4 000 Nm3/h 空分制氮生產(chǎn)裝置的風(fēng)險分析及管控對策

王永法，王毓明

(1.羅莊區(qū)應(yīng)急救援指揮服務(wù)中心，山東 臨沂 276017； 2.山東省臨沂市三豐化工有限公司， 山東 臨沂 276017)

0 引言

分子篩空分制氮工藝的自動化程度比傳統(tǒng)工藝高、制氣速度快、生產(chǎn)流程簡便、能耗較低，產(chǎn)品純度容易調(diào)節(jié)，操作人員易上手、維修保養(yǎng)便捷、具有明顯的成本優(yōu)勢等特點(diǎn)，成為工業(yè)用氮的常見生產(chǎn)工藝。由于其生產(chǎn)和儲存過程中需使用壓力容器、壓力管道等設(shè)備，如果操作不當(dāng)容易引發(fā)安全生產(chǎn)事故[1]。臨沂市羅莊區(qū)某公司現(xiàn)有2 套空分制氮生產(chǎn)裝置，其中一套產(chǎn)能為2 000 Nm3/h 氮?dú)?、副產(chǎn)170 L/h 液氧；另一套產(chǎn)能為2 000 Nm3/h 氮?dú)?含50 L/h 液氮)。根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)實際情況，對其進(jìn)行安全風(fēng)險分析，并提出改進(jìn)的意見。

1 工藝流程描述

1.1 空分工藝

空氣經(jīng)過濾器進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，壓縮至0.75 MPa后在預(yù)冷機(jī)組進(jìn)行初步預(yù)冷卻，氟利昂蒸發(fā)器中壓縮空氣被冷卻至5～8 ℃，由于5～8 ℃的空氣飽和含水量少于40 ℃時的空氣含水量，這時候，絕大部分的空氣中水蒸汽被冷卻成液體析出。壓縮空氣經(jīng)過水分離器后分離排出大量水分，含水量的減少將減輕下級純化設(shè)備的工作狀況，并且可以增加吸附劑對水及CO2吸附能力[2]。

壓縮空氣在預(yù)冷機(jī)組冷卻排水后流入純化設(shè)備，在吸附筒里剩余的少量二氧化碳和水蒸汽被分別在分子篩里被吸附脫除。

深度消除二氧化碳及水分后的壓縮空氣分為兩股：一股在膨脹機(jī)經(jīng)過增壓端的增壓后進(jìn)入冷箱；另一股直接進(jìn)入冷箱。其余小部分作為膨脹機(jī)的軸承氣、密封氣，以及在冷箱加溫時的加溫氣源。壓縮空氣與流出的富氧空氣、氮?dú)饨?jīng)過主換熱器進(jìn)行熱量交換后可以被冷卻至液化。出主換熱器后空氣分成兩股，一股經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入高壓塔的底部作為上升氣流進(jìn)行分離；另一股空氣送入低壓塔下部參加精餾，塔底富氧液空蒸發(fā)后作為塔底上升蒸汽流，上升蒸汽與下流液體在每塊塔板上進(jìn)行熱交換，最后在低壓塔頂部得到純氮?dú)?，低壓塔底部得到富氧液空。高壓塔塔底液空抽出后送至過冷器過冷，然后經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入高壓冷凝蒸發(fā)器，低壓塔塔底物料被抽出來以后，輸送到過冷器，經(jīng)過節(jié)流閥調(diào)節(jié)壓力后到低壓冷凝蒸發(fā)器，冷凝蒸發(fā)器氮通道中純氮?dú)夂透谎跻嚎者M(jìn)行熱交換，富氧液空同氮?dú)庥捎趬毫惋柡蜏囟炔灰粯樱虼丝梢允垢谎跻嚎諝饣?，純氮?dú)獗焕淠梢旱蔀榫s塔的回流液參與到精餾過程。純氮?dú)庠诘蛪核敱怀槌龊蠓謨晒?，一股在低壓冷凝蒸發(fā)器液化成為液氮，另一股同冷凝蒸發(fā)器塔頂?shù)母谎蹩諝?，成為返流氣體，流經(jīng)過冷器、主換熱器，回收冷量后，復(fù)熱到常溫以后流出冷箱外。自冷箱出來的純氮?dú)?，?jīng)過在線分析合格后送下游客戶使用。

