浅析溶解乙炔生产设备的安全性

1、浅析溶解乙炔生产设备的安全性 根据国家安全生产许可证条例、危险化学品生产企业安全生产许可证实施办法等规定，危险化学品生产企业必须取得安全生产许可证；而要取得安全生产许可证，企业首先要进行安全评价。在对乙炔生产企业进行安全评价过程中，不同评价机构在对乙炔生产设备进行评判时，提出了不同的观点。最近，本委员会秘书处也经常接到会员单位咨询这方面问题的电话。那么，怎样的乙炔生产设备是安全的？对具体设备的安全“评判”，我们只能表述一些对国家及行业标准的认识，以及从我国溶解乙炔行业的实际情况出发谈一些我们的观点，仅供参考。一、乙炔发生器溶解乙炔厂（站）生产用的发生器，产量一般在40200m3/h之间，按结构

2、区分有敞开式与密闭式两大类。1. 敞开式发生器该类发生器是上世纪80年代中、后期从日本引进后仿造的。目前，使用中的该类发生器形式上大同小异，如有的发生器上装了洗涤塔（或者说洗涤塔有高、低之分），有的内部栅板能翻转等等，但基本结构都是相同的。敞开式发生器的优点是，操作简单、易掌握，能使用大块电石，比较安全（不易出大事故），投资较低等；缺点是，劳动强度较大，加料环境较差，加料无法与气柜联锁。敞开式发生器的操作要点是，保证投料口的安全（其实，所有乙炔发生器的投料口都要确保操作安全）。因为在电石入水时，有极少量的乙炔溢出水面，如果这些乙炔积聚在投料口附近，一旦有点火源（静电、摩擦、火花等）存在，就会产

3、生燃烧。但由于积聚的乙炔量有限，一般不会造成重大事故。在仿造日本敞开式乙炔发生器的使用初期，由于对其性能不太熟悉，操作管理水平又低，加上设备本身也存在一定的缺陷，故几乎所有使用该类设备的单位都遇到过加料口燃烧的问题。随着对该设备认识程度的不断提高，又在加料口采取了一些改进措施（如加料口采用不锈钢制作或碳钢加衬铝板，避免电石与铁板碰撞时产生火花；在加料口下部加一氮气口，在投料时用少量氮气进行吹扫，使投料口乙炔浓度达不到燃烧范围；加电石一般不采用铁器工具；尽可能选用含硫、磷杂质低的电石等），经过十余年的摸索改进，现在已很少有类似的事故发生。而发生器敞开式的结构，也保证了其基本上不会出大事故，相对来

4、说还是比较安全的。目前在我国乙炔行业内，使用敞开式发生器的厂家占多数。另外，有的敞开式发生器还存在超压及液位上升不能控制的问题。其实，解决这一问题的办法很简单，只需增加一个安全水封。在密闭式发生器中也存在相同问题，而解决的方法也是增加一个安全水封。2. 密闭式发生器在我国，生产溶解乙炔已有近70年的历史。上世纪80年代以前，我国乙炔生产企业使用的发生器基本都是密闭式的。解放初期，使用较为普遍的是用手拉传动装置加料的密闭式发生器。该类发生器产量较小，一般为1020m3/h。目前，还有个别厂家在使用该类发生器。后来渐渐改成螺旋式加料，再演变成振动加料器加料（加料单贮斗和双贮斗形式），发生器本体内有

5、摆式（现已很少）、档板式（可翻转与不可翻转式）及搅拌式（最佳形式，但很少）等。在上个世纪80年代中、后期，我国引进了瑞典aga公司生产的装置，仿制aga式发生器的使用量有所增加，但采用副反应器的较少，自动控制一般也仅保留了气柜与加料器的联锁。密闭式发生器的优点是，劳动强度较低，操作环境相对较好，加料速度能与气柜高、低联锁；缺点是，设备结构复杂，投资较大，操作要求较高，设备密封性能要求高，电石料斗要衬胶等。密闭式发生器的操作要点：保证加料斗的氮气置换充分，避免产生乙炔空气的混合气。一旦加料斗的氮气置换不彻底，即会引起爆炸，国内已发生多起加料燃烧爆炸事故。电石颗粒不宜过大，一般控制在80mm以下，

6、过大易造成加料器堵塞。3. 双挤式中压乙炔发生器该发生器是上世纪80年代根据前苏联50年代干式乙炔发生器改制的。该发生器实际上并不适宜推广使用，因为在仿制设计时，由于要节省制作成本、减小体积，故把原有干式乙炔发生器为保证安全而考虑的因素几乎全盘省略，存在极大不安全隐患。因此，设计院在选用乙炔发生器时已基本上不考虑该类型设备。双挤式中压乙炔发生器主要特点是，投资少、占地面积小及建设周期短，但它的生产能力小、产品纯度低、劳动强度大、电石单耗高及劳动环境极差。更主要的是，双挤式中压乙炔发生器的不安全因素太多：这类发生器在电石水解时，由于有部分电石得不到水的冷却（这是发生器结构所决定的），所以电石表面

