预防静电的措施:
①首先是尽可能选择不易产生静电的溶剂,从源头上解决问题。
②设计中应正确选择设备容器管道材质(尽可能使用金属,避免使用非金属)以减少静电产生和便于静电导出。
③限制易燃有机溶剂在管道中的流速,可以减少静电的产生和积累。
④也可以采用增加溶剂的含水量或增添抗静电添加剂如无机盐表面活性剂等方法,使溶剂的电阻率降低到106-108Ω·cm以下,有利于将产生的静电导出。
⑤采用静电接地的方法是化工生产普遍采用的重要防静电措施。所有金属设备、容器、管道、构架都可以通过静电接地措施及时消除带电导体表面的静电积聚,但是对非导电体是无效的。
⑥对于绝缘设备、容器、管道内部可设置静电消除器并将内部溶剂的静电及时导出接地中和。在此需要提及的是,还有一些化工生产单位抽吸有机溶剂不采取任何防静电措施,仍然采用聚乙烯软管直接插入溶剂桶的真空抽吸方式。这类抽料方式发生静电爆炸事故已是屡见不鲜了。应尽快改换成具有静电接地的金属软管、导电橡胶管或其他含导电材料的管道。
⑦工艺设备、容器、管道、金属构架等金属体应连接成一个连续的导体并加以接地,不允许设备系统内存在任何与地绝缘的金属体。设备、管道之间用法兰的连接处的螺栓接触面积应大于20cm2,至少应有5个以上的M10螺栓作妥善连接,安装前应除锈并加镀锡垫圈,不足5个螺栓的法兰应采取防静电跨接。
⑧在容易引起火灾、爆炸的危险场所,人体产生的静电不可忽视。操作者工作时不应穿化纤服装、毛衣和丝绸,应穿防静电工作服、帽子、手套和工作鞋,工作场所也不能穿脱衣物。场所应设人体接地棒,工作前应赤手接触人体接地棒以导出人体静电。人体在行动中产生的静电需要通过场所地面导出的,因此场所地面应具有一定的导电性或洒水使地面湿润增加导电性。作业场所一般不能做成环氧树脂地面,如防腐需要则应添加导电物质成份。
(9)雷击:
①露天设置的有机溶剂储罐、油桶堆场如果未设防雷保护装置、不在防雷保护区内或防雷装置损坏、锈蚀、断路、接触不良等都可能导致雷击,引发火灾、爆炸事故。
②每年进入雷雨季节之前应对防雷装置进行检查、并且测量接地电阻情况,确保完好。日常也应对接闪器、引下线、接地装置加强检查,防止腐蚀、断损。
③露天设置的易燃液体储罐当储罐壁厚不小于4mm,其放散管、呼吸阀装设阻火器时可不装接闪器,但是必须接地,接地点不少于2处,其间距不大于30m。雷电时必须停止易燃液体的灌装作业,此时作业会有易燃气体从呼吸阀中排出,遭受雷击或雷电感应可引燃易燃物质蒸汽造成火灾、爆炸。当使用金属浮顶罐储存易燃液体时,由于金属浮顶与金属罐壁之间有绝缘的密封垫层和污物,使金属浮顶与罐壁之间不能形成导电通路,因此在浮顶与罐壁之间会设有多股挠性金属跨接线,必须确保跨接线接触牢固、可靠。
(10)防止日光照射或聚焦:
阳光照射或聚焦也可能成为某些化学物质的起爆能源,也可引起可燃物着火成为引火源。例如氯气与氢气在日光作用下会剧烈反应而爆炸;硝化纤维在日光照射下会自行着火等。因此生产、储存中对所有化学原料都必须防止强光的直接照射。
6、配备灭火器材
在生产、储存场所配备足够的灭火器材,可应对突发的火警事件,将事故消灭在萌芽之中。针对有机溶剂来说,水及酸碱式灭火器通常是不适用的,干粉灭火器、泡沫灭火器、二氧化碳灭火器能够适应有机溶剂的灭火。
