氫工藝危險性及初期處置要點

余程平

摘要：隨著我國化工技術(shù)的不斷發(fā)展，加氫技術(shù)在各生產(chǎn)領(lǐng)域進行了大面積的開發(fā)與推廣，尤其是在石油化工和精細化工等行業(yè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。加氫工藝屬于國家重點監(jiān)管的危險工藝，一旦發(fā)生泄漏或燃爆事故，將會造成災(zāi)難性后果。筆者通過分析加氫工藝的危險性，提出該類型事故的初期處置要點，供大家參考。

關(guān)鍵詞：加氫工藝;火災(zāi)危險性;初期處置要點

中圖分類號：X932? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2021）04-0046-02

一、加氫工藝

加氫工藝指的是將氫加入到其他化合物中，從而實現(xiàn)精制、催化、裂化等反應(yīng)的工藝或技術(shù)，如人們常見的氫氣壓縮機、加氫反應(yīng)器均屬于加氫工藝。

（一）加氫工藝類別。加氫工藝包含了多種工藝類別，如含氮化合物加氫、含氧化合物加氫、芳烴加氫、烯烴的三鍵和雙鍵加氫、油品加氫等。

（二）加氫工藝特點。加氫工藝具有放熱反應(yīng)強和易燃易爆等特點，其中，加氫工藝放熱反應(yīng)強，主要是因為其在高溫高壓環(huán)境下作業(yè)，并且，能接觸鋼材和鋼材內(nèi)的碳分子發(fā)生反應(yīng)生成碳氫化合物，從而放出大量的熱量。加氫工藝易燃易爆特性一方面是由氫氣本身的特性所決定的，另外，工藝生產(chǎn)過程中，氫氣與其他物質(zhì)未發(fā)生完全反應(yīng)或其他催化劑的再生作用也易導(dǎo)致其發(fā)生爆炸。

（三）加氫工藝參數(shù)監(jiān)控。因加氫工藝危險性極高，為保障該項工藝生產(chǎn)順利和安全進行，就需要強化該項工藝參數(shù)監(jiān)控，如對氫氣壓縮機運行參數(shù)、氫氣流量、系統(tǒng)氧含量、催化劑床層的壓力和溫度等進行嚴格控制。

（四）加氫工藝安全控制，為保障加氫工藝生產(chǎn)安全運行，需全面做好該工藝的安全控制，如在系統(tǒng)中增設(shè)安全設(shè)施（如爆破片、安全閥等）、聯(lián)鎖和反應(yīng)物料的比例控制裝置、壓力和溫度聯(lián)鎖和報警裝置、氫氣檢測報警裝置、循環(huán)氫壓縮機停機聯(lián)鎖和報警裝置等。

二、火災(zāi)危險性分析

加氫反應(yīng)為強放熱反應(yīng)，且工藝過程大多是在高溫高壓下進行，加之氫氣及大部分物料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)物具有易燃易爆、有毒腐蝕等危險性，一旦出現(xiàn)泄漏，極易引發(fā)火災(zāi)或爆炸事故，造成重大人員傷亡。

（一）物料固有的危險性

1.火災(zāi)危險性。一是氫氣極易燃，其引燃溫度為400℃，在空氣中的最小點火能量為0.019mJ，遇火星、高熱易發(fā)生燃燒。二是加氫工藝采用的物料主要有一氧化碳、乙二腈、硝基苯、環(huán)戊烯、環(huán)戊二烯、苯、萘等，這些物質(zhì)均具有易燃可燃特性，并且，該工藝生產(chǎn)中加入的雷尼鎳等反應(yīng)催化劑也屬于易燃物質(zhì)，從而導(dǎo)致該工藝存在較高的火災(zāi)風(fēng)險發(fā)生率。三是加氫工藝在反應(yīng)過程中生成的氨氣、硫化氫等產(chǎn)物也屬于可燃物質(zhì)。

2.爆炸危險性。氫氣與不少物質(zhì)混合均會發(fā)生爆炸，如氫氣與氟氣、一氧化碳混合均易發(fā)生爆炸。另外，將氫氣加入到苯酚加氫制環(huán)己醇、苯加氫制環(huán)己烷等加氫工藝中，工藝操作不當，引發(fā)氫氣泄漏，也易發(fā)生爆炸。

3.中毒及腐蝕危害性。一是毒害性。加氫工藝中，加入的苯酚、甲苯等芳香烴為中低毒性物質(zhì)。二是腐蝕性。氫化反應(yīng)大多在高溫高壓下進行，氫可以對設(shè)備鋼材產(chǎn)生腐蝕，出現(xiàn)鋼脆現(xiàn)象;在石油化工中加氫精制多伴隨脫硫脫氮過程，產(chǎn)生的副產(chǎn)品硫化氫、氨氣等物質(zhì)均有腐蝕性。