1.2 液氧裝車工藝

罐車就位后連接靜電接地，連接軟管，關(guān)閉放空閥，打開吹除閥，用氣相介質(zhì)將軟管內(nèi)的空氣吹除干凈，吹掃完成后將吹除閥關(guān)閉。工作人員按操作規(guī)程緩慢將儲罐根部閥和罐車進(jìn)液閥打開，再將槽罐車的溢流閥打開，開始送氧。充裝過程中注意觀察液位與壓力。完成后關(guān)閉儲罐閥門、罐車進(jìn)液閥，打開吹除閥，將軟管內(nèi)的殘液排凈，靜置后拆除管線和接地線。

1.3 液氮卸車

該裝置停車檢修期間，外購液氮卸車至液氮儲槽，液氮汽化后經(jīng)緩沖罐后通過管道供給下游企業(yè)使用。

2 安全風(fēng)險分析

該裝置生產(chǎn)與儲存的原輔材料、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品中涉及的危險物質(zhì)有液氧、液氮等。該裝置涉及的危險化學(xué)品主要有氮[液化的或壓縮的]、氧[液化的或壓縮的]、R22(一氯二氟甲烷)?？赡艹霈F(xiàn)的事故危險風(fēng)險主要是中毒窒息、容器爆炸等。

2.1 中毒窒息

氣體物質(zhì)在生產(chǎn)、儲存過程中，因擊打管道、法蘭等部位引發(fā)設(shè)備故障，設(shè)備密封不嚴(yán)等因素造成氣體物質(zhì)外泄，均可能發(fā)生中毒窒息事故。中毒窒息的主要原因有檢修中違章進(jìn)入設(shè)備，員工睡崗等遭泄漏氣體致害等。作業(yè)人員進(jìn)入精餾塔、儲罐等設(shè)備內(nèi)進(jìn)行檢維修作業(yè)，如果未進(jìn)行徹底的清洗置換，沒有履行作業(yè)審批程序，作業(yè)人員在作業(yè)過程中易發(fā)生中毒窒息事故；進(jìn)入設(shè)備的人員中毒，救護(hù)人員不采取防護(hù)措施，容易使事故擴(kuò)大。另一個需要注意的設(shè)備就是冷箱，由于冷箱中的珠光砂是松散放置，且數(shù)量大，作業(yè)人員如果不慎掉入很容易被淹沒，嚴(yán)重者會導(dǎo)致窒息。當(dāng)車間內(nèi)通風(fēng)設(shè)備工作異常產(chǎn)生故障情況時，會導(dǎo)致車間內(nèi)有毒有害物質(zhì)濃度升高，也會造成人員中毒窒息事故。預(yù)冷機(jī)組使用R22(一氯二氟甲烷，無色，略帶有輕微的發(fā)甜氣味，毒性較低，對大氣臭氧層有極強(qiáng)破壞力)為制冷劑時，如在封閉廠房內(nèi)因設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)、違反操作規(guī)程、外力作用等原因造成R22 釋出，會造成周邊作業(yè)人員刺激中毒。

2.2 火災(zāi)、爆炸

純氧是制氮的主要副產(chǎn)物，由于氧有很強(qiáng)的氧化性，能讓碳鋼、不銹鋼等在激發(fā)能源作用下，與其發(fā)生劇烈的燃爆。液氧中乙炔等碳?xì)浠衔餄舛瘸迺植拷Y(jié)晶，激發(fā)能源之后會產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生爆炸，破壞力巨大。中控室、在線分析室，高低壓配電室、變壓器室等電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時易引發(fā)火災(zāi)。精餾過程出現(xiàn)異常也會產(chǎn)生爆炸。當(dāng)原料空氣凈化不徹底而摻雜其他物質(zhì)，雜物被帶入空壓機(jī)、或者膨脹機(jī)的潤滑油脂熱裂解物生成等原因，也會使液氧中聚集乙炔等化合物或輕餾分，當(dāng)其過量時就容易導(dǎo)致爆炸。

2.3 容器物理爆炸

該裝置的主要設(shè)備有熱交換器、凈化器、精餾塔、儲罐等。介質(zhì)為壓縮的空氣或從空氣中分離出來的液氧、液氮。以上設(shè)備大部都是屬一類壓力容器，輸送物料的也大部分為壓力管道。這些壓力容器、壓力管道出現(xiàn)異常時可能會發(fā)生物理爆炸。液氧設(shè)備和儲槽，或液氮設(shè)備或管道如果出現(xiàn)絕熱失效的異常問題又沒有及時被發(fā)現(xiàn)或緊急處置，液氧或液氮就是就會大量汽化，嚴(yán)重時會導(dǎo)致物理爆炸。

