新型溶解性乙炔生产的技术性研讨

　　溶解乙炔生产属于危险化学品的生产， 生产中极易发生爆燃等安全事故。针对溶解乙炔生产的高危险性， 国家对溶解乙炔的生产实行严格的生产许可证制度。

　　安全生产首先要透彻地了解产品和生产用原辅材料的理化性质。要从它们的理化性质着手， 分析清楚生产的工艺、设备及所制定的操作规程等方面的原理， 严格按规程操作， 才能确保生产的安全进行。下面根据本单位产用的密闭、低压、电石入水式溶解乙炔生产情况， 从工艺等角度分析其生产原理、每道工艺过程中可能存在的安全隐患、产生隐患的原因及解决的方法， 生产中关键点的安全操作方法及设备的安全管理要点。

　　1 产品及原辅材料的理化性质

　　溶解乙炔生产过程中主要涉及到的危险化学品有以下几个方面： 产品溶解乙炔、粗乙炔气中的杂质气体磷化氢和硫化氢。原辅材料电石、丙酮及次氯酸钠溶液等。

　　1. 1 产品溶解乙炔

　　乙炔属第 2类危险化学品， 危险性类别是易燃气体， 危险特性 5 3， 5 13， 5 43.乙炔是不饱和烃， 不稳定， 易于发生分解、聚合、加成等反应，极易爆炸、燃烧。其爆炸特性不仅仅是氧化爆炸，还有化合爆炸和分解爆炸， 危险性很大。引燃温度： 305 1 ， 点火能极小， 乙炔气体在空气中浓度7 7% （V /V） 时， 其*小点火能： 0 02 mJ， 爆炸上限 （% ）（ V /V ）： 80 0， 爆炸下限 （% ）（ V / V）： 2 1.

　　1. 2 粗乙炔气中的杂质气体硫化氢与磷化氢硫化氢是易燃气体 （ 有毒 ）。

　　引燃温度 260 1 ， 有毒， 是一种强烈的神经性毒物， 急性毒性：LC 50 618 mg/m 3（大鼠吸入 ）。硫化氢属酸性气体且在水中溶解度较大， 能与碱性物质发生反应。硫化氢同时又是还原性气体。

　　磷化氢是剧毒气体 （易燃 ）。磷化氢是一种有类似大蒜气味的剧毒气体， 10 mg/m 3接触 6 h， 有中毒症状； 409 846 mg/m 3时， 0 5 1 h 发生死亡。

　　LC 50： 15 3 mg /m 3， 4 h （大鼠吸入）， 远小于国标中有毒品的 LC 50？ 10 mg /L （即？ 10 000 mg /m 3）。磷化氢是一种无色极易燃气体， 燃点极低， 100 1 时就能自燃。磷化氢也属于还原性气体， 在水中溶解度较小， 不溶于热水， 微溶于冷水。

　　1. 3 丙酮

　　丙酮属第 3类危险化学品， 危险性类别是易燃液体， 危险特性 5 6， 5 22.引燃温度： 465 1 ， 点火能很小， 其*小点火能： 1 157 m J.爆炸上限 （% ）（ V /V）： 13 0， 爆炸下限 （% ） （ V /V ）： 2 5.

　　1 .4 碳化钙 （电石 ）

　　碳化钙属第 4 类危险化学品， 是遇湿易燃物品， 危险性类别是遇湿易燃， 危险特性 5 11，5 23， 5 30， 5 55， 5 57.遇水或湿气能迅速产生高度易燃的乙炔气体并混有剧毒性的杂质气体磷化氢和硫化氢， 会发生爆炸和中毒。

　　1 .5 次氯酸钠

　　次氯酸钠属第 8类危险化学品， 是腐蚀品， 危险性类别是腐蚀性， 危险特性 5 71， 5 78， 5 92，5 111， 5 116.其具有氧化性， 遇酸、受热、见光时均会分解产生有毒气体。

　　2 溶解乙炔生产安全因素及措施分析

　　上面介绍了各物料的理化性质， 下面就其理化性质对生产中的操作要点、关键点作一叙述及分析， 并指出关键点可能会产生的安全事故及应对措施。

　　2 .1 原料电石投料及乙炔发生工段

　　该工段主要涉及到的是电石的储存、粉碎及加料、粗乙炔气发生， 主要危险是氧化爆炸或燃烧，引起危险的原因是乙炔与空气混合物的形成， 必须确保系统的密闭不泄漏， 投料和维修操作后须用氮气置换， 确保含氧量不超标。

