化工生產雙氧水的危險性及事故防范措施的研究

范紅俊

(公安消防部隊高等專科學校，云南 昆明　650208)

1　過氧化工藝簡介

通常把化合物分子中引入過氧基(-O-O-)的反應稱為過氧化反應，按類別分為無機過氧化物與有機過氧化物兩大類，得到的產物為過氧化物的工藝過程統稱為過氧化工藝，而雙氧水屬于無機過氧化物。

1.1　方法一：用空氣電極制備堿性H2O2

該種方法屬于用電化學方法制備無機過氧化物的領域，具體為工業生產堿性H2O2用含醌空氣電極及其制法，電解法具有設備相對較為簡單、原料易得、投資較少的優點。簡單流程是：多組元電極組由單元極板組裝，每對電極由陰極板、含醌空氣陰極碳芯、離子交換隔膜，塑料支撐網與陽極板組成。通常在電極工作區的上下端設有流體分配室和收集室，在流體進口處有節流孔，多組元電極采用有限制的偶極串聯，將陽極循環堿水所用塑料軟管延長到5 m以上。可在直接使用低壓空氣的情況下生產堿性H2O2并得到滿意的工作指標，不因為電極受堿水浸透而失效的缺點。

1.2　方法二：用過氧化鈉水溶液制備H2O2

該方法用過氧化鈉(Na2O2)水溶液作為生產原料，使用磷酸(或磷酸二氫鈉)將Na2O2化鈉水溶液中和至pH值為9.0～9.7，反應得到生成Na2HPO4和H2O2。然后分離提純，具體為：把生成的Na2HPO4和H2O2水溶液冷卻，在+5～-5℃時，通過離心分離器中將含有Na2HPO4·10H2O水合物和H2O2水溶液混合物進行分離，讓絕大部分Na2HPO4以Na2HPO4·10H2O水合物形式析出，最后再對含有少量Na2HPO4的H2O2水溶液進行蒸發和分餾，生產得到約30%H2O2產品。

1.3　方法三：利用電解硫酸法制備H2O2

此方法較為簡單實用，具體就是將60%的硫酸(H2SO4)電解，首先生成過二硫酸，再經水解反應后提純即可得濃度為95%的雙氧水[1]。

2　過氧化工藝的危險性分析

2.1　其工藝危險性主要表現為三個方面：

(1)通常無機或有機過氧化物都含有過氧基(-O-O-)，表現為強氧化性，因為過氧鍵結合力弱，斷裂時所需的能量相對較低，因此遇熱、振動、沖擊或摩擦等都較為敏感，不穩定，極易分解，放出具有強氧化性的氧原子，甚至發生爆炸的危險。

(2)過氧化物不僅極易分解爆炸，而且還特別易燃，若與有機物、纖維等可燃物、還原劑以及酸堿接觸時易發生氧化發應，導致火災。

(3)由于反應產生高溫的熱量，致使整個反應體系的反應速度加快，體積迅速膨脹，氣相組成容易達到爆炸極限，導致反應體系具有燃爆危險。最后，當封閉受熱時很容易由迅速的燃爆而轉化為爆轟。

2.2　典型的過氧化工藝

(1)工業合成雙氧水的生產。

(2)利用醋酸在硫酸存在下與雙氧水作用，化工制備過氧醋酸水溶液。

(3)利用酸酐與雙氧水作用，工業直接制備過氧二酸。

(4)利用苯甲酰氯與雙氧水的堿性溶液作用，工業制備過氧化苯甲酰。

(5)利用異丙苯經空氣氧化反應，化工生產過氧化氫異丙苯等。

3　過氧化工藝防火、防爆措施

(1)首先要求必須嚴格控制工藝參數，包括：過氧化反應釜內pH值、溫度、過氧化反應釜內攪拌的速度、(過)氧化劑的流量、參加反應物質的配料比、過氧化物的濃度以及氣相氧含量等[2]。

(2)其次要求必須具備報警或聯鎖裝置，即：反應釜的壓力及溫度的報警和聯鎖、反應物料的比例控制和聯鎖及緊急切斷動力系統、緊急斷料系統、緊急冷卻系統、緊急送人惰性氣體的系統、氣相氧含量監測報警和聯鎖、緊急停車系統、安全泄放系統、可燃和有毒氣體檢測報警裝置等。

(3)第三必須將過氧化反應釜內的溫度與釜內攪拌電流、過氧化物流量、過氧化反應釜夾套冷卻水進水閥形成聯鎖關系，設置緊急停車系統。

(4)最后在生產合成的關鍵環節，即過氧化反應系統應設置泄爆管和安全泄放系統。

4　危險性及事故處置

4.1　危險性

4.1.1有毒性

一旦吸入過量的H2O2的蒸氣或霧，會對呼吸道產生強烈的刺激作用。若眼部直接接觸到液體會造成局部損傷甚至失明。口服中毒通常表現為腹痛、胸口痛、呼吸困難、嘔吐、一時性運動和感覺障礙、體溫升高等現象。個別病例會表現為視力障礙、癲癇樣痙攣、輕癱。必須引起重視的是，如若長期接觸H2O2，可能導致接觸性皮炎的疾病[3]。

