氟化工生產(chǎn)危險(xiǎn)因素分析及安全防范

盧毅，余蘇蘇，占博川

(浙江工程設(shè)計(jì)有限公司，浙江 杭州 310002)

0 引言

氟化工產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。由于氟化工生產(chǎn)中涉及很多危險(xiǎn)性較高的化學(xué)品，生產(chǎn)過(guò)程中存在泄漏、中毒、爆炸等安全隱患，因此，氟化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)該高度重視這些危險(xiǎn)因素的存在，全面落實(shí)安全防范措施，才能提高氟化工安全生產(chǎn)水平，避免發(fā)生安全事故對(duì)人員傷害與財(cái)產(chǎn)造成的損失。

1 氟化工生產(chǎn)時(shí)的工藝流程

大部分氟化工企業(yè)生產(chǎn)時(shí)使用的原材料為氯烷烴、氯烯烴。在催化劑的作用下，上述原材與氟化氫發(fā)生氟化反應(yīng)，產(chǎn)物在洗滌、冷卻、壓縮、精餾等操作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有機(jī)氟化物等副產(chǎn)物，還有一些氟化工企業(yè)的生產(chǎn)工藝中會(huì)發(fā)生氯化、裂解、聚合等反應(yīng)，整個(gè)氟化工生產(chǎn)中會(huì)潛在很多安全風(fēng)險(xiǎn)，因此生產(chǎn)企業(yè)必須要明確氟化工生產(chǎn)中的危險(xiǎn)因素，在此基礎(chǔ)上落實(shí)安全防范措施，保證生產(chǎn)安全。

2 氟化工生產(chǎn)中的危險(xiǎn)因素

氟化工生產(chǎn)過(guò)程中比較常見(jiàn)的危險(xiǎn)因素包括：

2.1 氟化氫的危害

氟化氫是氟化工生產(chǎn)的主要原材料。氟化氫是無(wú)色、不可燃?xì)怏w，具有很強(qiáng)的刺激性氣味，可溶于水生成氫氟酸，溶解過(guò)程會(huì)釋放大量的熱。氫氟酸是一種無(wú)色、透明、有刺激性氣味的液體，具有較強(qiáng)的腐蝕性，能夠與很多金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，存在燃爆風(fēng)險(xiǎn)[1]。根據(jù)GBZ 230—2010《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》的劃分，氟化氫屬于高度危害介質(zhì)，其職業(yè)接觸的最高容許濃度為2 mg/m3。生產(chǎn)場(chǎng)所如果存在氟化氫氣體，很容易通過(guò)呼吸道、食道、皮膚侵入人體。當(dāng)吸入氟化氫濃度較高時(shí)，極易發(fā)生急性中毒的情況，伴隨眼部和呼吸道的刺激，同時(shí)誘發(fā)支氣管炎、肺水腫等疾病，嚴(yán)重時(shí)可造成操作人員死亡。在GB 18218—2018《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》中氟化氫被列入毒性物質(zhì)的范疇，其臨界值為1 t，超出臨界量后則構(gòu)成重大危險(xiǎn)源。

2.2 氯的危害

氟化工生產(chǎn)中通常會(huì)使用液氯、氯氣。氯氣在常溫、常壓下為黃綠色氣體，加壓液化后轉(zhuǎn)化成液氯。氯氣為強(qiáng)氧化劑，有助燃性，多數(shù)可燃性物質(zhì)均能在氯氣中發(fā)生燃燒[2]。氟化工生產(chǎn)時(shí)使用的乙炔、乙醚、氨、烴類等都會(huì)和氯氣劇烈反應(yīng)，如操作不當(dāng)可引發(fā)嚴(yán)重的爆炸。氯氣可與很多金屬、非金屬發(fā)生明顯的反應(yīng)，造成嚴(yán)重的腐蝕。氯氣的刺激性強(qiáng)，根據(jù)GBZ 230-2010的劃分，氯氣屬于高度危害介質(zhì)，其職業(yè)接觸的最高容許濃度為1 mg/m3。生產(chǎn)場(chǎng)所中如果存在氯氣，會(huì)通過(guò)呼吸道、食道進(jìn)入人體，產(chǎn)生眼部刺激和呼吸道刺激等，輕度中毒者會(huì)有流淚、咳嗽、眼紅等刺激性的癥狀，中度中毒會(huì)出現(xiàn)頭疼、胸痛、支氣管炎等癥狀，重度中毒會(huì)引發(fā)患者昏迷、休克以及肺水腫的問(wèn)題，甚至死亡，部分急性中毒的患者出現(xiàn)神經(jīng)興奮、反射性心臟驟停的情況。此外，操作人員接觸低濃度氯氣后，會(huì)引起慢性中毒，出現(xiàn)支氣管哮喘等癥狀，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)牙齒酸蝕癥。氟化工生產(chǎn)工藝中使用的液氯中含有微量的三氯化氮。三氯化氮在液氯氣化過(guò)程中容易在汽化器底部出現(xiàn)富集，高濃度的三氯化氮受到外界震動(dòng)會(huì)發(fā)生爆炸。我國(guó)曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)三氯化氮富集爆炸的案例，爆炸事故導(dǎo)致數(shù)萬(wàn)人撤離，不僅影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，更對(duì)周圍環(huán)境造成很大破壞。

