童立风
广西桂能工程咨询集团有限公司
摘要：甲醛生产工艺的氧化反应属于国家安全监管总局公布的首批重点监管危险化工工艺。本文通过分析甲醛生产装置在生产过程中存在的危险、有害因素，提出相应的安全设计措施，为甲醛生产装置的设计、运行中的安全管理提供参考依据。
关键词：甲醛；危险、有害因素；氧化反应
目前工业上生产甲醛，均以甲醇作原料，通过氧化制甲醛，由于使用金属银催化剂和氧化铁氧化钼催化剂的不同而分为银法和铁钼法，本文生产装置采用银法制备甲醛。
1原辅材料
主要原料为甲醇，辅助材料主要为催化剂金属银。
2工艺流程
由甲醇氧化制甲醛工艺为常压操作，主要包括：三元混合气制备、反应、甲醛吸收等工序。
（1）三元混合气制备工序：新鲜空气通过空气过滤器进入风机升压，与甲醇蒸发器和水蒸汽混合形成三元气体。
（2）反应工序：三元混合气经过蒸汽加热器过热后，进入氧化炉反应器，在固定床催化剂上发生反应，生成甲醛。反应设备——氧化器的结构分为三个主要部分，从上至下依次为催化反应段、高位热能回收段、低位热能回收段。多数工艺利用高位热能产生蒸汽。
（3）甲醛吸收工序：主要由两个吸收塔组成，第二吸收塔上部用软水吸收形成稀甲醛液，再用泵送至第一吸收塔，自上而下与氧化反应器来的甲醛气体逆流接触，循环吸收得到甲醛水溶液产品，送至甲醛贮槽。
3危险、有害因素的识别
3．1危险化学品的识别
原料甲醇是中闪点易燃液体，其蒸气与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧瀑炸。与氧化剂接触发生化学反应或引起燃烧。在火场中，受热的容器有爆炸危险。蒸气比空气重，沿地面扩散并易积存低洼处，与火源会着火回燃。
产品甲醛也是易燃液体，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂接触猛烈反应，副产过氧化物的性质极不稳定，受热易分解，有爆炸危险。
3．2生产过程中危险、有害因素
3．2．1火灾、爆炸
在氧化炉反应器中，甲醇氧化制甲醛属强氧化反应。强氧化反应的主要危险性有火灾爆炸。强氧化反应一般是剧烈放热反应，反应热如不及时移去，将会造成反应失控而发生爆炸事故。原料甲醇和产物甲醛均是易燃、易爆物质，副产过氧化物的性质极不稳定，受热易分解，有爆炸危险。为避免空气与甲醇混合后发生爆炸，在甲醇与空气的混合气中加入蒸汽，控制形成的三元混合气中甲醇浓度和氧含量使其在爆炸极限之外。同时通过控制氧化器内反应温度和触媒床层停留时间而抑制过氧化反应。
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（1）反应原料及产品具有燃爆危险性；
（2）反应气相组成容易达到爆炸极限，具有闪爆危险；
（3）甲醇氧化制甲醛属强氧化反应，反应热如不及时移去，将会造成反应失控而发生爆炸事故；
（4）氧化反应器内反应温度过高和触媒床层停留时间过长易发生过氧化反应；
（5）产物中易生成过氧化物，化学稳定性差，受高温、摩擦或撞击作用易分解、燃烧或爆炸。
甲醇、甲醛属易燃易爆液体，在卸（装）或生产运行中，如果储罐、管道、设备、塔类、阀门、料泵等泄漏，遇火源，会发生火灾、爆炸。
3．2．2锅炉、压力容器爆炸
氧化炉汽包、尾气处理汽包、蒸汽分配器等都属带压设备，锅炉、压力容器管道设计不合理或使用材质不当、超期服役、老化、蠕变、疲劳、安全附件失灵、超期运行等原因易引发爆炸。锅炉的汽水系统在密闭的容器和管道中工作，承受着介质压力和火焰加热，锅炉压力容器内的压力可能因操作失误或反应异常而迅速升高，从而导致承压部件超压爆炸。
3．2．3中毒窒息
