，在一定溫度和壓力條件下，即使沒有氧氣等助燃劑參與反應，也會導致爆炸。

（4）乙炔在常溫時的熱力學性質很不穩定，會在各種條件下聚合，其反應方程式為：

乙炔聚合時放出熱量使溫度升高。溫度越高，聚合速度越快。當放出的熱量使乙炔的溫度升高到分解爆炸的溫度時，尚未聚合的乙炔就發生分解爆炸。

（5）乙炔與空氣混合氣體的最小激發能量低，在常溫下，混合氣體中乙炔濃度為9%（V/V，下同）時，爆炸所需的激發能量最低，約0.02 mJ，隨著乙炔濃度的增加，其激發能量也相應增高，人們穿脫化纖衣服時產生的靜電足以將乙炔與空氣的混合物引爆。

（6）乙炔和銀、汞、銅等重金屬接觸可生成容易爆炸的炔金屬。乙炔遇氟、氯等鹵族元素易發生加成反應而著火引起爆炸。

（7）金屬氧化物可降低乙炔分解爆炸的極限溫度。乙炔在生產中經常會遇到金屬的氧化物，都有可能使乙炔分解爆炸的極限溫度降低。特別是微小顆粒狀的金屬氧化物碎屑，有可能成為乙炔分解的催化劑，其顆粒越小，作用越強，危險性越大。

3.2 工藝過程的危險有害因素

（1）在加料時，氮氣置換乙炔不合格，致使乙炔含量高，在加料斗內，電石與電石產生火花而引爆發生事故。

（2）加料過程中，沒有通入氮氣或突然停止通入氮氣，使空氣隨電石進入貯斗，而乙炔氣也可能從本體上升。

（3）當排氣合格時，由于所屬閥門開閉錯誤，使空氣進入加料貯斗。

（4）由于加入了潮濕電石，在加料貯斗中，分解出乙炔。

（5）發生器液封管以上部分不氣密或操作大意、發生器液面過高或過低、乙炔和水蒸氣上逸。

（6）電石和水反應為放熱反應，電石粒度愈小，反應越激烈。如果電石為粉末狀態，無攪拌即產生局部過熱，造成乙炔分解。

（7）發生器各工藝指標控制不嚴而造成加料貯斗內有少量水蒸氣，會使堆積電石局部過熱產生熱量累積發生燃爆事故。

（8）清凈崗位次氯酸鈉有效氯含量和pH值控制不嚴格，當有效氯為0.15%以上，容易生成氯乙炔，氯乙炔是極不穩定的化合物，遇空氣也會著火爆炸，其過程為：

3.3 總圖布置上的危險性

乙炔發生站位于氯丁二烯生產裝置的最下游。上工序各種可燃物容易流入乙炔生產區域內。乙炔發生站北邊和東邊20 m之內有主公路和支公路火源容易帶入乙炔生產區。

3.4 人身傷害

操作人員操作電動葫蘆，上下樓梯進行巡查時，以及檢修期的高空作業和進入設備作業容易發生人身傷害。

3.5 其他事故

電氣設備故障、靜電作用和雷擊均可能引發火災、爆炸事故。人體靜電產生火花也易引起火災、爆炸。

3.6 重大危險源辨識

重大危險源是指長期或臨時生產、加工、搬運、使用或貯存危險物質，且危險物質的數量等于或超過臨界量的單元?！吨卮笪ｋU源辨識》（GB18218-2000）中定義的生產場所，是指危險物質的生產、加工及使用等的場所，包括生產、加工及使用等過程中的中間貯罐存放區及半成品、成品的周轉庫房。乙炔氣柜是為下工序提供乙炔氣起緩沖作用，故乙炔氣柜應按照生產區進行辨識。其臨界量為1 t，即乙炔氣柜有效容積為900 m3，壓力為0.105 MPa，溫度為20℃左右時，其密度為1.12 kg/m3，故其總量大于1 t，應按照重大危險源進行監管和控制[4]。

4 乙炔生產預先危險分析

預先危險分析是常用的危險性分析方法。通過預先危險分析，可以達到以下目的。大體識別與系統有關的主要危險；鑒別產生危險的原因；估計事故出現對人體及系統產生的影響；判定已識別的危險性等級；提出消除或控制危險性的措施。

在分析乙炔生產危險性時，為了衡量危險性的大小及其生產破壞性的影響程度，預先危險分析將各類危險性劃分為4個等級，如表1所示。

表1 危險等級的劃分表

采用預先危險分析法，對乙炔生產過程存在的危險、有害因素進行分析，分析結果見表2[2]。

表2 乙炔生產過程存在的危險、有害因素分析結果

通過采用預先危險分析法得到乙炔生產過程危險性分析的定性分析結果，乙炔生產過程發生的事故大多是由于誤操作引起。對乙炔爆炸原因分析和重大危險源辯識以及乙炔生產過程安全管理，需要各個崗位共同實施，采取防范措施。

[1]劉清華.溶解乙炔站的防火、防爆設計.沈陽化工，1994，（4）：12.

[3]嚴福英.聚氯乙烯工藝學.北京：化學工業出版社，1990.

[4]張景林.重大危險源辯識.北京：煤炭工業出版社，2004.

[2]長壽化工總廠技工學校主編.氯丁二烯生產工藝.長壽：長壽化工總廠，1994，20-35.

Acetylene production process hazard analysis

ZOU Ze-ping
（Chongqing Changshou Chemical Co.,Ltd.,Chongqing 401220，China）

This article on the acetylene production process of several typical accident analysis,During the production of acetylene on fire and explosion hazard,acetylene production process of danger and harmful factors such as identification.This article use the method of risk analysis to carry on the analysis,pointed out that the acetylene occurred during the course of the fire and explosion risk the possibility exists,and puts forward relative prevention measures.

acetylene;production process;risk analysis

TQ086.3

B

1009－1785(2012)09-0033-03

鄒澤平（1969—），男，化工工藝工程師。

2012-04-17