　　2 .1 .1 电石储存

　　电石是遇湿易燃物品， 遇水或湿气能迅速产生高浓度易燃易爆的乙炔气体并混有剧毒性的杂质气体磷化氢和硫化氢， 会发生爆炸、燃烧和中毒。必须储存在干燥、通风的仓库内， 严格做好仓库的防漏、防水及防潮工作， 仓库内不允许有水管等， 以防水管的漏水或突然破裂； 仓库的通风设施及所有电气设备必须防爆， 其等级须达到 d CT2 及以上。

　　2 .1 .2 电石破碎

　　（ 1） 要符合上述电石储存的要求。 （ 2） 必须做好操作工人的防尘、防毒要求。操作人员必须戴防尘防毒口罩， 必须穿好防静电工作服， 进出料口必须有通风除尘设施。 （ 3） 破碎时电石之间的挤压会产生火星， 乙炔气易燃易爆、杂质磷化氢及硫化氢气体的毒性极大， 破碎间必须设置可燃气体报警仪和事故通风设施并连锁。开机前必须先打开门窗通风， 保持室内通风良好， 工作完成后必须把粉尘等打扫收集， 并处理完成， 等室内空气良好后才可关闭门窗。

　　2. 1 .3 电石加料

　　必须先检查加料桶桶内氮气管道的完好情况，然后用合格的氮气置换， 在确保桶内的氮气管道完好且乙炔气已被除尽后， 才可加入电石。一方面可以避免电石加入时会产生火星引起爆炸， 另一方面加料桶在发生器上加料前， 用氮气置换时确保桶中空气能被完全置换掉。

　　加料桶装到发生器存料桶上用氮气置换后， 必须用测氧仪检测， 且必须是双人、双检测仪， 同一时间段内一人检测、一人复核， 至含氧量小于 3%时才为合格， 在确保检测数据的可靠性后， 方可投料。

　　2. 1. 4 粗乙炔气发生

　　电石在发生器中与水反应产生粗乙炔气并释放大量的热量， 其发热量相当于普通煤的 1 /10， 即474 kcal/kg （普通煤约 5000 kcal/kg）。

　　CaC 2 + H 2 O ？ Ca（ OH ）2 + 30 4 kcal/mol缺水或投料失常会引起局部高温， 而杂质磷化氢的引燃温度相当低， 极易发生危险。因此发生器的水位、温度、压力等要随时关注， 并严格控制。

　　经发生反应产生的粗乙炔气体， 由于还未经净化处理， 含有毒性极高的杂质气体磷化氢、硫化氢， 在操作时应特别小心， 如遇泄漏极易发生中毒事故， 人员一定要在上风向， 并关闭气体阀门， 待故障排除后， 方可开机。

　　2. 1 .5 设备方面

　　由于工作环境原因， 主发生器的安全水封、副发生器上的淋洗器等很容易被电石糊堵塞， 要定期拆卸清理。气柜的目的是平衡乙炔发生器与压缩机的气量和稳定低压系统的压力， 由于粗乙炔气温度相对较高， 含水量也较大， 到了气柜时气温有所降低， 会析出水分， 易积累在管道*低点 （气柜进气口 ）， 一旦积液高度超过管径， 乙炔气就进不了气柜， 气柜就失去了稳定系统气量和压力的功能，发生器系统压力会持续升高后冲掉水封放空， 造成系统气体大量泄漏， 不仅造成气体浪费， 且产生严重的安全事故隐患。因此必须定时检查气柜进气管的积水情况， 并及时排放。

　　2. 1 .6 余气的回收

　　生产时由于钢瓶数量较大， 可能会有故障瓶的出现， 必须对检查出已充入故障瓶中的乙炔进行回收， 充装量抽样检验时也要对瓶中乙炔进行回收等等， 所有回收的乙炔气体都进入乙炔低压系统， 这就对低压系统的压力稳定增加了负荷， 操作不当同样会引起系统水封的冲掉， 造成气体泄漏， 发生危险。因此气体回收必须在充装过程中进行， 充装结束停车时必须关闭余气回收阀门， 停止余气回收操作。

