淺談蒽醌法雙氧水生產中的閃爆事故

陳軍（兗州市銀泉精細化工有限公司）

淺談蒽醌法雙氧水生產中的閃爆事故

陳軍（兗州市銀泉精細化工有限公司）

分析蒽醌法生產雙氧水過程中的閃爆事故，闡述影響工作液閃點的因素，提出預防工作液閃爆的相關措施。

雙氧水；工作液；閃點；閃爆；靜電

蒽醌法生產雙氧水過程中，各個工序都出現過閃爆事故，如配制釜內閃爆，氧化塔內閃爆、氧化液管道內閃爆、氧化液貯槽內閃爆等安全事故。本文探討了雙氧水生產過程中閃爆事故的產生原因，提出了預防閃爆事故發生的措施。

一、影響閃爆發生的因素

可燃物、氧化劑和點火源，稱為燃燒三要素,爆炸是劇烈燃燒。雙氧水生產過程有三要素同時存在的情況，就有發生閃爆的可能性?？扇嘉锸怯煞紵N、磷酸三辛酯和蒽醌組成的工作液，氧化劑有空氣、雙氧水分解產生的氧氣和過氧化氫，點火源有靜電、活性物質（觸媒粉）和過氧化氫分解產生的高溫。

1影響可燃物的因素

影響可燃物的因素主要有工作液的閃點和可燃物的爆炸極限。

蒽醌法生產雙氧水的工作液是以2－乙基蒽醌為溶質，以芳烴與磷酸三辛酯為混合溶劑組成的混合液體，工作液的閃點一般在52－62℃。雙氧水生產工藝中氧化溫度和萃取溫度一般控制在40－55℃。從安全的角度上講，選用重芳烴配成的工作液的閃點應高于工藝中控制的氧化和萃取溫度，這樣即使存在點火源的情況下也不發生閃爆。

（1）工作溶劑的閃點

目前國內雙氧水工作液采用的重芳烴為C9、C10和C9與C10的混合芳烴等。由于重芳烴組分的復雜性，決定了其閃點、爆炸極限范圍不同。C9與C10重芳烴的物性數據見表1。

（2）溶劑比對工作液閃點的影響可燃混合液體的閃點一般介于兩液體閃點之間，并且接近于低閃點組分的閃點，但閃點與液相組分含量比例不一定呈線性關系。不同溶劑比的工作液的閃點見表2。

根據實驗數據可以看出，在2-乙基蒽醌含量（130g/L）相同情況下，雖然磷酸三辛酯閃點值較高，由于其在工作液中所占份額相對較少，因而對工作溶液閃點值影響不大。溶劑比越大，即芳烴含量越高，工作溶液閃點越接近于芳烴的閃點值。實際生產中，為了提高萃取濃度，往往控制較高的溶劑比，但同時存在工作液閃點低的風險。根據多年的生產數據，溶劑比控制在3.3:1較為合適。

（3）原料氫氣純度

雙氧水原料氫氣一般來源于氯堿氫氣，但也有用苯加氫中的尾氣氫氣生產雙氧水，該氫氣中含有微量環己烷。環己烷與高沸點芳烴性質類似，可以互溶于工作液。環己烷易揮發和燃燒，閃點－18℃（閉杯），蒸氣與空氣形成爆炸極限是1.3－8.4%(體積)，為由表3可見，環己烷含量增加，工作液的閃點降低[1]。

青島安全工程院對巴陵石化雙氧水氫源增加苯加氫裝置的尾氣進行了評價，得出的結論是當氧化液中環己烷的含量大于3000×10－6時，容易造成氧化塔閃爆[2]。表3為工作液中不同環己烷含量時的閃點。

（4）可燃物的爆炸極限

可燃物的爆炸極限受許多因素影響，通常所說的爆炸極限對應的條件是常溫常壓，但如果溫度、壓力發生變化，爆炸極限也相應改變，甚至惰性雜質、容器空間、氧含量、點火源等因素都會影響可燃物的爆炸極限。在發生的閃爆事故中，大多數閃爆事故是在開停車階段或新裝置試運轉階段發生的。此階段系統的溫度、壓力、流速等波動較大，易造成閃爆事故。國內多套裝置開停車時氧化工序出現閃爆。

在開車階段，氧化塔溫度和壓力均上升；隨著氧化尾氣溫度的上升、重芳烴蒸氣壓增大、尾氣中重芳烴飽和含量增加。如果此階段溫度超過工作液的閃點，氣體壓力的波動造成內件的沖擊和工作液高速的流動產生靜電，芳烴蒸氣濃度可能達到其爆炸極限等，這些情況綜合在一起就有可能產生閃爆。

