甲醇生产过程中的安全措施分析

《化工安全工程概论》课程论文1甲醇生产过程中的安全措施分析[摘要]本文对甲醇生产过程中存在的危险、危害因素（危险物质和生产过程危险）做了具体分析，并根据生产性质，从安全装置和安全管理方面综述了甲醇生产中的安全措施。[关键词]甲醇生产；危害；安全措施1前言甲醇是一种透明、无色、易燃、有毒的液体，略带酒精味。熔点－97.8度，沸点64.8度，闪点12.22度，自燃点47度，相对密度0.7915(20度/4度)，爆炸极限下限6%，上限36.5%，能与水、乙醇、乙醚、苯、丙酮和大多数有机溶剂相混溶。甲醇是一种最基本的有机化工产品,又是重要的化工原料和动力燃料，也是碳一化学的起始含氧化合物，近年来甲醇工业得到迅猛的发展，且后加工产品名目繁多，市场活跃，效益显著。甲醇主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要《化工安全工程概论》课程论文2原料之一。甲醇亦可代替汽油作燃料使用。目前我国很多合成氨厂都有联醇生产。甲醇生产属危险化学品生产，在生产过程中,所采用的原料和所产出的产品大多数都是易燃易爆有毒有害物质,安全设施必须与生产装置同时设计、同时施工、同时投入使用；同时产生大量的废水、废气和废渣,如果对甲醇生产过程不加严格控制,将会对周围环境造成严重污染,所以甲醇生产对环境的污染问题越来越受到人们的关注,必须采取有效措施进行控制。2甲醇生产工艺2.1生产工艺简述目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇.典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序.天然气、石脑油、重油、煤及其加工产品(焦炭、焦炉煤气)、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料.甲醇生产中所使用的多种催化剂,如天然气与石脑油蒸气转化催化剂、甲醇合成催化剂都易受硫化物毒害而失去活性,必须将硫化物除净.甲醇的合成是在高《化工安全工程概论》课程论文3温、高压、催化剂存在下进行的,是典型的复合气-固相催化反应过程。（1）合成粗甲醇的工艺流程从压缩机五段出口来的混合气体(成分为COCO2、H2、N2)进入中压甲醇油分，分离出带来的油水后，与循环气油分出来的气体混合进入甲醇合成塔在塔内通过触媒层进行反应,主反应为CO+2H2=CH3OH。反应后的气体在合成塔下部换热器管内冷却后出合成塔，经水冷器降温后的气体到中压甲醇醇分，分离出液态粗甲醇后，气体一部分送到压缩六入，一部分送到循环机循环。（2）粗甲醇精馏工艺流程甲醇精馏是利用粗甲醇混合物中各组分沸点不同的原理，将合成工段出来的粗甲醇经脱醚塔、高压精馏塔、常压精馏塔进行分离精制，最终得到精甲醇产品，并有二甲醚、杂醇油等副产品。甲醇的工艺流程2.2生产流程分类及区别甲醇生产的总流程长,工艺复杂,根据不同原料与不同《化工安全工程概论》课程论文4的净化方法可以演变为多种生产流程.下面简述高压法、中压法、低压法三种方法及区别：2.2.1高压法高压工艺流程一般指的是使用锌铬催化剂,在300—400℃,30MPa高温高压下合成甲醇的过程.自从1923年第一次用这种方法合成甲醇成功后,差不多有50年的时间,世界上合成甲醇生产都沿用这种方法,仅在设计上有某些细节不同,例如甲醇合成塔内移热的方法有冷管型连续换热式和冷激型多段换热式两大类,反应气体流动的方式有轴向和径向或者二者兼有的混合型式,有副产蒸汽和不副产蒸汽的流程等.近几年来,我国开发了25-27MPa压力下在铜基催化剂上合成甲醇的技术,出口气体中甲醇含量4%左右,反应温度230-290℃.2.2.2中压法中压法是在低压法研究基础上进一步发展起来的,由于低压法操作压力低,导致设备体积相当庞大,不利于甲醇生产的大型化.因此发展了压力为10MPa左右的甲醇合成中压《化工安全工程概论》课程论文5法.它能更有效地降低建厂费用和甲醇生产成本.