　　2 .2 粗乙炔气净化工段

　　净化时可能发生的安全事故主要有， 粗乙炔气泄漏时会产生的爆炸危险， 粗乙炔气中杂质磷化氢、硫化氢气体及净化剂对操作人员的毒害影响；次氯酸钠溶液浓度过高时会与乙炔气发生剧烈反应而引起的爆炸事故。

　　2. 2. 1 粗乙炔气体净化剂

　　净化剂是针对要除去的带还原性的杂质气体磷化氢和硫化氢而选取的， 净化剂是强氧化性物质，*常用的有次氯酸钠溶液、硫酸溶液等。硫酸由于在净化时会吸收粗乙炔气中夹带的水分而温度上升， 如遇冷却等故障会引起气体的分解爆炸， 浓硫酸又具强酸性、强氧化性、强脱水性， 操作不当会使乙炔气体分解而造成危险， 也会对操作人员造成化学灼伤的危险。

　　下面就次氯酸钠溶液净化作一分析， 次氯酸钠溶液是一种强氧化性物质， 其有效氯含量是净化能力大小的关键， 但有效氯含量过高会使反应过于强烈， 发生许多副反应， 生成极不稳定的化合物氯乙炔， 极易引起爆炸。因而在配制次氯酸钠溶液时必须严格控制其浓度在 0 15% 以下。

　　另一方面， 从毒害性上看， 次氯酸钠溶液是一种腐蚀品， 且遇酸、受热、见光等时均会分解出有毒气体， 特别是原料次氯酸钠溶液， 由于其有效氯浓度高达 10%， 操作时要特别注意， 防止溅到头部及皮肤， 同时要避免其遇酸、受热、见光而产生有毒气体。

　　2. 2 .2 乙炔气体

　　进净化塔的乙炔气体是粗乙炔气体， 要严防气体的泄漏， 乙炔气体泄漏会产生燃烧、爆炸的危险， 且粗乙炔气中带有剧毒的磷化氢气体及毒性很强的硫化氢气体。如遇泄漏， 必须立即切断气源，打开门窗通风、打开其它的强制通风设备通风， 人员必须处于泄漏设备的上风向， 待故障排除后， 才可开机生产。

　　2 .3 乙炔气体压缩干燥工段

　　压缩是将乙炔气体从常压压缩至高压， 气体经压缩干燥后才能充装入瓶。我们生产上的压缩达不到理想的等温压缩状态， 是介于等温与绝热压缩之间的一种多变压缩过程， 设计上乙炔气采用三级压缩来控制压缩气体的压力与温度， 并采用水冷却系统由冷却水将大部分的热量带出。主要危险是高压乙炔极不稳定引起的分解爆炸， 泄漏时乙炔气体的氧化爆炸或燃烧。

　　2. 3 .1 操作方面的要求

　　要经常巡回检查设备及管道阀门等是否有泄漏， 特别是干燥系统由于切换的阀门较多， 动作频率较高， 容易出现高压乙炔气体的泄漏， 高压时若出现气体泄漏， 一方面气体泄漏量大， 另一方面气体流速极快， 会产生静电和发热， 是极其危险的。

　　设备方面， 要随时关注压缩机的运行是否正常， 是否有异常声音出现。

　　2. 3 .2 各仪表的参数是否符合工艺控制要求

　　乙炔的分解爆炸与压力有关， 其临界压力为0 14M Pa， 压力越高*小点火能越小， 当压力达到2 5 MPa时， 其*小点火能量仅为 0 2 m J.操作中要特别注意以下几个方面：（ 1） 压缩机三级压缩的压缩比是否在正常范围内 （压缩比是气缸出气绝对压力与进气绝对压力的比值， 压缩机的两个压缩比要控制均匀， 数值在 2 95左右时， 气缸气体排气温度在 90 100 1 ）。压缩比*大不能超出3 5， 压缩比越大， 气缸内的气体温度就越高。当压缩比超过 3 5时， 乙炔气体温度会远远超过 100 1 ， 而乙炔引起分解的温度是 141 1 .因此必须随时关注乙炔压缩机的压缩比， 一旦达到 3 5时应立即停机， 查找压缩机的进排气阀门等故障， 并进行排除。 （ 2） 压缩机进气和出气的压力。若进气压力过低或接近零时， 就会有外面空气吸入的危险，应立即停机， 检查供气方面的原因并进行排除； 严格控制出气压力， 若超过工艺指标上限值 2 5 MPa时， 乙炔分解爆炸所需的能量会急剧下降， 乙炔会变得极易分解。因此首先要确保压缩机的高低压保护系统的正常运行， 同时要查清造成压力不正常的原因并及时排除。 （ 3） 在温度方面， 要严格控制冷却水的出水温度。当出水温度超过 35 1 时， 应立即停机检查原因， 待故障解决后方可继续生产。