（二）工藝過程的危險性

1.氫蝕氫脆現(xiàn)象損害。氫蝕是指鋼材長期與高溫高壓的氫氣接觸，氫原子或氫分子與鋼材中不穩(wěn)定的碳化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成甲烷，使鋼材產(chǎn)生鼓泡、裂紋，并使鋼材強度和韌性下降。而氫脆是由氫本身引起的鋼材脆化現(xiàn)象，當溫度超過300℃和壓力高于30MPa時，會造成鋼材的延伸率、斷面收縮率、沖擊韌性顯著下降。氫脆是一次脆化，是可逆的，而氫蝕是永久性脆化，是不可逆的。

2.裝置存在質(zhì)量缺陷。一是加氫生產(chǎn)裝置、容器、管線等若存在質(zhì)量問題，出現(xiàn)跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，使可燃氣體或蒸汽與空氣混合形成爆炸性氣體，達到爆炸極限，遇火源發(fā)生化學(xué)性爆炸。二是加氫反應(yīng)是氣相或氣液相反應(yīng)，設(shè)備操作壓力大多為高壓甚至超高壓，若反應(yīng)器本身、管線焊縫和法蘭連接處等受外力破壞或高溫烘烤，使溫度升高和壓力增大，材質(zhì)耐壓性下降，都會引發(fā)物理性爆炸。

3.工藝操作監(jiān)管不當。加氫工藝技術(shù)復(fù)雜，操作要求高，且多在高溫、高壓條件下進行，若在生產(chǎn)過程中人為操作不當或重要設(shè)備發(fā)生故障，極易造成反應(yīng)物反應(yīng)不充分、受熱不均勻以及管式反應(yīng)器堵塞等情況，從而會引起反應(yīng)器溫度和壓力急劇升高，或是反應(yīng)器的局部溫度升高產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致反應(yīng)器泄漏引發(fā)爆炸。

三、事故初期處置要點

加氫工藝事故的危險性主要在于大量氫氣存在于各種容器及管線之中，若溫度、壓力失衡則易引發(fā)泄漏，加之氫氣燃燒時不易察覺，且爆炸極限較寬;因此，在事故初期，科學(xué)的力量部署和正確的處置措施對事故初期的控制最為有效，也為后期處置提供有力的保障。

（一）災(zāi)情信息獲取

1.企業(yè)技術(shù)人員或知情人均在場的情況下。（1）確定著火事故的設(shè)備種類，裝置的主要生產(chǎn)工藝流程類型、主要著火材料類型及其主要產(chǎn)品的著火性質(zhì)，裝置工藝流程和其主要產(chǎn)品的著火控制參數(shù)，著火部位和生產(chǎn)工藝相互直接關(guān)聯(lián)的工藝流程、管線的運行走向，鄰近的著火設(shè)備、容器、貯存罐、管架等在物體受到?jīng)_擊著火時的嚴重損害程度，事故后著火裝置設(shè)備所在的著火控制范圍區(qū)域等。（2）通過實地勘查調(diào)取收集裝置平面圖、工藝流程圖、企業(yè)各個主要生產(chǎn)經(jīng)營單元的關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)布局立體結(jié)構(gòu)圖、事故安裝部位及其他重要關(guān)鍵設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)圖、公用建筑工程中的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖等等作為企業(yè)基礎(chǔ)收集材料，實地調(diào)查核對調(diào)取有關(guān)企業(yè)事故部位安裝裝置部位、其他重要關(guān)鍵設(shè)備控制點的現(xiàn)場情況信息，從了解事故部位安裝裝置部位的風(fēng)險出現(xiàn)情況角度進行入手，分析和準確判斷各類風(fēng)險發(fā)生事件的發(fā)展趨勢。

2.企業(yè)相關(guān)人員都不在場的情況下。一是詢問報警人和現(xiàn)場知情人員，經(jīng)詢問仍無法確定災(zāi)情的情況下，在企業(yè)門衛(wèi)處或車間操作間（按規(guī)定此處必須放置）可調(diào)取企業(yè)《危險化學(xué)品安全生產(chǎn)事故綜合應(yīng)急預(yù)案》，在預(yù)案中查詢企業(yè)涉及的?；沸畔ⅰ６歉鶕?jù)氣象儀或企業(yè)內(nèi)的風(fēng)向標可以測定和觀測事故現(xiàn)場的風(fēng)力和風(fēng)向;根據(jù)事故企業(yè)現(xiàn)場重大危險源或?；返臉俗R標牌獲取涉事?；返幕拘畔?，如危險化學(xué)品安全標簽、化學(xué)品作業(yè)場所安全警示標志、危險化學(xué)品安全周知卡、危險化學(xué)品安全技術(shù)說明書等。

（二）現(xiàn)場初期管控

根據(jù)初期獲取的災(zāi)情信息及現(xiàn)場儀器偵檢結(jié)果，對現(xiàn)場實施初期管控。一是確定初始隔離距離和人員疏散范圍。加氫裝置若發(fā)生小量泄漏，初始隔離距離至少為100m，若大量泄漏時不得少于800m，具體應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況而定。二是落實救援人員防護等級。按照相關(guān)規(guī)定，所有處置人員必須分級、分區(qū)域穿戴各型防護服，并正確使用個人防護裝備。三是實施現(xiàn)場警戒。初步劃定警戒區(qū)域，在上風(fēng)口方向設(shè)置出入口，嚴格控制人員和車輛管控;并搭建臨時洗消帳篷，進行簡易洗消。四是設(shè)置現(xiàn)場安全員。在便于監(jiān)測事故區(qū)域的制高處位置設(shè)立觀察哨，發(fā)現(xiàn)緊急或危險情況，立即發(fā)出撤離避險信號，嚴防二次事故發(fā)生。

