克勞斯硫回收裝置危險物質分析與安全控制

韓兵營，宋建池（鄭州大學化工與能源學院，河南 鄭州 450001）

在化工行業中，隨著國家對環保要求的逐步提高，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、有毒介質操作環境，其產品硫磺凝固點高，從原料到產品所接觸的介質均為有毒、有害且易腐蝕的含硫物質，如H2S、SO2及液態硫磺等，一旦發生泄漏，不僅影響裝置正常生產而污染環境，還有可能造成操作人員中毒的惡性事故發生[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分析，進而提出相應的安全預防控制措施，這對于化工企業實現安全生產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將會引起嚴重中毒，并迅速死亡。

H2S屬第2.1類易燃氣體，火災危險類別為甲類。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、發煙硝酸或其它強氧化劑劇烈反應，發生爆炸。氣體比空氣重，能在較低處擴散到相當遠的地方，遇火源會著火并回燃。工作場所有害因素職業接觸限值：最高容許濃度為10mg/m3。[3]職業性接觸毒物危害程度分級為Ⅱ級（高度危害）。[4]

正常生產情況下，硫化氫主要存在于管道設備內，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、鼓風機、燃燒爐、克勞斯反應器、硫冷凝器、換熱器等處。由于硫化氫為高毒物品，且在設備管道內濃度較高，一旦發生跑、冒、滴、漏，極有可能發生急性中毒等職業病危害。

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，發生流淚、畏光、咳嗽，咽、喉灼痛等；嚴重中毒可在數小時內發生肺水腫；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接觸限值：短時間接觸為10mg/m3，時間加權平均濃度5mg/m3。[3]職業性接觸毒物危害程度分級：Ⅲ級（中度危害）。[4]

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

1.3 硫磺

硫磺屬第4.1類易燃固體，火災危險類別為乙類，低毒。與鹵素、金屬粉末等接觸劇烈反應。硫磺為不良導體，在儲運過程中易產生靜電荷，可導致硫塵起火。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及硫磺粉塵發生的火災和爆炸。

2 安全控制措施

針對上述對各危險物質的分析，為確保硫回收裝置安全穩定的運行和防止事故的發生，主要從自動控制設施、生產設備及管道、輔助設施和安全管理等方面考慮，提出相應合理的安全控制措施。

2.1 自動控制設施方面

2.1.1 裝置生產過程控制采用DCS系統，并設有越限報警和聯鎖保護系統，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鎖系統采用獨立于DCS控制系統的SIS系統。[5]

2.1.2 設置可燃及有毒氣體檢測報警系統，對整個裝置危險區域內可燃及有毒氣體進行監測。所有H2S氣體可能泄漏和積聚的場所設置H2S氣體檢測器，信號同時顯示在檢測儀和中心控制室內，發生泄漏可及時發現并及時處理。[5]

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

2.1.4 對生產過程中的關鍵參數通過各種類型的傳感器，變送器轉換成標準信號經安全柵進入DCS在操作站上進行集中監視、管理和報警。

2.2 生產設備及管道方面

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

2.2.2 克勞斯爐設置阻火器、防爆板或安全水封等安全設施，點火系統使用煤氣做燃料，設計須可靠，以實現安全開停車。

2.2.3 酸性氣分液罐應設高、低液位報警，防止發生帶液、竄氣。酸性氣設備、管線的排凝應采用密閉排凝設施，排放的含硫污水應回收處理。

2.2.4 酸性氣主燃燒爐應設置安全聯鎖系統，當燃燒爐發生熄火、停電等事故時，含H2S酸性氣應自動切斷并放入酸性氣火炬。燃燒爐空氣鼓風機出口應設有止逆閥、自動切斷閥，防止停電或設備發生故障時，酸性氣倒入風機。另外，酸性氣火炬排氣管線應設置氮氣吹掃、置換設施，以防止停用時酸性氣對排氣管線產生腐蝕。[5]

2.2.5 廢熱鍋爐產生中、低壓蒸汽，運行中如水位過低、發生干鍋，易發生爆管事故。運行中應嚴格控制水質、水位和壓力，防止發生超壓、超溫。[5]

2.2.6 將硫磺倉庫設在輔助生產區，硫磺成型、計量、包裝等易產生粉塵的場所設置通風除塵設施。除塵器選用除塵效率高、運行周期長的設備。除塵器收集的硫粉塵應回收處理，防止產生二次揚塵。除塵系統還應設防靜電接地。[5]

2.3 輔助設施方面

2.3.1 現場安裝的各種電氣儀表應選用防爆型,防爆結構的選型應符合下列規定：爆炸危險場所(2區)的儀表盤和儀表箱的儀表應為防爆儀表，否則應作正壓通風。

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

2.3.3 設置儀表接地系統，按照儀表和控制系統要求分別進行保護接地和工作接地。

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

2.3.5 生產裝置區及輔助設施區周圍，根據消防用水的需要和所在區域的現場具體情況，每間隔一段距離設置室外消火栓，并在消火栓附近配套設置室外消防器材箱，箱內各配備消防水帶、消防水槍等。還在需要遠程消防的工藝生產裝置區周圍設置消防水炮。根據規范要求，在建筑物內設置室內消火栓及滅火器，輸煤棧橋等廠房設置噴淋系統。在可能引起硫磺火災的區域，應配備充足的消防沙。

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

2.3.7 根據《建筑滅火器配置設計規范》（GB 50140-2005），工藝生產裝置內設置磷酸銨鹽ABC類干粉滅火器，在配電室及控制室設置磷酸銨鹽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，緊急事態如搶救或逃生時佩戴。配備一定數目的長管呼吸器，統一保管，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，主要包括勞動紀律教育、法制教育、安全生產知識、安全意識、安全操作技能教育以及典型經驗和事故教訓的教育等，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，企業負責人、安全生產管理人員、特種作業人員在上崗前須接受安全培訓，取得相應資格證后方能上崗。

2.4.2 日常工作人員必須嚴格準守相關安全規定，進入裝置區域必須全勞保上崗，要熟悉裝置內的各項工藝，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對設備、管線進行定期檢查，發現問題，及時進行檢修。設備檢修和事故處理時，操作人員需配戴防毒面具，并嚴格按安全規定進行操作。在進入有可能泄漏高濃度H2S的區域時，要攜帶便攜式H2S檢測儀和空氣呼吸器，以便發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，應按逃生路線迅速撤離危險區。[5]

2.4.4 建立健全安全管理機構，建立健全安全生產責任制，編制安全技術措施計劃，制定安全操作規程，加強安全監督和檢查。[8]

2.4.5 定期進行有關預防H2S中毒救護知識和技能的培訓和應急救援演練，實現“人人要安全，人人懂安全”的全員安全意識，形成具有企業自身特色的安全文化。

3 結語

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進行分析，并針對其危險特性提出了相應的安全控制措施。只有同時實現裝置的本質安全化、人員操作的安全規范化和生產企業的安全管理制度化，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施設置的考慮[J].石油化工設計,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.職業性接觸毒物危害程度分級[S].

[4]GBZ2.1-2007.工業場所有害因素職業接觸限值[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、健康和環境,2011,11(7):24-28.

[6]GB 50160-2008.石油化工企業設計防火規范[S].

[7]GB 50140-2005.建筑滅火器配置設計規范[S].

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