　　（ 4） 压缩机的润滑方面。润滑故障不仅会造成机器损坏， 更严重的是会发生撞击， 产生激发能而引起爆炸。要关注润滑油泵的工作压力， 若油压失常应立即停机， 并进行故障的排除。

　　2 .3. 3 干燥系统

　　无热再生高压干燥器是目前较为先进的乙炔干燥设备， 但在安全操作上也须特别注意。高压乙炔极不稳定， 分解爆炸的激发能极小， 干燥器钢瓶容积较大， 设备管理上必须做好压力容器的定期检验， 操作上做好巡回检查； 要做好干燥剂 （分子筛 ） 的选型和定期更换， 新干燥剂选取及加入操作时要特别注意：（ 1） 分子筛强度要高， 否则易碎会造成钢瓶空隙增大。 （ 2 ） 加入干燥剂时要充实且要充满， 不能留有任何不该有的空间； 干燥器工作时绝对不允许对钢瓶有大的碰撞或任何外加的能量， 维修前必须先进行系统降压， 然后再放空并用氮气置换。

　　2. 4 溶解乙炔充装工段

　　充装是将经压缩的乙炔气充入充满填料并分散有机溶剂丙酮的乙炔钢瓶内， 并使乙炔溶解在溶剂丙酮之中。充装工段*主要的特点是乙炔气体的高压力， 其充装压力*高时达 2 5 MPa.由于高压力对设备、管道、操作等的要求更严， 国家于 2009年重新修订了 %溶解乙炔气瓶充装规定 GB 13591 2009.要特别注意高压部分的设备、管道等安全状况和钢瓶的安全充装问题。

　　2 .4. 1 设备

　　各充装管道、阀门、压力表、安全装置以及各连接部位应处于完好、无泄漏状态。设备、管道、充装排及各充装点等静电接地装置应完好， 电阻不大于 10 ， 且必须经专业检测部门定期检测、评定合格。

　　2. 4. 2 工艺

　　要控制充装速度。充装速度直接影响到钢瓶的温度、管道等静电的产生， 速度越快， 钢瓶温度升高越快， 越容易产生静电。要严格按 GB 13591 2009规定控制充装速度， 同时按充装速度、所充瓶数及压缩机的出气量来确定压缩机的开机台数。

　　若有特殊情况确需提高充装速度的， 必须对钢瓶采取强制喷淋的冷却手段， 加以冷却及导除静电。确保瓶壁温度的正常及静电的消除。

　　2. 4 .3 操作

　　各瓶与管道的连接必须完好， 不泄漏， 充装中要巡回检查各充装瓶的泄漏情况， 发现泄漏及时处理。随时检查各充装排的压力， 发现异常及时处理。在阀门的开启和关闭时， 由于是高压乙炔气体， 一定要严格按顺序操作， 动作一定要缓慢， 快速开启阀门会引起高压气体的绝热压缩而发生分解爆炸。充装结束、关闭瓶阀后必须对每瓶的阀门易熔合金塞等部位进行查漏， 发现泄漏及时处理。

　　2. 4.4 乙炔钢瓶

　　充装前必须经过检查， 并符合要求。其内容包括钢瓶的检查， 是否经正规检验的且在有效期内等等； 钢瓶内剩余压力的检查， 余压必须不低于 0 05 M Pa， 若余压不符合要求， 则必须按 GB 13591 2009规定进行置换， 至瓶内乙炔纯度符合要求，确保瓶内不会有空气等混入， 确保钢瓶的安全可用； 钢瓶内溶剂丙酮量的检查及准确补加， 确保充装后乙炔能完全溶解在丙酮中， 被丙酮分子所隔离， 避免乙炔钢瓶发生安全事故。

