年產(chǎn)1 000噸類胡蘿卜素生產(chǎn)中間體偕二膦酸酯風(fēng)險(xiǎn)程度的分析

黃 濤，班風(fēng)俊

（1.池州市弘泰安全技術(shù)事務(wù)有限責(zé)任公司，安徽 池州 247000；2.安徽智新生化有限公司，安徽 池州 247000）

偕二膦酸酯（A1）為年產(chǎn)1 000噸類胡蘿卜素項(xiàng)目的中間體，某化工企業(yè)原生產(chǎn)偕二膦酸酯的生產(chǎn)線（工序）位于105車間，該車間內(nèi)還布置有中間體A4、A5的生產(chǎn)工序。為改善安全生產(chǎn)條件，改變105車間原有擁擠的設(shè)備布局，公司擬將偕二膦酸酯（A1）工序移至103車間。本工序生產(chǎn)過程原輔材料有石油醚、乙醇鈉、二氯甲烷、亞磷酸二乙酯、氮?dú)獾?，其中石油醚、乙醇鈉、二氯甲烷、氮?dú)獾葘儆谖ｋU(xiǎn)化學(xué)品[1]。該項(xiàng)目屬于危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)許可范疇，為此，有必要對(duì)其預(yù)估風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行有效分析。

1 偕二膦酸酯（A1）部分生產(chǎn)工藝

1）主反應(yīng)釜（R-602）定量加入溶劑石油醚，攪拌下將嚴(yán)格稱量的乙醇鈉（固體）加入，充分溶解。

2）原料桶裝亞磷酸二乙酯用真空吸入高位槽（V-603），吸入量嚴(yán)格計(jì)量。高位槽滴加亞磷酸二乙酯進(jìn)入主反應(yīng)釜R-602，與溶解在石油醚溶劑中的乙醇鈉形成亞磷酸二乙酯的鈉鹽（以下簡(jiǎn)稱鈉鹽）；反應(yīng)溫度為5℃～25℃，壓力為常壓。

3）將主反應(yīng)釜產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜（R-603），繼續(xù)定量滴加回收的副產(chǎn)物（單取代物），在5℃～25℃，微正壓條件下反應(yīng)7 h～10 h，反應(yīng)熱量用夾套冷凍水與釜上冷凝器（E-603）冷凝回流取走。反應(yīng)結(jié)束，用氮?dú)鈱⑽锪限D(zhuǎn)移至后面3臺(tái)保溫反應(yīng)釜。

4）R-608萃取反應(yīng)完成后，物料轉(zhuǎn)移至循蒸槽V-609，用循蒸泵循環(huán)通過降膜蒸發(fā)器D-601加熱蒸出萃取的二氯甲烷，加熱熱源為80℃熱水，二氯甲烷用冷凍鹽水二級(jí)冷凝回收套用，粗品送初餾系統(tǒng)。初餾系統(tǒng)是將少量殘留溶劑、副產(chǎn)單取代物、產(chǎn)品等餾分間歇蒸餾分開。用循蒸泵將粗品送入降膜蒸發(fā)器D-602用導(dǎo)熱油加熱，部分蒸發(fā)，進(jìn)入初餾塔T-601，在高真空條件下，采用分步升溫蒸餾（塔底溫度50℃～175℃），收集不同餾程的產(chǎn)物，第一段溶劑返回溶劑回收，第二段單取代物返回反應(yīng)系統(tǒng)，第三段為含有少量重組分的產(chǎn)品，返回下批初餾系統(tǒng)，初餾系統(tǒng)循蒸槽余下重組分轉(zhuǎn)入精餾系統(tǒng)循蒸槽。

5）熱水系統(tǒng)共有3個(gè)溫度等級(jí)，分別為40℃、50℃、80℃，分別供保溫反應(yīng)、主反應(yīng)釜加熱、萃取蒸餾釜加熱與二氯甲烷回收循環(huán)加熱用。循環(huán)熱水在熱水槽用蒸汽加熱調(diào)溫，設(shè)置溫度自控調(diào)節(jié)，保證熱水溫度恒定，有利于安全。真空系統(tǒng)共有5套，分別用在保溫反應(yīng)（單級(jí)）、二氯甲烷蒸餾回收（單級(jí)）、主反應(yīng)釜脫石油醚（多級(jí)）、初餾系統(tǒng)（多級(jí)）、精流系統(tǒng)（多級(jí)），為防止溶劑損失，真空尾氣設(shè)置冷凍鹽水回收溶劑的冷凝器。導(dǎo)熱油加熱裝置有兩套，分別供初餾系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)，導(dǎo)熱油供熱采用電加熱，設(shè)置溫度自控調(diào)節(jié)回路[2-3]。

2 主要設(shè)備的布局

本工序設(shè)置在103車間，103車間東臨香江大道、南面為已建的102車間、西面為配電房、北面為預(yù)留用地。103生產(chǎn)車間與上下游生產(chǎn)裝置的關(guān)系具體布置如圖1所示。

