克勞斯硫回收裝置危險物質(zhì)分析與安全控制

韓兵營，宋建池（鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院，河南 鄭州 450001）

在化工行業(yè)中，隨著國家對環(huán)保要求的逐步提高，硫回收裝置越來越受到高度重視。硫回收裝置處于高溫、易燃、易爆、有毒介質(zhì)操作環(huán)境，其產(chǎn)品硫磺凝固點高，從原料到產(chǎn)品所接觸的介質(zhì)均為有毒、有害且易腐蝕的含硫物質(zhì)，如H2S、SO2及液態(tài)硫磺等，一旦發(fā)生泄漏，不僅影響裝置正常生產(chǎn)而污染環(huán)境，還有可能造成操作人員中毒的惡性事故發(fā)生[1]。因此，本文通過對某化工廠三級克勞斯硫回收裝置進行危險有害物質(zhì)分析，進而提出相應(yīng)的安全預(yù)防控制措施，這對于化工企業(yè)實現(xiàn)安全生產(chǎn)具有非常重要的實際意義。

1 主要危險物分析

1.1 硫化氫

硫化氫是一種無色類似“臭雞蛋”氣味的氣體，其毒性很強，吸入高濃度的H2S將會引起嗅覺神經(jīng)失靈，使人難以聞到硫化氫的氣味給人以提醒。長期與其接觸也不會增加對硫化氫的抵抗力，相反卻增加了對它的靈敏度。H2S中毒影響隨其濃度變化很大：低濃度的H2S刺激氣管、粘液膜及眼睛的角膜，高濃度的H2S將會引起嚴(yán)重中毒，并迅速死亡。

H2S屬第2.1類易燃氣體，火災(zāi)危險類別為甲類。20℃時飽和蒸氣壓為1874.5KPa，空氣中爆炸極限為4.3%-45.5%(體積比)[2]，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與濃硝酸、發(fā)煙硝酸或其它強氧化劑劇烈反應(yīng)，發(fā)生爆炸。氣體比空氣重，能在較低處擴散到相當(dāng)遠的地方，遇火源會著火并回燃。工作場所有害因素職業(yè)接觸限值：最高容許濃度為10mg/m3。[3]職業(yè)性接觸毒物危害程度分級為Ⅱ級（高度危害）。[4]

正常生產(chǎn)情況下，硫化氫主要存在于管道設(shè)備內(nèi)，酸性氣中的硫化氫含量最高達90%以上，其主要危害存在于酸性氣緩沖罐、酸性氣分液罐、鼓風(fēng)機、燃燒爐、克勞斯反應(yīng)器、硫冷凝器、換熱器等處。由于硫化氫為高毒物品，且在設(shè)備管道內(nèi)濃度較高，一旦發(fā)生跑、冒、滴、漏，極有可能發(fā)生急性中毒等職業(yè)病危害。

1.2 二氧化硫

SO2為無色氣體，特臭。易被濕潤的粘膜表面吸收生成亞硫酸、硫酸。對眼及呼吸道粘膜有強烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水腫、喉水腫、聲帶痙攣而致窒息。急性中毒：輕度中毒時，發(fā)生流淚、畏光、咳嗽，咽、喉灼痛等；嚴(yán)重中毒可在數(shù)小時內(nèi)發(fā)生肺水腫；極高濃度吸入可引起反射性聲門痙攣而致窒息。皮膚或眼接觸發(fā)生炎癥或灼傷。慢性影響：長期低濃度接觸，可有頭痛、頭昏、乏力等全身癥狀以及慢性鼻炎、咽喉炎、支氣管炎、嗅覺及味覺減退等。工作場所有害因素職業(yè)接觸限值：短時間接觸為10mg/m3，時間加權(quán)平均濃度5mg/m3。[3]職業(yè)性接觸毒物危害程度分級：Ⅲ級（中度危害）。[4]

SO2主要存在于管道設(shè)備內(nèi)，酸性氣中的二氧化硫主要來自硫化氫的氧化轉(zhuǎn)換，其主要危害存在于燃燒爐、克勞斯反應(yīng)器、冷凝器、換熱器等處。因其具有毒性，泄漏后易發(fā)生中毒事故。

1.3 硫磺

硫磺屬第4.1類易燃固體，火災(zāi)危險類別為乙類，低毒。與鹵素、金屬粉末等接觸劇烈反應(yīng)。硫磺為不良導(dǎo)體，在儲運過程中易產(chǎn)生靜電荷，可導(dǎo)致硫塵起火。粉塵或蒸氣與空氣或氧化劑混合形成爆炸性混合物。人體吸入硫磺粉塵后還會引起咳嗽、喉痛等。

硫磺主要存在于硫冷凝器、液硫槽、液硫泵和硫磺庫中。其主要危害在于液硫泄漏引起的燙傷和火災(zāi)及硫磺粉塵發(fā)生的火災(zāi)和爆炸。

2 安全控制措施

針對上述對各危險物質(zhì)的分析，為確保硫回收裝置安全穩(wěn)定的運行和防止事故的發(fā)生，主要從自動控制設(shè)施、生產(chǎn)設(shè)備及管道、輔助設(shè)施和安全管理等方面考慮，提出相應(yīng)合理的安全控制措施。