例如ICI公司研究成功了51-2型铜基催化剂,其化学组成和活性与低压合成催化剂51-1型差不多,只是催化剂的晶体结构不相同,制造成本比51-1型高贵.由于这种催化剂在较高压力下也能维持较长的寿命,从而使ICI公司有可能将原有的5MPa的合成压力提高到l0MPa,所用合成塔与低压法相同也是四段冷激式,其流程和设备与低压法类似.2.2.3低压法ICl低压甲醇法为英国ICl公司在1966年研究成功的甲醇生产方法.从而打破了甲醇合成的高压法的垄断,这是甲醇生产工艺上的一次重大变革,它采用51-1型铜基催化剂,合成压力5MPa.ICl法所用的合成塔为热壁多段冷激式,结构简单,每段催化剂层上部装有菱形冷激气分配器,使冷激气均匀地进入催化剂层,用以调节塔内温度.低压法合成塔的型式还有联邦德国Lurgi公司的管束型副产蒸汽合成塔及美国电动研究所的三相甲醇合成系统.70年代,我国轻工部四川维尼纶厂从法国Speichim公司引进了一套以乙炔尾气为《化工安全工程概论》课程论文6原料日产300吨低压甲醇装置(英国ICI专利技术).80年代,齐鲁石化公司第二化肥厂引进了联邦德国Lurge公司的低压甲醇合成装置.3甲醇生产产生的危险因素3.1生产过程中有害作业的部位、程度3.1.1易燃、易爆场所合成厂房、精馏生产装置、甲醇罐区均属易燃、易爆场所，可能会造成人员伤亡和众多伤残及系统报废。3.1.2高温、高压场所设计范围内的高温、高压场所主要为合成工段。中压甲醇合成即为13.0MPa、温度为270℃。合成装置区内存在着大量的高温、高压设备和管线，若因选材不当、疲劳运行或生产过程中压力、温度控制不当，超过设备的承受压力时，容易发生容器爆炸事故。高温加热介质、物料的存在及设备表面温度过高且缺乏防护时，容易发生高温灼烫事故。3.1.3振动和噪声设计范围内的噪声源主要为合成循环机厂房和合成系《化工安全工程概论》课程论文7统泄压，噪声级为90－95dB（A）。振动源来自循环机和各种机泵。3.2生产过程中不同类别的危害因素3.2.1火灾爆炸危险3.2.1.1焦炉煤气柜、焦炉气压缩机、各种脱硫转化器、转化炉、转化气压缩机、甲醇合成反应器、预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔、甲醇产品贮罐、甲醇中间储罐、甲醇装车台、甲醇装车铁路站台、甲醇槽车、甲醇循环泵及其管线若发生煤气、中间转化气或甲醇的泄漏，又再遇到明火、火花或处在高温高热环境下，就极易导致火灾及爆炸危险。3.2.1.2液氧或氧气系统发生泄漏，压力下高速泄漏的气流，容易产生静电并放电产生火花；纯氧为强氧化剂，如发生泄漏，则高浓度氧遇到现场存在的易燃物质能剧烈氧化放热，有引发火灾爆炸的危险。纯氧具有极强的氧化性能，如果设备管路内在制作过程中，遗留的焊渣、毛刺等由于气流的作用，金属焊渣毛刺极易被纯氧所氧化，而引发金属燃烧，甚至有发生爆炸的《化工安全工程概论》课程论文8危险。氧气在流动过程中，容易产生静电，如果接地不良或接地电阻大，会造成静电集聚并放电，有导致氧气火灾爆炸的危险；管路内若存在油污，会由于强烈的氧化作用而发生自燃，进而引发火灾爆炸的危险3.2.1.3带压设备若由于设计、材质、制造等各环节存在问题，或设备得不到维护而锈蚀、腐蚀、或若由于操作违章、失误致使设备内压超过设备本身所能承受的压力极限，则会发生物理性爆炸，造成损失与伤害；同时会由于设备内的物料泄漏再引发火灾爆炸的危害。3.2.2中毒或窒息危害甲醇合成装置所使用的焦炉煤气原料、中间转化气和甲醇产品对人体有不同程度的毒性与危害。焦炉煤气中含有一氧硫化碳、硫化氢、氨气、苯等多种对人体伤害过程快、后果严重的易中毒；合成精馏过程中的甲醇可以通过吸入、食入、经皮吸收等途径，对人体中枢神经有麻醉作用，对视神经和视网膜有特殊选择作用，易引起病变，还会引起皮肤《化工安全工程概论》课程论文9出现脱脂、皮炎等状况；当以上生产物料发生泄漏时，不仅有火灾、爆炸危险，亦同时存在中毒危险。