2.4 觸電

空分變配電室、配電室、電氣線路等出現(xiàn)異常時，會有導(dǎo)致人員觸電的可能。在電氣設(shè)備長期使用但缺少必要的檢維修保養(yǎng)，會進(jìn)一步導(dǎo)致致使電氣設(shè)備老化，嚴(yán)重時可能會造成漏電、過熱、短路等隱患，也會有導(dǎo)致人員觸電的可能。沒有符合規(guī)定的防護(hù)措施，比如缺少安全保護(hù)接零、缺少重復(fù)接地、缺少漏電保護(hù)器、缺少隔離保護(hù)裝置、缺少等電位連接，電工和其他作業(yè)人員的沒有按照操作規(guī)程作業(yè)，或者冒險作業(yè)時可能會導(dǎo)致觸電事故。

2.5 機(jī)械傷害

空氣壓縮機(jī)、各種輸送泵、風(fēng)機(jī)與電動聯(lián)軸器、皮帶輪等旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是該套裝置導(dǎo)致機(jī)械傷害概率最大的地方。存在著多種具有相對旋轉(zhuǎn)或相對往復(fù)運(yùn)動的固定機(jī)械設(shè)備(如各種泵等)，以及在檢修時工具直接與人體接觸引起的夾擊、碰撞等，這類事故在化工行業(yè)也屬于多發(fā)事故，造成該類事故發(fā)生的原因多是由于防護(hù)罩缺失(或防護(hù)不當(dāng))，設(shè)備布置不當(dāng)，空間窄狹，操作失誤，警示信號不靈所引起。

2.6 物體打擊

該裝置的液氧、液氮貯槽高度均在2 m 以上，工藝操作人員或者維修工在檢維修或者巡檢時，爬上空分塔、冷卻塔等設(shè)施的高處平臺時，如果此時出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致零件等物品工具墜落，就可能造成物體打擊，造成地下的人員受傷。

2.7 灼燙、凍傷

輸送空分制氮裝置中的液氧、液氮的泵、閥門、風(fēng)機(jī)、壓力管道等，如果密封損壞、設(shè)備有裂紋，可能會發(fā)生泄漏，如果泄漏的液體噴濺到工人身體上時，會導(dǎo)致被噴濺的人體組織凍傷。這是因為低溫環(huán)境會導(dǎo)致人體低溫傷害、體溫下降，嚴(yán)重時可能會導(dǎo)致人員死亡?；瘜W(xué)分析工在取樣或者化驗液體空氣、液氧、液氮時，如果操作不當(dāng)也有可能導(dǎo)致低溫傷害事故。

2.8 噪聲與振動

空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生噪音，高壓氣體放散產(chǎn)生時也會產(chǎn)生噪音。長期接觸噪聲對聽覺系統(tǒng)產(chǎn)生損傷，可引起頭痛、頭暈、耳鳴、心悸和睡眠障礙等神經(jīng)衰弱綜合征，導(dǎo)致操作工作業(yè)時的注意力、靈敏性、協(xié)調(diào)性出現(xiàn)明顯的下降，增大發(fā)生事故的概率。

2.9 淹溺

該公司設(shè)有循環(huán)水池，如水池缺少防護(hù)欄，或制作安裝不規(guī)范，在看不清或地面有水、油污等，不小心的情況下有可能發(fā)生人員淹溺的危險。

2.10 坍塌

該裝置坍塌有如下幾種類型：車間和雜物間坍塌，其原因包括荷載設(shè)計錯誤、地基基礎(chǔ)不牢、結(jié)構(gòu)不合理，計算上發(fā)生錯誤，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度嚴(yán)重不足；砂漿、混凝土標(biāo)號低于設(shè)計標(biāo)號要求，材料沒有達(dá)到有關(guān)規(guī)定的要求；鋼材強(qiáng)度不足，長期受腐蝕、熱輻射、震動影響；施工質(zhì)量低劣；地震等外力作用。

2.11 車輛傷害

液氧和液氮需要用化學(xué)品車輛進(jìn)行運(yùn)輸，如果運(yùn)輸車輛的安全裝置損壞、駕駛司機(jī)的個人違規(guī)駕駛、無證駕駛，場地過窄、視野不足、照明過暗、場地缺少安全標(biāo)志等安全隱患，可能會造成人員車輛傷害事故。