　　2 .4 .5 丙酮的补加

　　丙酮的补加一般采用专用设备丙酮泵， 丙酮是低沸点的易燃易爆液体， 且点火能很低， 若发生泄漏就极易挥发， 与空气形成易爆燃的混合气体， 是相当危险的。因此补加时要严格按操作规程操作，丙酮的压力要控制在 0 8M Pa之内， 以免压力过高流速过快产生静电， 引起爆燃事故。若丙酮压力过高， 应适当调低气缸的压缩空气流量。另一方面操作时要关注丙酮桶中的丙酮量， 防止抽空而吸入空气， 换瓶前要先关闭丙酮管道的阀门， 防止丙酮泄漏。

　　2 .5 报警系统

　　溶解乙炔生产中会泄漏的是易燃易爆气体， 企业应设置可燃气体检测报警系统。乙炔气体爆炸浓度下限值是 2 1% （ V /V ）， 自动报警高限的设定值应不大于下限值的 25% 即 0 5% （ V /V ）。开机前必须开启可燃气体报警系统， 待其正常运行后， 才可开机生产， 随时注意生产现场的通风状况、室内的气体浓度变化。随时注意报警器是否正常， 若报警系统发生故障， 更要加强生产上的泄漏情况检查， 对报警系统要及时维修排除故障。

　　2. 6 生产设备的检修

　　由于设备、管道中的介质是乙炔气， 且压缩后是高压乙炔气体， 加压后的乙炔气体其热力学性质很不稳定， 极易发生聚合和分解反应， 稍给予能量就会引发爆炸。绝对不允许把未经降压的高压乙炔气体直接放空， 高压乙炔气体的直接放空会产生高速气流， 引起高温、产生静电而发生爆炸。

　　检修前必须停机， 进行降压； 待系统压力降至常压后， 才可将待修设备与系统隔绝， 对该设备进行放空及氮气置换， 至乙炔气体含量低于 0 2% ，若需人员进入待修设备， 还必须再通风换气至设备内含氧量大于 18% ， 方可进行检修。检修后投产前， 系统必须用合格的氮气进行置换， 使系统含氧量小于 3%， 方可开机。

　　3 管理

　　溶解乙炔是易燃易爆气体， 原辅材料中还带有腐蚀性及毒害性等危险化学品， 生产中安全上的管理是极其重要的。企业一方面要加强设备、仪表、安全设施等硬件的完善、更新、维护保养和检修工作； 另一方面要加强管理制度、教育培训、制度落实等软件的建设。只有硬件、软件的建设和落实都到位， 才能确保生产的安全进行。

　　3 .1 硬件

　　一个企业的安全生产离不开先进完好的设备、仪器仪表、管道系统。日常生产中要做好巡回检查、做好日常的维护保养、做好定期校验及检修等工作， 确保生产的所有设备、设施处于正常工作状态， 彻底杜绝带病工作。关注市场先进设备的动向， 积极采用先进可靠的设备和技术， 提高设备的自动化程度， 为企业安全生产提供切实的保障。

　　3 .2 软件

　　企业的管理体系建设是企业安全生产的根本。

　　一方面， 要建立并健全各项管理制度， 工艺及安全操作规程， 安全应急预案， 职工的教育培训、持证上岗等制度。另一方面， 要做好管理体系的落实，培养职工以厂为家、安全**的思想， 确实提高职工的操作技能， 使制度真正地落实到实处， 发挥应有的作用。

　　4 结束语

　　溶解乙炔生产是属于危化品中易燃易爆气体的生产， 许多方面其危险性更大于液体或固体易燃易爆化学品， 一旦发生事故是一瞬间的事情， 在事故应急救援时的危险性也很大， 因此安全上的预防工作显得极其重要。要从生产的工艺等原理着手， 掌握可能会产生危险的原因、工艺参数的正确控制方法以及安全操作要领， 认真并一丝不苟地操作， 运用掌握的工艺知识， 时刻关注现场发生的情况， 就完全可以做到防患于未然， 达到安全生产的目的。

　　只有这样， 企业才能安全、健康地发展。