2.3 氯烷烴、氯烯烴的危害

氯烷烴、氯烯烴是氟化工生產(chǎn)的主要原料，這兩類原料具有易燃易爆、有毒有害的特性，對(duì)環(huán)境危害極大[3]。如操作不當(dāng)，氯烷烴、氯烯烴可與空氣形成爆炸性混合物，遇引火源發(fā)生小范圍的爆炸，爆炸可能導(dǎo)致可燃性有機(jī)物大量泄漏，遇空氣和明火形成持續(xù)燃燒甚至爆炸。此外，有機(jī)物燃燒還可能產(chǎn)生大量有毒氣體，使氟化工廠面臨著較大的風(fēng)險(xiǎn)。以某化工廠氯烷烴泄露引發(fā)的爆炸事故為例，該化工廠生產(chǎn)含有機(jī)氟系列的農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、液晶材料等的中間體。該化工廠的一條有機(jī)氟生產(chǎn)線涉及到氯烷烴這種原料。生產(chǎn)過(guò)程中操作人員由于疲勞引發(fā)誤操作，氯烷烴發(fā)生小范圍泄露并聚集，遇引火源發(fā)生爆炸。事故發(fā)生后車間迅速組織人員撤離，外部消防救援力量到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后組織現(xiàn)場(chǎng)救援工作，經(jīng)觀察現(xiàn)場(chǎng)有明顯的有機(jī)物泄漏現(xiàn)象，周圍環(huán)境中彌漫著大量有毒物質(zhì)。事故直接造成2死5傷，工廠停工檢修3個(gè)月后才恢復(fù)生產(chǎn)。

2.4 裂解氣、精餾高沸殘液的危害

氟化工生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的裂解氣、精餾高沸殘液等都屬于有毒有害物質(zhì)，為氟化工生產(chǎn)中不能忽視的危險(xiǎn)因素。氟化工生產(chǎn)工藝從裂解反應(yīng)器開(kāi)始，后續(xù)工藝中會(huì)涉及不同類型的全氟烴類、氯氟烴類物質(zhì)，這些物質(zhì)多達(dá)三十幾種。現(xiàn)場(chǎng)操作人員受裂解氣、精餾高沸殘液的影響較為明顯，當(dāng)操作人員吸入上述介質(zhì)后，會(huì)不同的臨床表現(xiàn)，輕度吸入可能造成呼吸道、食道或皮膚出現(xiàn)不適癥狀，重度吸入可能造成昏迷、心臟驟停等嚴(yán)重反應(yīng)，甚至造成死亡。含氟烯烴類物質(zhì)均有不同程度的毒性，如全氟異丁烯，其為劇毒品，三氟乙烷、四氟乙烯、八氟環(huán)丁烷等低毒性的物質(zhì)，吸入后人體可能造成輕微中毒反應(yīng)，相比較之下，裂解混合氣、八氟異丁烯等毒性較高的物質(zhì)，吸入后可對(duì)人體造成嚴(yán)重的損害，濃度越高、吸入時(shí)間越長(zhǎng)，中毒越深。

3 氟化工生產(chǎn)中的安全防范

根據(jù)上述氟化工生產(chǎn)中的危險(xiǎn)因素，需進(jìn)一步提出安全防范的措施，以提高氟化工生產(chǎn)的安全水平。

3.1 生產(chǎn)工藝的安全控制

提升生產(chǎn)工藝安全控制水平是加強(qiáng)氟化工生產(chǎn)安全防范的重要措施，有利于提高氟化工安全生產(chǎn)的整體水平。

首先，氟化工生產(chǎn)中要選擇安全技術(shù)達(dá)標(biāo)的生產(chǎn)設(shè)備。氟化工生產(chǎn)中涉及到腐蝕性問(wèn)題，選擇合適材質(zhì)的生產(chǎn)設(shè)備，能夠解決腐蝕問(wèn)題，進(jìn)而預(yù)防泄漏事故。生產(chǎn)工藝中生產(chǎn)設(shè)備材質(zhì)選擇時(shí)要提前組織掛片試驗(yàn)，主要目的就是保證生產(chǎn)設(shè)備材質(zhì)符合氟化工生產(chǎn)的安全性要求，有效控制氟化工生產(chǎn)過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