生产场所的管道蒸汽、氮气和二氧化碳气体都能够起到对燃烧物体隔绝空气的作用,也可作灭火用。但是高温蒸汽易造成人员烫伤,氮气、二氧化碳有窒息作用,在使用中必须加以注意。
7、及早发现、防止蔓延
(1)设置早期检测报警:
为了及时掌握险情,防止事故扩大,对使用、储存易燃有机溶剂的场所应在危险部位设置可燃气体检测报警装置、火灾检测报警装置、高低液位检测报警装置、压力、温度超限报警装置等。通过声、光、色报警信号警告操作人员及时采取措施,及时消除隐患。通过视频监控网对全厂范围进行安全监控和调度指挥。
(2)采取安全连锁:
在化工生产中,利用自动控制技术对压力、温度、流量、液位等连续变化的参数进行连锁控制和自动调节,确保工艺过程始终处于安全的状态。
(3)设置安全保险装置:
易燃有机溶剂的储罐必须配备液位计,排空管应配备呼吸阀和阻火器。高危罐区必须设置高液位报警和进料自动切断装置,或采用氮气置换保护措施等。
当火灾事故正在发生,又不能排除险情时,安全保险装置应能紧急自动切断重要的阀门,局部断电,开启自动灭火装置(水喷淋、蒸汽灭火或惰性气体灭火等)。
以上提出的对策只能作为化工生产企业参考,实践中还应结合各自的生产实际来具体考虑和应用。
二、化工蒸馏安全操作
化工蒸馏,是根据液体混合物各组分挥发度的不同,使其分离为纯组分的操作,用来产品的提纯和回收或原料的精制。
液体混合物各组分的沸点是不相同的,蒸馏分离是以其沸点为依据的,蒸馏时采用加热方式通过加热载体完成传热过程,使得分离的两种(或以上)物质在汽、液相上产生变化,沸点低的物质,首先从溶液中变成气态,成为蒸汽。溶液中其含量随着加热过程而逐渐减少,进入汽相的物质经过冷凝变成该物质的液体,此过程完成了能量的转换和相的变化。
(一)蒸馏过程风险
1、需从溶液中分离的,往往是有机的溶剂,其具有燃爆性能,在加热产生其蒸汽过程中,气态易燃物一旦泄漏,与空气混合组成易燃易爆的混合气体,气体向外喷射过程中,产生静电放电而引爆气体混合物,产生空间爆炸,空间爆炸的能量、热源又可引发蒸馏装置中物质的燃烧和爆炸,导致次生灾害的发生。
2、蒸馏分离,物质急剧升温、浓缩,甚至变稠、结焦、固化、安全运行困难,引发火灾、爆炸事故。
3、蒸馏过程液体挥发成气态,系统中压力增大,如排气不畅,蒸汽冷却介质不足,会导致蒸馏系统压力升高,造成冲料甚至爆炸。
4、如溶液蒸馏中组分不清(有些组分起初时含量极低,不易辨识,但多次循环套用,其含量因累积原因而增高),在操作失误(如蒸干、蒸馏温度超指标、挂壁等)时,引发分解爆炸,尤其对那些用苯、二甲苯等作清洗剂洗涤油漆容器后的溶剂进行蒸馏,其成份中有硝基,在一定的温度下分解爆炸的威力达到“爆震”级;当残留物中含有热敏性、燃烧爆炸性物质时,则火灾爆炸危险性更大。
5、在负压蒸馏中,蒸馏结束必须透空,如采用空气透真空,高温液体或气体,一旦接触空气会产生燃烧、爆炸。
6、蒸馏是溶液浓缩过程,溶液中的介质随着溶剂的减少,粘滞力增加,凝固,堵塞管道、阀门,造成系统阻力大而发生爆炸事故。
7、蒸馏中高速流动的烃类物料会产生静电,引发火灾。
