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1、5 附件 2: 首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求、首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求、 重点监控参数及推荐的控制方案重点监控参数及推荐的控制方案 1、光气及光气化工艺 反应类型 放热反应重点监控单元 光气化反应釜、 光气储运单元 工艺简介 光气及光气化工艺包含光气的制备工艺, 以及以光气为原料制备 光气化产品的工艺路线,光气化工艺主要分为气相和液相两种。 工艺危险特点 (1)光气为剧毒气体,在储运、使用过程中发生泄漏后,易造 成大面积污染、中毒事故; (2)反应介质具有燃爆危险性; (3)副产物氯化氢具有腐蚀性,易造成设备和管线泄漏使人员 发生中毒事故。 典型工艺 一氧化碳与氯气的反
2、应得到光气; 光气合成双光气、三光气; 采用光气作单体合成聚碳酸酯; 甲苯二异氰酸酯(TDI)的制备; 6 4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的制备等。 重点监控工艺参数 一氧化碳、氯气含水量;反应釜温度、压力;反应物质的配料比; 光气进料速度;冷却系统中冷却介质的温度、压力、流量等。 安全控制的基本要求 事故紧急切断阀;紧急冷却系统;反应釜温度、压力报警联锁; 局部排风设施;有毒气体回收及处理系统;自动泄压装置;自动氨或 碱液喷淋装置 ; 光气、氯气、一氧化碳监测及超限报警 ; 双电源供电。 宜采用的控制方式 光气及光气化生产系统一旦出现异常现象或发生光气及其剧毒 产品泄漏事故时, 应通
3、过自控联锁装置启动紧急停车并自动切断所有 进出生产装置的物料,将反应装置迅速冷却降温,同时将发生事故设 备内的剧毒物料导入事故槽内,开启氨水、稀碱液喷淋,启动通风排 毒系统,将事故部位的有毒气体排至处理系统。 7 2、电解工艺(氯碱) 反应类型吸热反应重点监控单元 电解槽、 氯气储运单元 工艺简介 电流通过电解质溶液或熔融电解质时, 在两个极上所引起的化学 变化称为电解反应。涉及电解反应的工艺过程为电解工艺。许多基本 化学工业产品(氢、氧、氯、烧碱、过氧化氢等)的制备,都是通过 电解来实现的。 工艺危险特点 (1)电解食盐水过程中产生的氢气是极易燃烧的气体,氯气是 氧化性很强的剧毒气体,两种气
4、体混合极易发生爆炸,当氯气中含氢 量达到 5以上,则随时可能在光照或受热情况下发生爆炸; (2)如果盐水中存在的铵盐超标,在适宜的条件(pH4.5)下, 铵盐和氯作用可生成氯化铵, 浓氯化铵溶液与氯还可生成黄色油状的 三氯化氮。三氯化氮是一种爆炸性物质,与许多有机物接触或加热至 90以上以及被撞击、摩擦等,即发生剧烈的分解而爆炸; (3)电解溶液腐蚀性强; (4) 液氯的生产、 储存、 包装、 输送、 运输可能发生液氯的泄漏。 典型工艺 8 氯化钠(食盐)水溶液电解生产氯气、氢氧化钠、氢气; 氯化钾水溶液电解生产氯气、氢氧化钾、氢气。 重点监控工艺参数 电解槽内液位;电解槽内电流和电压;电解槽
5、进出物料流量;可 燃和有毒气体浓度;电解槽的温度和压力;原料中铵含量;氯气杂质 含量(水、氢气、氧气、三氯化氮等)等。 安全控制的基本要求 电解槽温度、压力、液位、流量报警和联锁;电解供电整流装置 与电解槽供电的报警和联锁;紧急联锁切断装置;事故状态下氯气吸 收中和系统;可燃和有毒气体检测报警装置等。 宜采用的控制方式 将电解槽内压力、槽电压等形成联锁关系,系统设立联锁停车系 统。 安全设施,包括安全阀、高压阀、紧急排放阀、液位计、单向阀 及紧急切断装置等。 3、氯化工艺 9 反应类型放热反应重点监控单元 氯化反应釜、 氯气储运单元 工艺简介 氯化是化合物的分子中引入氯原子的反应, 包含氯化反
