年產1 000噸類胡蘿卜素生產中間體偕二膦酸酯風險程度的分析

黃 濤，班風俊

（1.池州市弘泰安全技術事務有限責任公司，安徽 池州 247000；2.安徽智新生化有限公司，安徽 池州 247000）

偕二膦酸酯（A1）為年產1 000噸類胡蘿卜素項目的中間體，某化工企業原生產偕二膦酸酯的生產線（工序）位于105車間，該車間內還布置有中間體A4、A5的生產工序。為改善安全生產條件，改變105車間原有擁擠的設備布局，公司擬將偕二膦酸酯（A1）工序移至103車間。本工序生產過程原輔材料有石油醚、乙醇鈉、二氯甲烷、亞磷酸二乙酯、氮氣等，其中石油醚、乙醇鈉、二氯甲烷、氮氣等屬于危險化學品[1]。該項目屬于危險化學品安全生產許可范疇，為此，有必要對其預估風險程度進行有效分析。

1 偕二膦酸酯（A1）部分生產工藝

1）主反應釜（R-602）定量加入溶劑石油醚，攪拌下將嚴格稱量的乙醇鈉（固體）加入，充分溶解。

2）原料桶裝亞磷酸二乙酯用真空吸入高位槽（V-603），吸入量嚴格計量。高位槽滴加亞磷酸二乙酯進入主反應釜R-602，與溶解在石油醚溶劑中的乙醇鈉形成亞磷酸二乙酯的鈉鹽（以下簡稱鈉鹽）；反應溫度為5℃～25℃，壓力為常壓。

3）將主反應釜產物轉移至反應釜（R-603），繼續定量滴加回收的副產物（單取代物），在5℃～25℃，微正壓條件下反應7 h～10 h，反應熱量用夾套冷凍水與釜上冷凝器（E-603）冷凝回流取走。反應結束，用氮氣將物料轉移至后面3臺保溫反應釜。

4）R-608萃取反應完成后，物料轉移至循蒸槽V-609，用循蒸泵循環通過降膜蒸發器D-601加熱蒸出萃取的二氯甲烷，加熱熱源為80℃熱水，二氯甲烷用冷凍鹽水二級冷凝回收套用，粗品送初餾系統。初餾系統是將少量殘留溶劑、副產單取代物、產品等餾分間歇蒸餾分開。用循蒸泵將粗品送入降膜蒸發器D-602用導熱油加熱，部分蒸發，進入初餾塔T-601，在高真空條件下，采用分步升溫蒸餾（塔底溫度50℃～175℃），收集不同餾程的產物，第一段溶劑返回溶劑回收，第二段單取代物返回反應系統，第三段為含有少量重組分的產品，返回下批初餾系統，初餾系統循蒸槽余下重組分轉入精餾系統循蒸槽。

5）熱水系統共有3個溫度等級，分別為40℃、50℃、80℃，分別供保溫反應、主反應釜加熱、萃取蒸餾釜加熱與二氯甲烷回收循環加熱用。循環熱水在熱水槽用蒸汽加熱調溫，設置溫度自控調節，保證熱水溫度恒定，有利于安全。真空系統共有5套，分別用在保溫反應（單級）、二氯甲烷蒸餾回收（單級）、主反應釜脫石油醚（多級）、初餾系統（多級）、精流系統（多級），為防止溶劑損失，真空尾氣設置冷凍鹽水回收溶劑的冷凝器。導熱油加熱裝置有兩套，分別供初餾系統、精餾系統，導熱油供熱采用電加熱，設置溫度自控調節回路[2-3]。

2 主要設備的布局

本工序設置在103車間，103車間東臨香江大道、南面為已建的102車間、西面為配電房、北面為預留用地。103生產車間與上下游生產裝置的關系具體布置如圖1所示。

3 風險程度分析

3.1 具有爆炸性、可燃性、毒性、腐蝕性的化學品泄漏可能性

本生產工藝系統作業場所具有火災爆炸性、腐蝕性的化學品，儲存于倉庫或罐區中，在未受到自然災害（如地震等）、撞擊等非正常情況下，發生泄漏的可能性較小。若閥門滲漏、管道破裂等可能引起泄漏。生產系統在加料過程中，由于需敞開操作，可能出現跑、冒、滴、漏現象，若違反操作規程，可導致這些化學物質的泄漏[4-5]。

3.2 具有爆炸性、可燃性的化學品泄漏后具備造成火災、爆炸事故的條件和需要的時間

本項目中，因原料及產品為易燃易爆品，造成火災條件是物品泄漏且遇點火源，不受時間限制，只要泄漏物遇點火源即可燃燒爆炸。具有爆炸性、可燃性的化學品泄漏后具備造成火災、爆炸事故需要的時間，是根據所使用的危險化學品的爆炸極限以及泄漏量的大小和區域有無點火源而定，當危險化學品泄漏后與空氣混合達到其爆炸極限，在爆炸、火災的其他觸發條件滿足的情況下，均可能發生爆炸火災事故[6]。

本生產線涉及具有火災爆炸的物質有石油醚、二氯甲烷等，其中石油醚閃點較低。當其泄漏后揮發形成蒸汽，積聚達到爆炸極限，未及時處理將有可能出現火災爆炸事故。本次評價以石油醚（閃點<-20℃、爆炸極限1.1%～8.7%）為例進行分析，計算石油醚泄漏后造成火災爆炸事故需要的時間。

石油醚的爆炸下限為1.1%，設質量蒸發體積為100 m3，蒸發氣體濃度到爆炸下限的時間為t。

其中，t—蒸發氣體濃度達到爆炸下限的時間，s；

ρ—空氣密度，kg/m3，取2.5；

Q—質量蒸發速度，kg/s，取0.1；

V—蒸發體積，m3，取100。代入（1）式，計算t=27.5 s。

經以上計算可知，石油醚泄漏后，在液面上方100 m3的空間范圍內，約需27.5 s石油醚蒸汽可達到其爆炸下限。此時，在該空間內與電火花、靜電、明火、雷擊等接觸即可發生爆炸。

3.3 具有毒性的化學品泄漏后擴散速率及達到人的接觸最高限值的時間

本工序（偕二膦酸酯生產工序）涉及毒性化學品為二氯甲烷（第6.1類毒害品），二氯甲烷以液態存在，其沸點高于環境溫度，泄漏后形成液池，從液池中蒸發主要為質量蒸發，蒸發速度緩慢，且因常壓泄漏無相應的擴散能計算模型，故無法計算其擴散速率及達到人的接觸最高限值的時間。

3.4 出現爆炸、火災、中毒事故造成人員傷亡的范圍

本次評價以石油醚泄漏為例，計算石油醚泄漏造成火災爆炸事故的范圍，計算結果如表1所示。

表1 石油醚造成事故的傷害范圍估算表

4 結語

建設年產1 000噸類胡蘿卜素中間體偕二膦酸酯（A1）的項目，生產過程原料種類復雜，其中多種原料屬于危險化學品。中間原料和生產過程中的副產品在精心操作后泄漏的可能性很小；泄漏后擴散而形成蒸氣云的可能性極小，發生可燃氣體混合物爆炸的可能性也就極小；石油醚泄漏后，在液面上方100 m3的空間范圍內，約需27.5 s石油醚蒸汽可達到其爆炸下限；石油醚泄漏造成的火災爆炸事故導致的死亡半徑為13.72 m以內。