当空分工序的生产发生意外或输送管线、特别是液氧储罐以及氮气球罐发生意外时，若其产品氧、氮气大量泄漏，就会在短时间内致使作业环境中的氧或氮达到一定的浓度；如前所述，此时人若吸入过高浓度的氧或氮气，则有氧中毒或缺氧窒息的危害。3.2.3冻伤危害空分工序的空气分离系统为低温作业区。系统中的液氧、液氮、液氩等低温介质，如发生泄漏，接触到人体可以造成冻伤。另外，装置中的这些低温设备、管线，若隔热保冷层有脱露之处，人体直接接触时也可能会发生程度较轻的冻伤。3.2.4高温灼烫当工作场所的高温辐射强度大于4.2J/cm2.min时，可使人体过热，产生一系列生理功能变化，体温调节失去平衡，水盐代谢出现紊乱，消化及神经系统受到影响以3.8Mpa、450℃蒸汽为动源驱动的汽轮机本体及其附《化工安全工程概论》课程论文10属管道，温度达260℃；甲醇生产中转化工艺为高温工艺，反应温度约达1000℃，而在物料进入转化炉之前要进行预热的一些设施其操作温度也高达500℃~600℃；合成甲醇过程为中温工艺，反应温度在220℃；装置内还有不少设备管线操作温度都很高，尽管对设备采取了隔热保温措施，也仍将能产生热辐射而对操作人员造成伤害。装置中的这些高温设备、管线，若隔热保温层有脱露之处，人体直接接触时可能会发生高温灼伤。另外，夏季室外部分作业场所存在一定程度的高温危害。操作人员将有可能受到热辐射的危害。3.2.5高空坠落危害由于甲醇合成工艺中的许多装置的厂房有不少是多层，设备也多是高大，其楼梯、直斜钢梯、平台、走台较多，车间内也会有吊装口、安装孔和地沟等，若操作人员疏忽大意及蛮干，或在检修维护时，违反起重作业、高空作业的安全操作规程，未采取安全防护措施，则会发生高处坠落、落物打击的伤害。《化工安全工程概论》课程论文113.2.6机械伤害甲醇装置中的转动设备主要是气体压缩机、物料输送机泵等，当转动部位的防护罩如未装设或发生锈蚀损坏，作业人员的衣服、长发易被绞入而发生人体伤害；此外，在检查、维修设备时，如操作不经意，也可能发生刮、碰、割、切等伤害。3.2.7触电这类危险主要发生在生产设施的各种机泵的电动机和辅助设施所在的变压器、配电室部位以及动力与照明电气线路等处和照明电器上。在安装施工过程中，由于选用质量低下的电气设备、器材或安装质量有缺陷而发生故障，或在工作过程和维修保养过程中，由于作业人员不能按照电气工作安全操作规程进行操作或缺乏安全用电常识，均可能造成触电危险事故的发生。3.3工业甲醇生产装置主要危险危害因素3.3.1脱硫脱硫工艺介质为天然气,其压力约2.2MPa。在生产运行《化工安全工程概论》课程论文12中,如设备发生泄漏,泄漏的天然气可能发生着火、爆炸。天然气中含有硫化物,具备一定的条件,其对设备(管道)可产生腐蚀。如设备腐蚀减薄,引起泄漏,极易引发火灾事故。如某化肥厂天然气预热段出口因管线腐蚀,导致管道强度不够而爆裂,大量天然气喷出,引起大火。造成装置停工和人员伤亡事故。3.3.2转化转化炉入口介质为天然气和蒸汽。出口气体中含有CH4、H2、CO、CO2等气体,出口气体温度达到800℃以上。设备发生泄漏,气体外泄,可引发火灾、中毒事故。生产运行中,入炉汽碳比过低,可造成转化催化剂结炭:入炉天然气中硫含量高,可造成转化催化剂中毒。催化剂结炭、中毒后,炉管外壁温度会超高,生产中应严格控制。生产中如发生误操作也可造成炉管超温。炉管严重超温,可造成炉管损坏,并可引发恶性火灾、爆炸事故。3.3.3压缩压缩工艺气体介质中含有CH4、H2、CO、CO2,压缩机出口《化工安全工程概论》课程论文13合成气压力14.2MPa,由于压力高,往往发生设备泄漏,极易引发着火、爆炸或中毒事故。压缩透平机组功率大(13663kW)、转速高(10463rpm),结构复杂,调节、控制操作要求也高。如设备存在缺陷、操作不当或维修不当,都易发生故障或造成事故。对发生喘振、烧瓦、振动大、转子损坏等故障,若处理不及时,易造成轴密封损坏,进而可能发生高压合成气(循环气)大量外泄。泄漏的高压气体由于流速高,可导致发生着火、爆炸。压缩透平机组使用的润滑油及控制油贮存量较大,油压也高。运行中,如发生油品泄漏,渗漏到高温管线上,也可造成火