其次，氟化工生產(chǎn)要對(duì)反應(yīng)放熱進(jìn)行安全控制。多數(shù)氟化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量如果沒(méi)有及時(shí)移除會(huì)引起溫度急劇上升，生產(chǎn)中要合理設(shè)置冷卻設(shè)備，及時(shí)移除多余的熱量，同時(shí)要做好操作環(huán)境的通風(fēng)和降溫，避免環(huán)境局部高溫，從而提高氟化工生產(chǎn)的安全水平。

最后，氟化工生產(chǎn)中需根據(jù)相關(guān)法律及規(guī)范要求，設(shè)置分散控制系統(tǒng)(DCS)和獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)(SIS)，完成安全完整性等級(jí)(SIL)評(píng)估，利用DCS系統(tǒng)和SIS系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氟化工生產(chǎn)的過(guò)程。針對(duì)氟化工生產(chǎn)中可能產(chǎn)生的可燃?xì)怏w、有毒氣體，設(shè)置可燃、有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和相應(yīng)的事故處理系統(tǒng)，采用現(xiàn)場(chǎng)與遠(yuǎn)程控制相結(jié)合的方式，最大程度地保證氟化工生產(chǎn)的安全度。

3.2 對(duì)員工實(shí)行全方位保護(hù)

氟化工生產(chǎn)過(guò)程中要對(duì)操作人員實(shí)行全方位的保護(hù)。氟化工生產(chǎn)時(shí)如果發(fā)生危險(xiǎn)，操作人員是直接的受害人。氟化工企業(yè)中為了保護(hù)操作人員，就要組織全方位的保護(hù)。操作人員自身要樹(shù)立安全保護(hù)意識(shí)，嚴(yán)格按照安全規(guī)范落實(shí)防護(hù)及隔離措施，在涉及氯氣、氟化氫等有毒、有害物質(zhì)的生產(chǎn)線上，操作人員要進(jìn)行全方位的隔離及防護(hù)，定期檢查有毒氣體檢測(cè)儀的準(zhǔn)確性，定期檢查和清洗生產(chǎn)中所需的防護(hù)用具，如：手套、面罩、防護(hù)服等，保證防護(hù)用具的可靠性；涉及腐蝕性物質(zhì)的生產(chǎn)線上，操作人員應(yīng)做好個(gè)人防護(hù)，生產(chǎn)中必須配置耐腐蝕防護(hù)用具，做好防腐蝕工作，確保生產(chǎn)線操作人員的安全性。

3.3 制定全面的應(yīng)急措施

氟化工生產(chǎn)工藝的安全防范中要制定全面的應(yīng)急措施，主要是監(jiān)控生產(chǎn)工藝，提高預(yù)警的時(shí)效性，快速評(píng)估氟化工生產(chǎn)工藝中的風(fēng)險(xiǎn)并及時(shí)給出應(yīng)急措施，最大程度地減少氟化工生產(chǎn)中的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。氟化工生產(chǎn)工藝中的危險(xiǎn)源、泄漏點(diǎn)比較多，全面應(yīng)急措施中要清晰地標(biāo)記出危險(xiǎn)源、泄漏點(diǎn)的位置，如罐區(qū)位置、生產(chǎn)裝置位置，并設(shè)置安全標(biāo)語(yǔ)，樹(shù)立警示牌。現(xiàn)如今信息技術(shù)已快速發(fā)展，在氟化工生產(chǎn)的緊急應(yīng)急措施中應(yīng)應(yīng)用信息化手段，在現(xiàn)場(chǎng)可能發(fā)生泄漏的位置設(shè)置自動(dòng)報(bào)警儀，一旦生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)泄露風(fēng)險(xiǎn)，自動(dòng)報(bào)警儀會(huì)立即啟動(dòng)報(bào)警，提醒操作人員注意安全防護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

氟化工生產(chǎn)時(shí)應(yīng)針對(duì)生產(chǎn)工藝中的各類風(fēng)險(xiǎn)實(shí)行安全防范，安全防范措施有助于提高氟化工安全生產(chǎn)水平。企業(yè)生產(chǎn)人員還要根據(jù)生產(chǎn)情況提出相關(guān)的安全建議，并不斷改進(jìn)，只有這樣才能保障氟化工生產(chǎn)的安全性、有效性，提高氟化工企業(yè)的生產(chǎn)力，全面保障氟化工生產(chǎn)中操作人員及財(cái)產(chǎn)的安全，提高氟化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。