2.1 自動控制設(shè)施方面

2.1.1 裝置生產(chǎn)過程控制采用DCS系統(tǒng)，并設(shè)有越限報警和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)，確保在誤操作或非正常工況下對危險物料的安全控制。為確保裝置的安全，對裝置的緊急停車和安全聯(lián)鎖系統(tǒng)采用獨立于DCS控制系統(tǒng)的SIS系統(tǒng)。[5]

2.1.2 設(shè)置可燃及有毒氣體檢測報警系統(tǒng)，對整個裝置危險區(qū)域內(nèi)可燃及有毒氣體進行監(jiān)測。所有H2S氣體可能泄漏和積聚的場所設(shè)置H2S氣體檢測器，信號同時顯示在檢測儀和中心控制室內(nèi)，發(fā)生泄漏可及時發(fā)現(xiàn)并及時處理。[5]

2.1.3 火災(zāi)報警按鈕及感溫感煙探測器在現(xiàn)場安裝，信號送消防站等獨立的報警器進行報警。

2.1.4 對生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)通過各種類型的傳感器，變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號經(jīng)安全柵進入DCS在操作站上進行集中監(jiān)視、管理和報警。

2.2 生產(chǎn)設(shè)備及管道方面

2.2.1 裝置采用密閉的生產(chǎn)工藝，各個連接處均采用可靠的密封措施。生產(chǎn)設(shè)備和管道必須防雷、防靜電、耐腐蝕、耐高溫并做防腐處理。

2.2.2 克勞斯?fàn)t設(shè)置阻火器、防爆板或安全水封等安全設(shè)施，點火系統(tǒng)使用煤氣做燃料，設(shè)計須可靠，以實現(xiàn)安全開停車。

2.2.3 酸性氣分液罐應(yīng)設(shè)高、低液位報警，防止發(fā)生帶液、竄氣。酸性氣設(shè)備、管線的排凝應(yīng)采用密閉排凝設(shè)施，排放的含硫污水應(yīng)回收處理。

2.2.4 酸性氣主燃燒爐應(yīng)設(shè)置安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，當(dāng)燃燒爐發(fā)生熄火、停電等事故時，含H2S酸性氣應(yīng)自動切斷并放入酸性氣火炬。燃燒爐空氣鼓風(fēng)機出口應(yīng)設(shè)有止逆閥、自動切斷閥，防止停電或設(shè)備發(fā)生故障時，酸性氣倒入風(fēng)機。另外，酸性氣火炬排氣管線應(yīng)設(shè)置氮氣吹掃、置換設(shè)施，以防止停用時酸性氣對排氣管線產(chǎn)生腐蝕。[5]

2.2.5 廢熱鍋爐產(chǎn)生中、低壓蒸汽，運行中如水位過低、發(fā)生干鍋，易發(fā)生爆管事故。運行中應(yīng)嚴(yán)格控制水質(zhì)、水位和壓力，防止發(fā)生超壓、超溫。[5]

2.2.6 將硫磺倉庫設(shè)在輔助生產(chǎn)區(qū)，硫磺成型、計量、包裝等易產(chǎn)生粉塵的場所設(shè)置通風(fēng)除塵設(shè)施。除塵器選用除塵效率高、運行周期長的設(shè)備。除塵器收集的硫粉塵應(yīng)回收處理，防止產(chǎn)生二次揚塵。除塵系統(tǒng)還應(yīng)設(shè)防靜電接地。[5]

2.3 輔助設(shè)施方面

2.3.1 現(xiàn)場安裝的各種電氣儀表應(yīng)選用防爆型,防爆結(jié)構(gòu)的選型應(yīng)符合下列規(guī)定：爆炸危險場所(2區(qū))的儀表盤和儀表箱的儀表應(yīng)為防爆儀表，否則應(yīng)作正壓通風(fēng)。

2.3.2 為防人員觸電，裝置的傳動部分和電機均要設(shè)有防護罩。對傳動設(shè)備安裝防護設(shè)施或安全罩，防止其對人造成傷害。

2.3.3 設(shè)置儀表接地系統(tǒng)，按照儀表和控制系統(tǒng)要求分別進行保護接地和工作接地。

2.3.4 按規(guī)范對電氣設(shè)備設(shè)置過載、過電流、短路等電氣保護裝置，并采取漏電保護措施。另外，電氣設(shè)備還需具有塵密、防腐、防水和防塵等功能。