3 風(fēng)險管控措施

3.1 建立健全安全管理制度

建立包括負(fù)責(zé)人和一線員工在內(nèi)的全員安全生產(chǎn)責(zé)任制，將安全責(zé)任根據(jù)設(shè)備、生產(chǎn)工藝細(xì)分到每個人身上，通過人人有責(zé)的安全責(zé)任制來壓實每一個 人的安全責(zé)任。公司設(shè)置獨(dú)立的安全科，在負(fù)責(zé)人的直接領(lǐng)導(dǎo)下管理全場的日常安全生產(chǎn)工作。安全科對于一些不按規(guī)定操作或者存在不安全行為的員工要及時做出經(jīng)濟(jì)處罰，通過經(jīng)濟(jì)處罰來不斷夯實安全生產(chǎn)考核制度，將安全制度真正落實到實際生產(chǎn)管理當(dāng)中，真正起到人人都是安全第一責(zé)任人的作用。

3.2 多方式開展安全知識教育培訓(xùn)

為確保每一名從業(yè)人員能夠具備崗所要求的安全知識，熟悉安全規(guī)章制度和安全規(guī)程，掌握的所要求的安全操作技能。企業(yè)近幾年還通過外聘專家授課、班組集體學(xué)習(xí)、購買網(wǎng)絡(luò)課程等方式，通過舉辦安全生產(chǎn)月知識競賽活動、線上實名考試、安全金點(diǎn)子等各種手段，對員工進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)安全生產(chǎn)理論知識和操作技能進(jìn)行培訓(xùn)和測試，確保每一個員工都能勝任崗位所要求的安全能力，培訓(xùn)學(xué)時不足或者考試不合格的職工被嚴(yán)禁上崗。

3.3 安全風(fēng)險隱患排查全覆蓋

企業(yè)根據(jù)《安全生產(chǎn)法》等法律法規(guī)的規(guī)定開展安全分級管控工作，按照生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合空分制氮的特點(diǎn)，分析可能發(fā)生亡人事故的風(fēng)險，確定風(fēng)險點(diǎn)，并對每一個風(fēng)險點(diǎn)制定風(fēng)險管控措施，并全面開展各類風(fēng)險管控措施進(jìn)行排查，確保風(fēng)險措施都能有效。如果排查出安全措施失效，就應(yīng)該及時地消除隱患，這樣就能逐步建立起“安全風(fēng)險分級管控和隱患排查治理”雙重預(yù)防機(jī)制體系，雙重預(yù)防機(jī)制體系的建立將提高空分裝置的安全管理水平，提升事故防控能力。

3.4 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)和嚴(yán)格管理檢維修作業(yè)

建立設(shè)備管理工作標(biāo)準(zhǔn)，并形成完整的制度體系。公司要求操作人員每天記錄設(shè)備的各項參數(shù)，掌握設(shè)備的實際運(yùn)行數(shù)據(jù)，及時對有問題的設(shè)備進(jìn)行維修或保養(yǎng)。公司對每臺設(shè)備固定專人進(jìn)行檢修，要求他們定期對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行檢查和保養(yǎng)，必要時要求檢修人員形成檢查分析報告存檔，以此來促進(jìn)設(shè)備管理的水平。定期開展全廠的設(shè)備維修表彰大會，以此來維修人員的責(zé)任心和榮譽(yù)感，從而提升全廠的設(shè)備管理水平[3]。

3.5 制定應(yīng)急預(yù)案并提高應(yīng)急處置能力

按照《生產(chǎn)安全事故應(yīng)急預(yù)案管理辦法》的規(guī)定，根據(jù)空分制氮裝置的現(xiàn)有情況，學(xué)習(xí)先進(jìn)企業(yè)的應(yīng)急管理經(jīng)驗，建立健全空分制氮企業(yè)的應(yīng)急預(yù)案體系。明確事前、事發(fā)、事后全過程的責(zé)任車間科室和有關(guān)人員的責(zé)任，明確信息報告、預(yù)警響應(yīng)、應(yīng)急處置、疏散路線、可調(diào)用物資等。涉及需要與所在地政府聯(lián)合應(yīng)急處置的，向當(dāng)?shù)厝嗣裾嚓P(guān)部門進(jìn)行備案，并定期組織演練，提高員工應(yīng)急處置能力。

4 結(jié)語

通過空分制氮生產(chǎn)裝置生產(chǎn)過程的詳細(xì)分析，該企業(yè)采取針對性的管控措施，消除各類安全隱患，提高安全管理能力，風(fēng)險將更加可控，從而確保生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。