（三）分類分級處置

在加氫裝置事故中，初期表現(xiàn)形式主要為泄漏、火災(zāi)或爆炸，而爆炸事故又多因泄漏或火災(zāi)引發(fā);同時，泄漏事故可分少量泄漏和大量泄漏，火災(zāi)又分單點燃燒和全面燃燒。因此，應(yīng)實施分類分級處置。一是泄漏事故。根據(jù)偵檢器材確定的隔離疏散距離，注意車輛?？课恢煤蛡€人防護，消除一切點火源，并在泄漏區(qū)域利用開花水槍稀釋。工藝處置后，若已具備堵漏條件的可以實施堵漏，且必須使用防爆工具，同時對作業(yè)人員進行掩護;若無法進行堵漏時，應(yīng)在下風(fēng)向設(shè)置水幕屏風(fēng)減小擴散范圍，配合技術(shù)人員進行工藝處置。二是火災(zāi)事故。加氫裝置火災(zāi)事故的初期處置采取緊急泄壓最為有效（緊急泄壓與安全閥的作用不同），同時根據(jù)企業(yè)消防管網(wǎng)供水能力合理部署作戰(zhàn)力量，并為增援力量留有足夠的位置空間。若為初期火災(zāi)且無擴大或爆炸危險，在企業(yè)已實施有效的工藝處置后，應(yīng)集中力量進行滅火;若火勢較大且無法采取工藝措施時，則首要任務(wù)是控制燃燒，冷卻保護鄰近受威脅的設(shè)備或裝置，嚴防二次事故的發(fā)生，待增援力量到場后再一舉消除災(zāi)情。

（四）安全風(fēng)險防范

1.防爆炸。一是爆炸的前兆。①加氫反應(yīng)器、高壓分離器等高壓設(shè)備發(fā)生異常響聲時可能發(fā)生爆炸;②可燃氣體、易燃液體大量擴散，偵檢值達到爆炸極限時隨時可能爆炸;③壓力設(shè)備、容器、管道等燃燒火焰由紅變白或變形嚴重時可能爆炸;④儲罐、反應(yīng)器等設(shè)備受火勢燒烤，發(fā)生抖動并有嗡嗡聲響時即將爆炸。二是預(yù)防措施。①選擇安全的停車位置。車頭應(yīng)朝著便于撤退的方向，不要停在地溝上或危險的管線下面以及高壓換熱器封頭的兩端，并利用建（構(gòu)）筑物作為掩體，保持必要的安全間距;②選擇安全的進攻陣地。利用地形地物和建（構(gòu)）筑物的承重結(jié)構(gòu)作為掩護，選擇便于進攻、便于撤退的陣地;③利用遙控炮、自擺炮等先進裝備設(shè)立無人陣地;④確保不間斷供水。確?；饒霾婚g斷供水是預(yù)防爆炸的關(guān)鍵，組織好火場供水可使將要爆炸的設(shè)備得到及時可靠的冷卻，防止發(fā)生爆炸。

2.防中毒。一是對有毒區(qū)域劃出警戒區(qū)，警戒范圍一般為毒物擴散半徑的兩倍，非救援人員嚴禁進入;二是在泄漏區(qū)四周，尤其是下風(fēng)口設(shè)立有毒氣體檢測點，劃定超標區(qū)域，嚴禁未佩戴防護裝備的人員進入;三是救援車輛停在上風(fēng)或側(cè)風(fēng)方向的警戒區(qū)外，救援人員必須配戴空氣呼吸器等防護器備，確保自身安全;四是利用工藝技術(shù)切斷毒源，必要時組織攻堅組排除毒源;五是針對毒物性質(zhì)，選用滅火劑，吸收或降低其毒性;六是救援任務(wù)結(jié)束后，應(yīng)對所有參與救援的人員及車輛裝備進行清洗、消毒。

3.防高溫。人體承受高溫輻射強度是有一定限度的，當輻射熱小于1200kcal/㎡·h時，為安全輻射強度;若超過5400kcal/㎡·h時，8s就有頭痛感，20s后皮膚開始起泡。其預(yù)防方法如下：一是屏幕水槍阻隔。當車輛離火場較近時，可用屏幕水槍出水掩護;二是噴霧降溫。用噴霧水槍掩護救援人員滅火，水流吸收大量熱量，降低周圍溫度;三是利用地形地物。充分利用現(xiàn)場建（構(gòu)）筑物遮擋輻射熱;四是著隔熱服。一線救援人員著隔熱服降低溫度，深入火場內(nèi)部的著避火服;五是定時換班。救援時間較長的，應(yīng)定時組織換班，防止長時間在高溫下工作，體力消耗過度發(fā)生意外。

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