2.3.5 生產(chǎn)裝置區(qū)及輔助設(shè)施區(qū)周圍，根據(jù)消防用水的需要和所在區(qū)域的現(xiàn)場具體情況，每間隔一段距離設(shè)置室外消火栓，并在消火栓附近配套設(shè)置室外消防器材箱，箱內(nèi)各配備消防水帶、消防水槍等。還在需要遠程消防的工藝生產(chǎn)裝置區(qū)周圍設(shè)置消防水炮。根據(jù)規(guī)范要求，在建筑物內(nèi)設(shè)置室內(nèi)消火栓及滅火器，輸煤棧橋等廠房設(shè)置噴淋系統(tǒng)。在可能引起硫磺火災(zāi)的區(qū)域，應(yīng)配備充足的消防沙。

2.3.6 根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50160-2008），工藝生產(chǎn)裝置室外框架部分靠近樓梯出設(shè)置半固定式消防豎管，并在各層設(shè)置帶閥門的管牙接口。[6]

2.3.7 根據(jù)《建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范》（GB 50140-2005），工藝生產(chǎn)裝置內(nèi)設(shè)置磷酸銨鹽ABC類干粉滅火器，在配電室及控制室設(shè)置磷酸銨鹽ABC類干粉滅火器及二氧化碳滅火器用于撲救初期火。[7]

2.3.8 各崗位按最大班人數(shù)配備必要的勞動保護用品，如防護眼鏡、防塵口罩、防護手套、防護服、防護鞋、防噪聲耳罩、過濾式呼吸器和防毒面具等。由于工藝中還涉及硫化氫、二氧化硫等，相關(guān)崗位還需配備自給正壓式空氣呼吸器，并定期檢查、更換，以防失效，緊急事態(tài)如搶救或逃生時佩戴。配備一定數(shù)目的長管呼吸器，統(tǒng)一保管，檢驗、維修時使用。

2.4 安全管理方面

2.4.1 新員工必須參加三級安全教育培訓(xùn)，主要包括勞動紀(jì)律教育、法制教育、安全生產(chǎn)知識、安全意識、安全操作技能教育以及典型經(jīng)驗和事故教訓(xùn)的教育等，考核合格后才能正式工作，以后還需定期接受類似安全教育。另外，企業(yè)負責(zé)人、安全生產(chǎn)管理人員、特種作業(yè)人員在上崗前須接受安全培訓(xùn)，取得相應(yīng)資格證后方能上崗。

2.4.2 日常工作人員必須嚴(yán)格準(zhǔn)守相關(guān)安全規(guī)定，進入裝置區(qū)域必須全勞保上崗，要熟悉裝置內(nèi)的各項工藝，能夠識別潛在的硫化氫中毒危險；熟練掌握各種類型呼氣器材的使用方法，包括便攜式防毒面具、正壓式空氣呼吸器、長管式空氣呼吸器等；熟練掌握便攜式檢測儀的使用方法；熟練掌握檢測儀報警時應(yīng)該采取的行動和措施、硫化氫泄露時緊急處理程序以及對硫化氫中毒人員的急救措施。[2]

2.4.3對設(shè)備、管線進行定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時進行檢修。設(shè)備檢修和事故處理時，操作人員需配戴防毒面具，并嚴(yán)格按安全規(guī)定進行操作。在進入有可能泄漏高濃度H2S的區(qū)域時，要攜帶便攜式H2S檢測儀和空氣呼吸器，以便發(fā)生泄漏事故時進行救護及緊急控制操作。事故時，操作人員完成必須的緊急操作后，應(yīng)按逃生路線迅速撤離危險區(qū)。[5]

2.4.4 建立健全安全管理機構(gòu)，建立健全安全生產(chǎn)責(zé)任制，編制安全技術(shù)措施計劃，制定安全操作規(guī)程，加強安全監(jiān)督和檢查。[8]

2.4.5 定期進行有關(guān)預(yù)防H2S中毒救護知識和技能的培訓(xùn)和應(yīng)急救援演練，實現(xiàn)“人人要安全，人人懂安全”的全員安全意識，形成具有企業(yè)自身特色的安全文化。

3 結(jié)語

通過對某化工廠三級克勞斯硫回收裝置中存在的主要危險有害物質(zhì)進行分析，并針對其危險特性提出了相應(yīng)的安全控制措施。只有同時實現(xiàn)裝置的本質(zhì)安全化、人員操作的安全規(guī)范化和生產(chǎn)企業(yè)的安全管理制度化，才能確保硫回收裝置的安全運行。

[1]艾鐵.硫磺回收裝置安全設(shè)施設(shè)置的考慮[J].石油化工設(shè)計,2009,22(4):50-53.

[2]李萌軍,任世淵,曹偉.硫磺回收裝置中H2S的安全管理[J].廣東化工,2014,41(10):91-92.

[3]GB230-2010.職業(yè)性接觸毒物危害程度分級[S].

[4]GBZ2.1-2007.工業(yè)場所有害因素職業(yè)接觸限值[S].

[5]王家見，張弘.硫磺回收裝置危害分析與安全控制[J].安全、健康和環(huán)境,2011,11(7):24-28.

[6]GB 50160-2008.石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范[S].

[7]GB 50140-2005.建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范[S].

[8]林柏泉，張景林.安全系統(tǒng)工程[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.