8、工艺中的明火成为蒸馏爆炸的引火源,在一部分加热蒸馏中,采用炉灶或电热加热,有的是内部或外部加热盘管加热,在蒸馏过程中,有引发火灾、爆炸的可能。
(二)蒸馏过程的安全控制
1、根据物料性质,选用不同的蒸馏方法和蒸馏设备。
选用蒸馏方法时,从操作压力及操作过程加以考虑。
在处理难以挥发的物料(在常压下沸点150℃以上)时应采用真空蒸馏。这样可以降低蒸馏温度,防止物料在高温下变质、分解、聚合和局部过热。
在处理中等挥发性物料时(在常压下沸点为100℃左右),采用常压蒸馏较为适宜(如采用真空蒸馏反而会增加冷却的困难)。
常压下沸点低于30℃的物料,则应采用高压蒸馏,但应注意系统密闭。
2、根据蒸馏方法和物料品种不同,选用不同的加热介质。
常压蒸馏中易燃液体的蒸馏不能采用明火,而应采用水蒸气或过热水蒸气加热。
蒸馏腐蚀性液体,应防止塔壁、塔盘腐蚀,造成易燃液体或蒸气逸出,遇明火或灼热的炉壁而产生燃烧。
蒸馏自燃点很低的液体,应注意蒸馏系统的密闭,防止因高温泄漏遇空气自燃。
对于高温的蒸馏系统,应防止冷却水突然漏入塔内,如果漏入,水迅速汽化,塔内压力突然增高而将物料冲出或发生爆炸,在开始蒸馏前,应将塔内和蒸气管道内的冷凝水放空,然后再开车。
3、冷却系统的冷却水或冷冻盐水不能中断,如中断,未冷凝的易燃蒸气逸出使局部吸收系统温度升高,或窜出后遇明火而引燃。为防止冷却系统中断而不能发现,建议增加冷却系统的温度报警、连锁;在冷却器的最上部安装防爆膜(在加压蒸馏中,视情况可安装安全阀),在超压时自动泄压(泄爆)。
4、蒸馏硝基类溶剂或聚合类溶剂时,采用真空蒸馏,降低温度,但是在蒸馏时,严防蒸干,具体方法:
蒸馏釜设置液位计,且有低液位报警,釜内设温度超标报警。蒸馏釜应根据实际情况安装自动泄爆装置。
蒸馏结束时,绝对禁止直接打开透气阀放空气透真空,而应采用充氮气透真空;在硝基溶剂蒸馏釜上安装大面积的防爆膜;在放蒸馏残液时,应做好静电消除措施,不允许直接飞溅排放,产生冲击力而使静电放电引发火灾、爆炸事故;高温残液排放时,要防止接触空气自燃;
苯乙烯等易聚合的物料,在高温时聚合,应采用阻聚剂防止其聚合,这些蒸馏釜上尽量采用防爆膜泄爆,不应采用安全阀,防止聚合物堵塞安全阀的排气通道。
真空蒸馏使用的真空泵应安装单向阀,防止突然停车时空气流入设备内。
5、加压蒸馏时,应设置双道安全泄放装置;自动泄爆措施和手放排放措施;系统的排气管应通至厂房外,管道上安装阻火器,安全阀的出口管、防爆膜的泄爆口均应引至室外,防止在安全阀、防爆膜动作时,高速气体(带有易燃液体的液滴)喷出,造成静电放电而引发空间爆炸。
6、蒸馏岗位应设置蒸气灭火设施,泡沫灭火系统,其控制阀应安在便于操作的地方,保证装置一旦出现火情能迅速、及时、有效地扑灭。
7、电气按照相应的防爆等级安装;大型搅拌器的电动机带有油泵,其电机也必须是防爆型,否则在易燃蒸气泄漏时,因油泵电机不防爆而引发火灾、爆炸事故。
8、采用内盘管或蛇管加热的蒸馏装置,其蛇管或盘管应置于液面以下,防止加热管露出液面后,高温表面上积聚的残渣被烤而引燃。
9、用于蒸馏中测量温度的热电偶套管,应伸入液面以下,防止气、液温差而使蒸馏温度控制不当。