6、应的工艺过 程为氯化工艺,主要包括取代氯化、加成氯化、氧氯化等。 工艺危险特点 (1)氯化反应是一个放热过程,尤其在较高温度下进行氯化,反 应更为剧烈,速度快,放热量较大; (2)所用的原料大多具有燃爆危险性; (3)常用的氯化剂氯气本身为剧毒化学品,氧化性强,储存压力 较高,多数氯化工艺采用液氯生产是先汽化再氯化,一旦泄漏危险性较 大; (4)氯气中的杂质,如水、氢气、氧气、三氯化氮等,在使用中 易发生危险,特别是三氯化氮积累后,容易引发爆炸危险; (5)生成的氯化氢气体遇水后腐蚀性强; (6)氯化反应尾气可能形成爆炸性混合物。 典型工艺 (1)取代氯化 氯取代烷烃的氢原子制备氯代烷烃; 氯
7、取代苯的氢原子生产六氯化苯; 氯取代萘的氢原子生产多氯化萘; 10 甲醇与氯反应生产氯甲烷; 乙醇和氯反应生产氯乙烷(氯乙醛类) ; 醋酸与氯反应生产氯乙酸; 氯取代甲苯的氢原子生产苄基氯等。 (2)加成氯化 乙烯与氯加成氯化生产 1,2-二氯乙烷; 乙炔与氯加成氯化生产 1,2-二氯乙烯; 乙炔和氯化氢加成生产氯乙烯等。 (3)氧氯化 乙烯氧氯化生产二氯乙烷; 丙烯氧氯化生产 1,2-二氯丙烷; 甲烷氧氯化生产甲烷氯化物; 丙烷氧氯化生产丙烷氯化物等。 (4)其他工艺 硫与氯反应生成一氯化硫; 四氯化钛的制备; 黄磷与氯气反应生产三氯化磷、五氯化磷等。 重点监控工艺参数 氯化反应釜温度和压力
8、;氯化反应釜搅拌速率;反应物料的配比; 氯化剂进料流量;冷却系统中冷却介质的温度、压力、流量等;氯气杂 11 质含量(水、氢气、氧气、三氯化氮等) ;氯化反应尾气组成等。 安全控制的基本要求 反应釜温度和压力的报警和联锁;反应物料的比例控制和联锁;搅 拌的稳定控制;进料缓冲器;紧急进料切断系统;紧急冷却系统;安全 泄放系统;事故状态下氯气吸收中和系统;可燃和有毒气体检测报警装 置等。 宜采用的控制方式 将氯化反应釜内温度、压力与釜内搅拌、氯化剂流量、氯化反应釜 夹套冷却水进水阀形成联锁关系,设立紧急停车系统。 安全设施,包括安全阀、高压阀、紧急放空阀、液位计、单向阀及 紧急切断装置等。 12
9、4、硝化工艺 反应类型放热反应重点监控单元 硝化反应釜、 分离单元 工艺简介 硝化是有机化合物分子中引入硝基(-NO2)的反应,最常见的 是取代反应。 硝化方法可分成直接硝化法、 间接硝化法和亚硝化法, 分别用于生产硝基化合物、硝胺、硝酸酯和亚硝基化合物等。涉及 硝化反应的工艺过程为硝化工艺。 工艺危险特点 (1)反应速度快,放热量大。大多数硝化反应是在非均相中 进行的,反应组分的不均匀分布容易引起局部过热导致危险。尤其 在硝化反应开始阶段,停止搅拌或由于搅拌叶片脱落等造成搅拌失 效是非常危险的, 一旦搅拌再次开动, 就会突然引发局部激烈反应, 瞬间释放大量的热量,引起爆炸事故; (2)反应物
10、料具有燃爆危险性; (3) 硝化剂具有强腐蚀性、 强氧化性, 与油脂、 有机化合物 (尤 其是不饱和有机化合物)接触能引起燃烧或爆炸; (4)硝化产物、副产物具有爆炸危险性。 典型工艺 (1)直接硝化法 丙三醇与混酸反应制备硝酸甘油; 氯苯硝化制备邻硝基氯苯、对硝基氯苯; 苯硝化制备硝基苯; 13 蒽醌硝化制备 1-硝基蒽醌; 甲苯硝化生产三硝基甲苯(俗称梯恩梯,TNT) ; 丙烷等烷烃与硝酸通过气相反应制备硝基烷烃等。 (2)间接硝化法 苯酚采用磺酰基的取代硝化制备苦味酸等。 (3)亚硝化法 2-萘酚与亚硝酸盐反应制备 1-亚硝基-2-萘酚; 二苯胺与亚硝酸钠和硫酸水溶液反应制备对亚硝基二苯
11、胺等。 重点监控工艺参数 硝化反应釜内温度、搅拌速率;硝化剂流量;冷却水流量;pH 值;硝化产物中杂质含量;精馏分离系统温度;塔釜杂质含量等。 安全控制的基本要求 反应釜温度的报警和联锁;自动进料控制和联锁;紧急冷却系 统;搅拌的稳定控制和联锁系统;分离系统温度控制与联锁;塔釜 杂质监控系统;安全泄放系统等。 宜采用的控制方式 将硝化反应釜内温度与釜内搅拌、硝化剂流量、硝化反应釜夹 套冷却水进水阀形成联锁关系,在硝化反应釜处设立紧急停车系 统,当硝化反应釜内温度超标或搅拌系统发生故障,能自动报警并 自动停止加料。 分离系统温度与加热、 冷却形成联锁, 温度超标时, 能停止加热并紧急冷却。 硝化