甲醇、甲醛具有一定毒性的物质，一旦容器及管道存在缺陷、腐蚀、超压和设备结构材质选择不当、机械设备密封不严、监控系统失灵、操作失误等原因，有可能导致甲醇、甲醛气体泄漏，生产区域通风不良，操作人员长时间吸入甲醇、甲醛，有发生中毒的危险。如果检修动火、进罐作业前未严格按照有关规程进行隔绝、置换、吹扫、清洗并分析合格，可导致中毒、窒息事故。
3．2．4机械伤害
甲醛生产过程中使用空压机、罗茨鼓风机等机械设备和各种泵类设备运动部位无防护设施，人员意外接触造成机械伤害。设备检修作业时，未切断电源，他人误起动设备造成机械伤害。
3．2．5高处坠落、物体打击
建筑物、槽、罐类、塔类设备比较高大，作业场所设有高处操作平台、架空管线、扶（斜）梯等，在生产运行、检查、检修过程中，如不采取有效的安全防护措施和可靠的安全保护装置，很容易发生高处坠落事故。检修工具从高处掉落，砸伤地面人员。安装在高处的阀门、零件等松动、脱落易发生物体打击事故。
3．2．6 灼烫
甲醛氧化反应炉温度高达650℃，各种热交换器内温度较高，生产线中高温设备、管道较多，如隔热措施不良，人体接触这些设备、管线或其中的物料（包括事故情况下的高温物料喷出、泄漏，检修过程中与高温物料的接触），可造成严重灼烫。高温设备附近操作岗位存在高温危害。
甲醛为腐蚀性物质，在甲醛生产、储存和装卸过程中，若甲醛从物料管线、泵、设备、储罐等泄漏，操作人员接触而未及时冲洗，有被灼伤的危险。
3．2．7触电
供电设备、电气线路、电气开关各类机电设备等若设备故障，违反操作规程可能会发生触电伤害事故。
3．2．8 噪声
噪声源主要来自风机以及输送液态物料的泵等在运转过程中由于振动、摩擦、撞击而产生机械性噪声，此外，高压蒸汽排放或在设备、管道内流动会产生空气动力噪声，如不加以控制将给操作人员带来伤害。
4主要安全设计措施
（1）设置生产装置重要参数的自动控制系统，设立安全联锁停车系统或具有安全联锁停车功能的其他系统，保证操作人员及生产过程和设备的平稳、安全运行。
（2）为避免空气与甲醇混合后发生爆炸，在甲醇与空气的混合气中加入蒸汽，设置控制形成的三元混合气中甲醇浓度和氧含量的安全联锁等措施。
（3）设计控制氧化器内反应温度和触媒床层停留时间的安全联锁停车功能
（4）在可能出现泄漏可燃气体及有毒气体的区域，设置可燃气体及有毒气体报警仪，火灾报警器，并将信号引至控制室。
（6）所有用电设备及仪表按火灾爆炸危险区域划分图及相关规范选型。
（7）甲醇储罐应设液位计、温度计、呼吸阀，并设置高、低、高高液位报警，视频监视系统。
（8）应设置甲醇泡沫喷淋装置，甲醇、甲醛泄漏紧急处理装置，如水喷淋装置等。
（9）在重要和危险地点设置电视监视系统。
（10）严格遵循规范在各装置区设置静电接地和避雷设施系统，系统包括电气系统接地、设备接地、静电接地和防雷保护接地。
（11）工艺系统以及重要设备均设立安全阀、爆破片等防爆泄压系统。有可燃性物料的管路系统设立阻火器、水封等设施。
5 结语
甲醛生产装置主要危险部位是氧化炉反应器。生产过
程中存在的危险、有害因素有：火灾、爆炸、锅炉爆炸、中毒窒息、机械伤害、触电、灼烫、高处坠落、物体打击、噪声等。火灾、爆炸、中毒窒息危害应重点防范。重点监控工艺参数包括：氧化器温度；氧化器压力；氧化器空气流量；三元混合气配比；气相氧含量；全系统设置人工紧急停车设施和措施；锅炉汽包应设置现场和远传液位设施、低限报警联锁装置、安全阀；应在可能泄漏甲醇、甲醛等有毒有害、易燃易爆气体作业场所设置检测报警仪等。
参考文献：
[1]张海峰 危险化学品安全技术全书．2版【M】化学工业出版社，2007
论文作者:童立风
论文发表刊物:《基层建设》2015年28期供稿
论文发表时间:2016/4/1
标签：甲醛论文; 甲醇论文; 设备论文; 危险论文; 装置论文; 联锁论文; 空气论文; 《基层建设》2015年28期供稿论文;