4.1.2爆炸性

H2O2本身不燃，但能與可燃物、還原劑發生氧化還原反應放出大量熱量和氧氣而引起燃燒爆炸。當pH值為3.5～4.5時H2O2最穩定，在堿性溶液中易分解，當遇強光、特別是短波射線照射時也容易發生分解。當加熱到100℃以上時，就會劇烈分解。H2O2與許多有機物如糖類、淀粉、醇類、石油產品等易形成爆炸性混合物，在受熱、電火花或撞擊作用下能發生爆炸。H2O2與許多無機化合物或雜質接觸后會迅速分解而導致爆炸，生成氧和水蒸氣，并放出大量的熱量。若與大多數重金屬(如鐵、銅、銀、鉛、汞、鋅、鈷、鎳、鉻、錳等)及其氧化物和鹽類反應會引起劇烈的催化作用，加速分解、甚至爆炸。濃度超過74%的H2O2，在具有適當的點火源或溫度的密閉容器中，由于分解而發生氣相爆炸。

4.1.3危險行為

如若飲用或以H2O2灌腸，有可能會使口腔及消化道的黏膜受侵蝕而導致發炎，嚴重時導致穿孔或出血。注射H2O2，很可能造成血栓，容易導致器官壞死，嚴重者將有生命危險。所以通常情況下，嚴格規定任何的食品加工過程中都禁止使用H2O2。

4.2　安全措施

在H2O2的運輸和儲存環節，必須防止受熱或日光直射，要求貯存于陰涼、清潔、通風的倉庫內，并遠離一切火源、熱源，倉庫內的溫度應控制在40℃以內。要經常檢查容器密封情況，要求容器桶口向上，避免其倒置或跌落。H2O2必須與易燃或可燃物、還原劑、堿類、金屬粉末等分庫儲存，不能與紙片、木屑等接觸。搬運環節，要求輕裝輕卸，嚴格防止包裝及容器損壞，如若有包裝破損或滲漏情況必須立馬清理更換，并用水沖洗滲漏液。儲存H2O2的倉庫必須保證有充足的水源和相應的消防應急救援設施，庫內應按要求使用防火防爆的電子設備及裝置。

4.3　事故應急處置

如果一旦發生H2O2泄漏，應立即疏散、撤離泄漏污染區人員至安全區，并設置警戒區域，嚴格限制人員進出。要求應急處理人員佩戴自給正壓式呼吸器，穿防毒服。現場必須盡可能切斷泄漏源，避免其流入下水道、排洪溝等限制性區域[4]。

小量泄漏：應用黃砂、干砂、干粉等吸收及覆蓋。也可使用大量水沖洗，洗水稀釋后要放入廢水系統。

大量泄漏：應該立即構筑圍堤或挖坑收容。同時若著火可用噴霧狀水撲救，注意保護現場人員、要把泄漏物稀釋成不燃物。最后還要用泵轉移至槽車或專用收集器內，回收或運至廢物處理場所處置。

5　小結

在精細化工生產中，H2O2因為它的是強氧化性，加之其無論作為氧化劑還是還原劑都很“干凈”，因為它通常反應后的產物不容易留下雜質，甚至不產生污染介質，可以有效地保護環境而被廣泛使用[5]。總之，協調、解決在生產、儲存、運輸、經營、使用、廢棄處置各個環節中的重大安全問題，通過采用先進的科學技術和標準化手段，建立健全形成一個安全監管的良性循環機制至關重要。尤其是在H2O2生產過程中不能混入各種雜質，在儲存、包裝和運輸過程中，對外部條件和容器材質的也要求相當嚴格，按規定H2O2應當用專門的包裝桶和運輸槽車，包裝桶還要求設置有氣孔，防止其分解爆炸。只有嚴格遵守有關法律法規，才能最終提高我國危險化學品的安全生產和管理水平。

[1]韓世奇，韓燕暉.危險化學品生產安全與應急救援[M].北京：化學工業出版社，2008：77.

[2]劉彥偉，朱兆華，徐丙根.化工安全技術[M].北京：化學工業出版社，2011：156.

[3]張海峰.常用危險化學品應急速查手冊[M].北京：中國石化出版社，2009：123.

[4]王仕國.消防應急救援概論[M].濟南：山東大學出版社，2010：66.

[5]潘曉琳，趙渤，潘成喜.化工企業安全管理及安全技術問答[M].北京：化學工業出版社，2014：120.