12、反应系统应设有泄爆管和紧急排放系统。 14 5、合成氨工艺 反应类型 吸 热反应 重点监控单元 合成塔、压缩机、 氨储存系统 工艺简介 氮和氢两种组分按一定比例(1:3)组成的气体(合成气) ,在高 温、高压下(一般为 400450,1530MPa)经催化反应生成氨 的工艺过程。 工艺危险特点 (1) 高温、 高压使可燃气体爆炸极限扩宽, 气体物料一旦过氧 (亦 称透氧) ,极易在设备和管道内发生爆炸; (2)高温、高压气体物料从设备管线泄漏时会迅速膨胀与空气 混合形成爆炸性混合物,遇到明火或因高流速物料与裂(喷)口处摩 擦产生静电火花引起着火和空间爆炸; (3) 气体压缩机等转动设备在高温下
13、运行会使润滑油挥发裂解, 在附近管道内造成积炭,可导致积炭燃烧或爆炸; (4)高温、高压可加速设备金属材料发生蠕变、改变金相组织, 还会加剧氢气、氮气对钢材的氢蚀及渗氮,加剧设备的疲劳腐蚀,使 其机械强度减弱,引发物理爆炸; (5)液氨大规模事故性泄漏会形成低温云团引起大范围人群中 毒,遇明火还会发生空间爆炸。 典型工艺 (1)节能 AMV 法; 15 (2)德士古水煤浆加压气化法; (3)凯洛格法; (4)甲醇与合成氨联合生产的联醇法; (5)纯碱与合成氨联合生产的联碱法; (6)采用变换催化剂、氧化锌脱硫剂和甲烷催化剂的“三催化” 气体净化法等。 重点监控工艺参数 合成塔、压缩机、氨储存系
14、统的运行基本控制参数,包括温度、 压力、液位、物料流量及比例等。 安全控制的基本要求 合成氨装置温度、压力报警和联锁;物料比例控制和联锁;压缩 机的温度、入口分离器液位、压力报警联锁;紧急冷却系统;紧急切 断系统;安全泄放系统;可燃、有毒气体检测报警装置。 宜采用的控制方式 将合成氨装置内温度、 压力与物料流量、 冷却系统形成联锁关系 ; 将压缩机温度、压力、入口分离器液位与供电系统形成联锁关系;紧 急停车系统。 合成单元自动控制还需要设置以下几个控制回路: 氨分、冷交液位;废锅液位;循环量控制;废锅蒸汽流 量;废锅蒸汽压力。 安全设施,包括安全阀、爆破片、紧急放空阀、液位计、单向阀 及紧急切
15、断装置等。 16 6、裂解(裂化)工艺 反应类型 高温吸热反应重点监控单元 裂解炉、 制冷系统、 压缩机、引风机、 分离单元 工艺简介 裂解是指石油系的烃类原料在高温条件下,发生碳链断裂或脱 氢反应,生成烯烃及其他产物的过程。产品以乙烯、丙烯为主,同时 副产丁烯、丁二烯等烯烃和裂解汽油、柴油、燃料油等产品。 烃类原料在裂解炉内进行高温裂解,产出组成为氢气、低/高碳 烃类、芳烃类以及馏分为 288以上的裂解燃料油的裂解气混合物。 经过急冷、压缩、激冷、分馏以及干燥和加氢等方法,分离出目标产 品和副产品。 在裂解过程中,同时伴随缩合、环化和脱氢等反应。由于所发生 的反应很复杂,通常把反应分成两个阶
16、段。第一阶段,原料变成的目 的产物为乙烯、丙烯,这种反应称为一次反应。第二阶段,一次反应 生成的乙烯、丙烯继续反应转化为炔烃、二烯烃、芳烃、环烷烃,甚 至最终转化为氢气和焦炭,这种反应称为二次反应。裂解产物往往是 多种组分混合物。影响裂解的基本因素主要为温度和反应的持续时 间。化工生产中用热裂解的方法生产小分子烯烃、炔烃和芳香烃,如 乙烯、丙烯、丁二烯、乙炔、苯和甲苯等。 工艺危险特点 (1)在高温(高压)下进行反应,装置内的物料温度一般超过 其自燃点,若漏出会立即引起火灾; (2)炉管内壁结焦会使流体阻力增加,影响传热,当焦层达到 一定厚度时,因炉管壁温度过高,而不能继续运行下去,必须进行清 焦,否则会烧穿炉管,裂解气外泄,引起裂解炉爆炸; 17 (3)如果由于断电或引风机机械故障而使引风机突然停转,则 炉膛内很快变成正压,会从窥视孔或烧嘴等处向外喷火,严重时会引 起炉膛爆炸; (4)如果燃料系统大幅度波动,燃料气压力过低,则可能造成 裂解炉烧嘴回火,使烧嘴烧坏,甚至会引起爆炸; (5)有些裂解工艺产生的单体会自聚或爆炸,需要向生产的单 体中加阻聚剂或稀