課件4.2 氯化工藝安全

氯化工藝安全本節(jié)提綱氯化工藝概述氯乙烯的生產(chǎn)工藝乙烯氧氯化法工藝危險(xiǎn)性及安全控制措施事故案例氯化工藝安全氯化工藝安全氯化定義：以氯原子取代有機(jī)化合物中氫原子的過程稱為氯化。此種取代過程是用氯氣直接進(jìn)行處理被氯化的原料。氯化主要包括取代氯化、加成氯化、氧氯化等。氯化工藝安全工藝危險(xiǎn)性分析（1）氯化反應(yīng)是一個放熱過程，尤其在較高溫度下進(jìn)行氯化，反應(yīng)更為劇烈，速度快，放熱量較大；（2）所用的原料大多具有燃爆危險(xiǎn)性；（3）常用的氯化劑氯氣本身為劇毒化學(xué)品，氧化性強(qiáng)，儲存壓力較高，多數(shù)氯化工藝采用液氯生產(chǎn)是先汽化再氯化，一旦泄漏危險(xiǎn)性較大；（4）氯氣中的雜質(zhì)，如水、氫氣、氧氣、三氯化氮等，在使用中易發(fā)生危險(xiǎn)，特別是三氯化氮積累后，容易引發(fā)爆炸危險(xiǎn)；（5）生成的氯化氫氣體遇水后腐蝕性強(qiáng)；（6）氯化反應(yīng)尾氣可能形成爆炸性混合物。以氯乙烯的制備為例介紹具體的氯化工藝：氯乙烯是一種應(yīng)用于高分子化工的重要的單體，氯乙烯在通常情況下是無色、容易燃燒和有特殊氣味的氣體，在稍加壓的條件下，可以很容易地轉(zhuǎn)變成液體?？捎梢蚁┗蛞胰仓频谩Ｂ然に嚢踩纫蚁┲饕a(chǎn)方法有三種：①

乙炔法②乙烯氧氯化法③混合烯炔法這里主要介紹乙烯氧氯化法制得氯乙烯的生產(chǎn)工藝乙烯氧氯化法制得氯乙烯的反應(yīng)原理以氯乙烯的制備為例：乙烯氧氯化法（主要包括三個部分）反應(yīng)原理：①乙烯氯化CuCl2 2 2 2 223