2.氧化劑

雙氧水生產過程中，存在吸入空氣、生成過氧化氫和雙氧水分解產生氧氣等氧化劑。特別在氧化工序中，空氣量較大，在開停車階段空氣中的氧氣消耗少，更容易達到閃爆的條件。

正常生產過程中，氧化尾氣氧含量一般控制在6%-9%。生產裝置開機時，由于氫效較低，空氣中的氧氣消耗少，尾氣氧含量較高。生產裝置停機時，需降低氫效，此階段氧化尾氣氧含量逐步升高。此階段如果控制不好氧化液的溫度和空氣流量，容易達到閃爆的二個基本條件而發生閃爆。

3.點火源

氫氣、含氧氣體、工作液在管道中超過安全流速，管道、設備的顫動，設備內件松動摩擦等，高速流動的空氣與設備內件的摩擦均可能產生靜電；設備和管道的靜電接地不良，將導致靜電積累，為閃爆的產生提供火源。實際生產中，究竟產生了多少靜電，接地系統導走了多少靜電，以及達到工作液的閃點引起閃爆所需的靜電量等，目前還未見相關報道。因此，應對生產系統中的靜電予以重視。

未能過濾的觸媒粉接觸氧化液中的雙氧水引發燃燒，未及時排出的殘液分解產生的高溫，二者點火源能量超過工作液的閃點會引起閃爆。

二、預防工作液閃爆的控制措施

影響工作液閃爆的因素表較多，也較為復雜。有效的預防措施，可以防止閃爆事故的發生，減少由此產生的人身傷害和經濟損失?？刂圃牧现胤紵N閃點指標值、加強工作液閃點分析、合理控制工藝參數等措施可以有效降低工作液閃爆事故發生。

1控制原料采購

工作液的閃點取決于重芳烴的閃點，重芳烴的閃點取決于其組分的含量。生產廠家應分析重芳烴的組分含量和閃點等指標，確保重芳烴的質量能滿足安全生產，從源頭上控制生產過程安全。

2加強中間過程分析

根據所用原料不同、配比不同和工藝變更情況，每月分析一次工作液的閃點。根據生產情況，分析新換溶劑重芳烴后的工作液閃點、再生白土床后的工作液閃點，根據這些閃點變化，調整相關的工藝參數。

3合理控制工藝參數

工作液溶劑比控制在3.3:1較為合適。溶劑比偏大，工作液的閃點降低；溶劑比偏小，影響工作液的密度、界面張力和分配系數等。

根據分析的閃點數據，應嚴格控制氧化系統溫度。正常生產中氧化溫度應控制上限50℃為好。

在開停車階段，各種工藝參數由不穩定狀態向穩定狀態發展，或由穩定狀態向不穩定狀態發展，期間工藝參數波動較大，這些因素綜合在一起很容易發生閃爆事故。開停車過程中氧化尾氣的氧含量一般較正常生產時偏高。如果在開停車過程中，將氧化系統溫度控制在較低溫度（＜40℃）下，即使有靜電（點火源）存在，因溫度達不到易燃混合物的閃點而不能發生閃爆。

4工藝變化控制

穩定了工作液的質量，基本上就能平穩控制生產系統。但生產中存在工藝變更等因素，影響工作液的質量，所以在變更相關工藝時需對系統的安全性能進行評價與分析。

生產中變更原料（如重芳烴和氫氣來源）時，應分析其主要成分，評價其對生產的影響，并采取相關的控制措施。

再生白土床回收的工作液和排污回收的工作液不同，前者主要成分是芳烴，因此洗工作液時控制的溫度應不同。

5預防靜電

控制介質的流速，緊固塔內件等，是預防靜電的有效措施；做好設備和管道的靜電接地，及時導走可能產生的靜電，使系統達不到閃爆所需的能量，可以防止閃爆發生。

結語

蒽醌法生產雙氧水工藝復雜，引起閃爆事故發生的原因是多方面的。為了避免發生閃爆事故，需要在設計、原料采購和生產過程控制等方面采取各種有效措施；同時希望相關人員進一步研究閃爆事故，提出預防閃爆的合理措施和方法，確保雙氧水生產裝置安全平穩運行。

[1]謝傳欣，石寧，孫峰，王振剛.含環己烷氫氣用于雙氧水裝置的安全控制條件[J].安全健康和環境，2010(10):38-39.

[2]譚建忠，李學夢.追蹤苯加氫尾氣在雙氧水生產中的使用情況[J].化學工程與裝備，2010(10):37-38.