克劳斯硫回收装置危险物质分析与安全控制

2015-03-23韩兵营宋建池郑州大学化工与能源学院河南郑州450001

化工管理 2015年27期

韩兵营，宋建池（郑州大学化工与能源学院，河南郑州 450001）

在化工行业中，随着国家对环保要求的逐步提高，硫回收装置越来越受到高度重视。硫回收装置处于高温、易燃、易爆、有毒介质操作环境，其产品硫磺凝固点高，从原料到产品所接触的介质均为有毒、有害且易腐蚀的含硫物质，如H2S、SO2及液态硫磺等，一旦发生泄漏，不仅影响装置正常生产而污染环境，还有可能造成操作人员中毒的恶性事故发生[1]。因此，本文通过对某化工厂三级克劳斯硫回收装置进行危险有害物质分析，进而提出相应的安全预防控制措施，这对于化工企业实现安全生产具有非常重要的实际意义。

1 主要危险物分析

1.1 硫化氢

硫化氢是一种无色类似“臭鸡蛋”气味的气体，其毒性很强，吸入高浓度的H2S将会引起嗅觉神经失灵，使人难以闻到硫化氢的气味给人以提醒。长期与其接触也不会增加对硫化氢的抵抗力，相反却增加了对它的灵敏度。H2S中毒影响随其浓度变化很大：低浓度的H2S刺激气管、粘液膜及眼睛的角膜，高浓度的H2S将会引起严重中毒，并迅速死亡。

H2S属第2.1类易燃气体，火灾危险类别为甲类。20℃时饱和蒸气压为1874.5KPa，空气中爆炸极限为4.3%-45.5%(体积比)[2]，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与浓硝酸、发烟硝酸或其它强氧化剂剧烈反应，发生爆炸。气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火并回燃。工作场所有害因素职业接触限值：最高容许浓度为10mg/m3。[3]职业性接触毒物危害程度分级为Ⅱ级（高度危害）。[4]

正常生产情况下，硫化氢主要存在于管道设备内，酸性气中的硫化氢含量最高达90%以上，其主要危害存在于酸性气缓冲罐、酸性气分液罐、鼓风机、燃烧炉、克劳斯反应器、硫冷凝器、换热器等处。由于硫化氢为高毒物品，且在设备管道内浓度较高，一旦发生跑、冒、滴、漏，极有可能发生急性中毒等职业病危害。

1.2 二氧化硫

SO2为无色气体，特臭。易被湿润的粘膜表面吸收生成亚硫酸、硫酸。对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。急性中毒：轻度中毒时，发生流泪、畏光、咳嗽，咽、喉灼痛等；严重中毒可在数小时内发生肺水肿；极高浓度吸入可引起反射性声门痉挛而致窒息。皮肤或眼接触发生炎症或灼伤。慢性影响：长期低浓度接触，可有头痛、头昏、乏力等全身症状以及慢性鼻炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉及味觉减退等。工作场所有害因素职业接触限值：短时间接触为10mg/m3，时间加权平均浓度5mg/m3。[3]职业性接触毒物危害程度分级：Ⅲ级（中度危害）。[4]

SO2主要存在于管道设备内，酸性气中的二氧化硫主要来自硫化氢的氧化转换，其主要危害存在于燃烧炉、克劳斯反应器、冷凝器、换热器等处。因其具有毒性，泄漏后易发生中毒事故。

1.3 硫磺

硫磺属第4.1类易燃固体，火灾危险类别为乙类，低毒。与卤素、金属粉末等接触剧烈反应。硫磺为不良导体，在储运过程中易产生静电荷，可导致硫尘起火。粉尘或蒸气与空气或氧化剂混合形成爆炸性混合物。人体吸入硫磺粉尘后还会引起咳嗽、喉痛等。

硫磺主要存在于硫冷凝器、液硫槽、液硫泵和硫磺库中。其主要危害在于液硫泄漏引起的烫伤和火灾及硫磺粉尘发生的火灾和爆炸。

2 安全控制措施

针对上述对各危险物质的分析，为确保硫回收装置安全稳定的运行和防止事故的发生，主要从自动控制设施、生产设备及管道、辅助设施和安全管理等方面考虑，提出相应合理的安全控制措施。

2.1 自动控制设施方面

2.1.1 装置生产过程控制采用DCS系统，并设有越限报警和联锁保护系统，确保在误操作或非正常工况下对危险物料的安全控制。为确保装置的安全，对装置的紧急停车和安全联锁系统采用独立于DCS控制系统的SIS系统。[5]

2.1.2 设置可燃及有毒气体检测报警系统，对整个装置危险区域内可燃及有毒气体进行监测。所有H2S气体可能泄漏和积聚的场所设置H2S气体检测器，信号同时显示在检测仪和中心控制室内，发生泄漏可及时发现并及时处理。[5]