ClCHCH

ClCH

CH

Cl

FeCl

或②二氯乙烷熱裂解ClCH2CH2Cl

CH2

CHCl

HCl③氧氯化反應(yīng)2CuCl2 2 22H

O

1/2O

ClCHCH

ClCH2

CH2

2HCl氯化工藝安全乙烯氧氯化法制得氯乙烯的工藝流程乙烯氧氯化法制氯乙烯的生產(chǎn)工藝主要由直接氯化、氧氯化、二氯乙烷精餾、裂解、氯乙烯裂解幾個部分組成。乙烯氧氯化法制得氯乙烯的工藝流程生成C2H4CL2，有部分含C2H4、O2的尾氣510℃、2.0MPa下進(jìn)行熱裂解產(chǎn)生C2H3CL、HCL首先氯氣和乙烯在直接氯化反應(yīng)器中反應(yīng)生成二氯乙烷，并剩有部分含乙烯、氧氣的尾氣。二氯乙烷去二氯乙烷精制單元精制，除去其中的水、低沸物和高沸物。精制后的二氯乙烷去二氯乙烷裂解單元，在裂解爐中于510℃、2.0MPa下進(jìn)行熱裂解，產(chǎn)生氯乙烯和氯化氫。氯乙烯、氯化氫和未裂解的二氯乙烷一起進(jìn)入氯乙烯精制單元進(jìn)行分離，得到高純度的氯乙烯。分離出來的氯化氫返回氧氯化反應(yīng)器，與氧氣、乙烯反應(yīng)生成二氯乙烷，該二氯乙烷也進(jìn)入二氯乙烷精制單元精制。從4個方面分析乙烯氧氯化法制得氯乙烯的工藝過程危險(xiǎn)性：直接氯化單元二氯乙烷裂解單元氧氯化單元氯乙烯精制單元工藝過程危險(xiǎn)性分析1、直接氯化單元該單元采用乙烯和氯氣進(jìn)行直接氯化反應(yīng)。由于隔膜法生產(chǎn)的氯氣中含氧達(dá)4%，故反應(yīng)后的尾氣中有氧氣存在，而直接氯化反應(yīng)中為使氯氣轉(zhuǎn)化率盡可能提高，又采取了乙烯與氯氣1.25:1克分子比，所以在尾氣中氧氣與乙烯共存，有形成爆炸性混合物的可能，一旦控制不好就有可能發(fā)生事故。工藝過程危險(xiǎn)性分析另外，該單元有部分尾氣放空（單獨(dú)開車時，將全部放空），尾氣中90%是乙烯，與空氣接觸時，若遇到明火就會爆炸，所以放空是很危險(xiǎn)的，特別是在雷雨天氣。2、二氯乙烷裂解單元該單元是在高溫、高壓下使二氯乙烷在裂解爐中進(jìn)行熱裂解，裂解爐爐管長期處在高溫、高壓條件下，加之內(nèi)部物料中含有氯化氫和微量水，會加速對爐管的腐蝕，故爐管長時間使用必將會出現(xiàn)腐蝕穿孔，物料泄漏入爐膛內(nèi)而引起燃燒爆炸事故。工藝過程危險(xiǎn)性分析另外，其他設(shè)備（如急冷塔、換熱器）也有腐蝕的可能，因此，該單元的原料必須很好的控制，使之不含水，否則腐蝕會進(jìn)一步加速。3、氧氯化單元該單元所用原料有乙烯、氧氣、氯化氫。乙烯、氧氣的共存本身就有爆炸的可能。反應(yīng)后產(chǎn)生的尾氣中含有大量的乙烯和氧氣，故在進(jìn)料過程中必須考慮乙烯、氧氣、氯化氫的進(jìn)料克分子比，使尾氣中的氧含量控制在12.5%之內(nèi)，控制失誤將有爆炸危險(xiǎn)。工藝過程危險(xiǎn)性分析工藝過程危險(xiǎn)性分析4、氯乙烯精制單元該單元的任務(wù)是將氯化氫、氯乙烯及二氯乙烷分離。這三種物料沸點(diǎn)相差很大，故精餾較難控制，一旦控制不好，不但引起分離效果不好而且還會引起部分設(shè)備超壓，安全閥起跳，大量易燃、易爆物料噴出，這是很危險(xiǎn)的。由于氯化氫存在，一旦系統(tǒng)中存有水，也會造成設(shè)備的腐蝕而發(fā)生意外事故。因此，也可以得出如下結(jié)論，水是氯乙烯裝置中的“萬惡之源”！從4個方面分析乙烯氧氯化法制得氯乙烯的安全控制措施：直接氯化單元二氯乙烷裂解單元氧氯化單元氯乙烯精制單元安全控制措施直接氯化單元① 經(jīng)常檢查乙烯與氧氣投料克分子比和尾氣中的氧含量，使之控制在10%，防止氧含量超過12.5%而進(jìn)入爆炸范圍。② 定期督促對尾氣氧含量聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行校驗(yàn)、維護(hù)維修，保持其完好的工作狀態(tài)。當(dāng)氧氣表出現(xiàn)問題時，必須督促及時維修。在此期間，盡量控制較高的克分子比，并通過色譜分析氧含量，以指導(dǎo)生產(chǎn)。③ 經(jīng)常性地對尾氣放空部位進(jìn)行檢查，在放空部位要放好消防滅火設(shè)施，一旦因明火使放空尾氣燃燒時，千萬不能停車（因停車后系統(tǒng)壓力降低，會將火吸入系統(tǒng)中），而是打開氮?dú)獬炭亻y，用氮?dú)庀♂屛矚猓⒂脺缁鹌鲗⒒鹣纭０踩刂拼胧┒纫彝榱呀鈫卧?要對裂解爐進(jìn)行科學(xué)管理，其中包括開、停車的升降溫速度要按規(guī)定進(jìn)行；每年大檢修對爐管進(jìn)行全面檢查、測厚；保證所進(jìn)物料全面合格等。② 要嚴(yán)格檢查所進(jìn)物料的含水不大于10ppm，否則應(yīng)停止進(jìn)料。③ 經(jīng)常檢查碳四液化氣罐和燃料系統(tǒng)，防止燃料系統(tǒng)泄漏。堅(jiān)持每天的正常排水，并堅(jiān)持兩人操作，其中一人監(jiān)護(hù)。安全控制措施氧氯化單元① 經(jīng)常檢查乙烯、氧氣和氯化氫的進(jìn)料克分子比，保持進(jìn)料中的氧含量在10%之內(nèi)。② 定期對進(jìn)料中氧含量聯(lián)鎖儀表進(jìn)行校正，確保其正確好用，并定期以精密儀器分析進(jìn)行驗(yàn)證。③ 必須保證氮?dú)獾恼９?yīng)，特別是因空分停車而造成停車時，尤其要注意，以保證該單元安全停車。安全控制措施氯乙烯精制單元①在氯乙烯精餾單元，要注意對各控制點(diǎn)操作條件的檢查，發(fā)現(xiàn)問題要及時調(diào)整，防止經(jīng)常性超壓放空；本系統(tǒng)的設(shè)備腐蝕情況也要進(jìn)行定期檢查和檢測。②對罐區(qū)內(nèi)的各密封點(diǎn)，必須堅(jiān)持經(jīng)常性的巡回檢查，遇到問題及時處理。③對本裝置的消防及防護(hù)設(shè)備應(yīng)定期檢查，接觸有毒有害物質(zhì)的作業(yè)必須嚴(yán)安全控制措施2007年7月5日凌晨，某公司各車間按停車計(jì)劃開始逐步停車并進(jìn)行局部置換，至10時左右，各車間需動火作業(yè)的部位隔絕、吹掃、置換工作已全部完成，經(jīng)分析合格后開始動火作業(yè)。因在建項(xiàng)目建設(shè)的需要，在氯乙烯氣柜與乙炔氣柜之間、氯乙烯單體儲槽西側(cè)和北側(cè)、單體泵房北側(cè)都需進(jìn)行管架電焊安裝作業(yè)。當(dāng)日外界氣溫較高，單體泵到新鮮單體儲槽之間的管道存有大量的氯乙烯單體，當(dāng)安裝作業(yè)至19時左右，單體泵出口壓力由最初的0.33MPa升至1.64MPa，單體泵出口逆止閥的墊子被沖破，大量的氯乙烯單體泄漏氣化沖散至泵房外，遇對面管架動火作業(yè)產(chǎn)生的熾熱電焊渣引燃發(fā)生著火，