3 風(fēng)險(xiǎn)程度分析

3.1 具有爆炸性、可燃性、毒性、腐蝕性的化學(xué)品泄漏可能性

本生產(chǎn)工藝系統(tǒng)作業(yè)場(chǎng)所具有火災(zāi)爆炸性、腐蝕性的化學(xué)品，儲(chǔ)存于倉(cāng)庫(kù)或罐區(qū)中，在未受到自然災(zāi)害（如地震等）、撞擊等非正常情況下，發(fā)生泄漏的可能性較小。若閥門滲漏、管道破裂等可能引起泄漏。生產(chǎn)系統(tǒng)在加料過程中，由于需敞開操作，可能出現(xiàn)跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，若違反操作規(guī)程，可導(dǎo)致這些化學(xué)物質(zhì)的泄漏[4-5]。

3.2 具有爆炸性、可燃性的化學(xué)品泄漏后具備造成火災(zāi)、爆炸事故的條件和需要的時(shí)間

本項(xiàng)目中，因原料及產(chǎn)品為易燃易爆品，造成火災(zāi)條件是物品泄漏且遇點(diǎn)火源，不受時(shí)間限制，只要泄漏物遇點(diǎn)火源即可燃燒爆炸。具有爆炸性、可燃性的化學(xué)品泄漏后具備造成火災(zāi)、爆炸事故需要的時(shí)間，是根據(jù)所使用的危險(xiǎn)化學(xué)品的爆炸極限以及泄漏量的大小和區(qū)域有無(wú)點(diǎn)火源而定，當(dāng)危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏后與空氣混合達(dá)到其爆炸極限，在爆炸、火災(zāi)的其他觸發(fā)條件滿足的情況下，均可能發(fā)生爆炸火災(zāi)事故[6]。

本生產(chǎn)線涉及具有火災(zāi)爆炸的物質(zhì)有石油醚、二氯甲烷等，其中石油醚閃點(diǎn)較低。當(dāng)其泄漏后揮發(fā)形成蒸汽，積聚達(dá)到爆炸極限，未及時(shí)處理將有可能出現(xiàn)火災(zāi)爆炸事故。本次評(píng)價(jià)以石油醚（閃點(diǎn)<-20℃、爆炸極限1.1%～8.7%）為例進(jìn)行分析，計(jì)算石油醚泄漏后造成火災(zāi)爆炸事故需要的時(shí)間。

石油醚的爆炸下限為1.1%，設(shè)質(zhì)量蒸發(fā)體積為100 m3，蒸發(fā)氣體濃度到爆炸下限的時(shí)間為t。

其中，t—蒸發(fā)氣體濃度達(dá)到爆炸下限的時(shí)間，s；

ρ—空氣密度，kg/m3，取2.5；

Q—質(zhì)量蒸發(fā)速度，kg/s，取0.1；

V—蒸發(fā)體積，m3，取100。代入（1）式，計(jì)算t=27.5 s。

經(jīng)以上計(jì)算可知，石油醚泄漏后，在液面上方100 m3的空間范圍內(nèi)，約需27.5 s石油醚蒸汽可達(dá)到其爆炸下限。此時(shí)，在該空間內(nèi)與電火花、靜電、明火、雷擊等接觸即可發(fā)生爆炸。

3.3 具有毒性的化學(xué)品泄漏后擴(kuò)散速率及達(dá)到人的接觸最高限值的時(shí)間

本工序（偕二膦酸酯生產(chǎn)工序）涉及毒性化學(xué)品為二氯甲烷（第6.1類毒害品），二氯甲烷以液態(tài)存在，其沸點(diǎn)高于環(huán)境溫度，泄漏后形成液池，從液池中蒸發(fā)主要為質(zhì)量蒸發(fā)，蒸發(fā)速度緩慢，且因常壓泄漏無(wú)相應(yīng)的擴(kuò)散能計(jì)算模型，故無(wú)法計(jì)算其擴(kuò)散速率及達(dá)到人的接觸最高限值的時(shí)間。

3.4 出現(xiàn)爆炸、火災(zāi)、中毒事故造成人員傷亡的范圍

本次評(píng)價(jià)以石油醚泄漏為例，計(jì)算石油醚泄漏造成火災(zāi)爆炸事故的范圍，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 石油醚造成事故的傷害范圍估算表

4 結(jié)語(yǔ)

建設(shè)年產(chǎn)1 000噸類胡蘿卜素中間體偕二膦酸酯（A1）的項(xiàng)目，生產(chǎn)過程原料種類復(fù)雜，其中多種原料屬于危險(xiǎn)化學(xué)品。中間原料和生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品在精心操作后泄漏的可能性很?。恍孤┖髷U(kuò)散而形成蒸氣云的可能性極小，發(fā)生可燃?xì)怏w混合物爆炸的可能性也就極?。皇兔研孤┖?，在液面上方100 m3的空間范圍內(nèi)，約需27.5 s石油醚蒸汽可達(dá)到其爆炸下限；石油醚泄漏造成的火災(zāi)爆炸事故導(dǎo)致的死亡半徑為13.72 m以內(nèi)。