2.1.3 火灾报警按钮及感温感烟探测器在现场安装，信号送消防站等独立的报警器进行报警。

2.1.4 对生产过程中的关键参数通过各种类型的传感器，变送器转换成标准信号经安全栅进入DCS在操作站上进行集中监视、管理和报警。

2.2 生产设备及管道方面

2.2.1 装置采用密闭的生产工艺，各个连接处均采用可靠的密封措施。生产设备和管道必须防雷、防静电、耐腐蚀、耐高温并做防腐处理。

2.2.2 克劳斯炉设置阻火器、防爆板或安全水封等安全设施，点火系统使用煤气做燃料，设计须可靠，以实现安全开停车。

2.2.3 酸性气分液罐应设高、低液位报警，防止发生带液、窜气。酸性气设备、管线的排凝应采用密闭排凝设施，排放的含硫污水应回收处理。

2.2.4 酸性气主燃烧炉应设置安全联锁系统，当燃烧炉发生熄火、停电等事故时，含H2S酸性气应自动切断并放入酸性气火炬。燃烧炉空气鼓风机出口应设有止逆阀、自动切断阀，防止停电或设备发生故障时，酸性气倒入风机。另外，酸性气火炬排气管线应设置氮气吹扫、置换设施，以防止停用时酸性气对排气管线产生腐蚀。[5]

2.2.5 废热锅炉产生中、低压蒸汽，运行中如水位过低、发生干锅，易发生爆管事故。运行中应严格控制水质、水位和压力，防止发生超压、超温。[5]

2.2.6 将硫磺仓库设在辅助生产区，硫磺成型、计量、包装等易产生粉尘的场所设置通风除尘设施。除尘器选用除尘效率高、运行周期长的设备。除尘器收集的硫粉尘应回收处理，防止产生二次扬尘。除尘系统还应设防静电接地。[5]

2.3 辅助设施方面

2.3.1 现场安装的各种电气仪表应选用防爆型,防爆结构的选型应符合下列规定：爆炸危险场所(2区)的仪表盘和仪表箱的仪表应为防爆仪表，否则应作正压通风。

2.3.2 为防人员触电，装置的传动部分和电机均要设有防护罩。对传动设备安装防护设施或安全罩，防止其对人造成伤害。

2.3.3 设置仪表接地系统，按照仪表和控制系统要求分别进行保护接地和工作接地。

2.3.4 按规范对电气设备设置过载、过电流、短路等电气保护装置，并采取漏电保护措施。另外，电气设备还需具有尘密、防腐、防水和防尘等功能。

2.3.5 生产装置区及辅助设施区周围，根据消防用水的需要和所在区域的现场具体情况，每间隔一段距离设置室外消火栓，并在消火栓附近配套设置室外消防器材箱，箱内各配备消防水带、消防水枪等。还在需要远程消防的工艺生产装置区周围设置消防水炮。根据规范要求，在建筑物内设置室内消火栓及灭火器，输煤栈桥等厂房设置喷淋系统。在可能引起硫磺火灾的区域，应配备充足的消防沙。

2.3.6 根据《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160-2008），工艺生产装置室外框架部分靠近楼梯出设置半固定式消防竖管，并在各层设置带阀门的管牙接口。[6]

2.3.7 根据《建筑灭火器配置设计规范》（GB 50140-2005），工艺生产装置内设置磷酸铵盐ABC类干粉灭火器，在配电室及控制室设置磷酸铵盐ABC类干粉灭火器及二氧化碳灭火器用于扑救初期火。[7]

2.3.8 各岗位按最大班人数配备必要的劳动保护用品，如防护眼镜、防尘口罩、防护手套、防护服、防护鞋、防噪声耳罩、过滤式呼吸器和防毒面具等。由于工艺中还涉及硫化氢、二氧化硫等，相关岗位还需配备自给正压式空气呼吸器，并定期检查、更换，以防失效，紧急事态如抢救或逃生时佩戴。配备一定数目的长管呼吸器，统一保管，检验、维修时使用。

2.4 安全管理方面

2.4.1 新员工必须参加三级安全教育培训，主要包括劳动纪律教育、法制教育、安全生产知识、安全意识、安全操作技能教育以及典型经验和事故教训的教育等，考核合格后才能正式工作，以后还需定期接受类似安全教育。另外，企业负责人、安全生产管理人员、特种作业人员在上岗前须接受安全培训，取得相应资格证后方能上岗。

2.4.2 日常工作人员必须严格准守相关安全规定，进入装置区域必须全劳保上岗，要熟悉装置内的各项工艺，能够识别潜在的硫化氢中毒危险；熟练掌握各种类型呼气器材的使用方法，包括便携式防毒面具、正压式空气呼吸器、长管式空气呼吸器等；熟练掌握便携式检测仪的使用方法；熟练掌握检测仪报警时应该采取的行动和措施、硫化氢泄露时紧急处理程序以及对硫化氢中毒人员的急救措施。[2]

2.4.3对设备、管线进行定期检查，发现问题，及时进行检修。设备检修和事故处理时，操作人员需配戴防毒面具，并严格按安全规定进行操作。在进入有可能泄漏高浓度H2S的区域时，要携带便携式H2S检测仪和空气呼吸器，以便发生泄漏事故时进行救护及紧急控制操作。事故时，操作人员完成必须的紧急操作后，应按逃生路线迅速撤离危险区。[5]

2.4.4 建立健全安全管理机构，建立健全安全生产责任制，编制安全技术措施计划，制定安全操作规程，加强安全监督和检查。[8]

2.4.5 定期进行有关预防H2S中毒救护知识和技能的培训和应急救援演练，实现“人人要安全，人人懂安全”的全员安全意识，形成具有企业自身特色的安全文化。