7、往往会产生局部过热。另由于操作压力大于0.05mpa，操作状态常处于爆炸的临界状态，打开发气室门取出加料框次数频繁，开启过程又不用氮气置换，故发气室内基本都是空气乙炔爆炸性的混合气体，十分危险。此类发生器一般没有温度指示和控制装置，发气室内的反应温度无法控制。作为中压设备，它的设计、试验压力和爆破片等都不符合行业标准“jb/t 8856-2001溶解乙炔设备”的要求等。双挤式中压乙炔发生器的各种危害已被大家所共识，所以在新建溶解乙炔厂设备选型时，已基本不考虑选择该类型设备；已有的该类型发生器也已大部分被更新；尚存的极少部分，应该要求其限期必须更换。二、净化装置在乙炔净化装置中，固体净化法由于种

8、种原因已被淘汰。液体净化法一般有4种工艺，即三氯化铁、次氯酸钠、氯水和硫酸法。对于选用不同净化剂净化设备的比较及选择，在我委员会2003年年会论文集的乙炔净化装置运行过程中常见问题的防范及处理中已有详细叙述，在此不再赘述。但，另有两点需补充：1.次氯酸钠净化法选用二塔还是三塔流程问题。我们认为均可选用，主要看处理能力需要多大。有文章提出，二塔流程控制酸浓度比较先进，采用射流泵控制，更安全等等。其实该项技术上海吴淞化工厂早在上世纪70年代初就已应用在三塔流程中，而且当时还加了ph值控制（次氯酸钠净化安全保障的重要因素）的自动调节系统，比现在二塔流程控制系统使用得更先进，只是相应的投资要增加。应该

9、说二塔流程无非在三塔流程中取消了1个酸塔，而二塔流程中所能达到的任何工艺指标，在三塔流程中均能做到。相反，三塔流程中具有的某些功能，二塔流程却不可能实现。2.关于硫酸法净化装置。目前部分溶解乙炔生产厂家使用的 “鼓泡式硫酸净化装置”，与仿制aga技术生产的硫酸净化装置无法相比。仿制aga技术生产的硫酸净化装置，采用的是低压填料塔，气液两相逆向在填料表面接触，增加了传质效果。同时，液体（硫酸）被循环带出塔外，便于热量平衡处理（冷却）。它的工艺路线及操作注意事项均在乙炔净化装置运行过程中常见问题的防范及处理中有介绍。而“鼓泡式硫酸净化装置”至少存在以下几点不足：净化能力太小：该装置的净化能力小是这

10、种设备的先天不足。整套设备其实就是一只水封器，它的传质过程全靠气泡表面与液体（酸或碱）接触完成。液体层越高，气泡越大，接触表面积越小；而液体层太低，气、液两相接触时间又太短。总之，该设备的传质过程是无法与塔设备相比的。因此，它的处理能力很小。整套装置是中压设备：由于硫酸比重接近1.8，所以低压乙炔发生器出来的乙炔气是无法穿越该装置的硫酸层的，必须采用增加乙炔压力的办法来完成，使净化装置成为了中压设备。也就是说，整套设备必须按照压力容器来设计、制造。酸槽内的热量移出困难：硫酸净化是一个放热过程，有一个热量平衡的要求。在“鼓泡式硫酸净化装置”的硫酸槽内虽然增加了冷却管，但由于硫酸是不循环流动的，故

11、它只能进行静态热交换。因此，它的冷却面积是远远不够的，而时间稍长，设备内部就会产生局部过热，有聚合物产生；随着时间增加，聚合物可以充满整个酸槽。总之，该装置不适宜作为溶解乙炔生产工艺中的净化装备，因为它不能连续运转。在正常生产时，该装置只能在一段时间内处理较少的气量。三、乙炔压缩机乙炔压缩机有行业标准 jb/t 9103.1乙炔压缩机技术条件，无须用其他标准去对照。在实际使用中，乙炔生产企业压缩机不符合规定要求的主要有以下几种情况：1.膜式压缩机：在早期推广溶解乙炔瓶时，由于没有乙炔压缩机的制造标准，以及“中压双挤式发生器”的使用，故较多厂家选用了膜式压缩机。该压缩机的各项性能指标，与行业标准

12、 jb/t 9103.1乙炔压缩机技术条件相差甚远。在乙炔专业压缩机的不断投放市场及“中压双挤式发生器”的逐渐被淘汰后，膜式压缩机的使用量已逐年减少，但仍有不少单位在使用。考虑到历史原因，该类设备应给它一个整改期限。2.压缩机的防负压和超高压限压保护装置：该装置是溶解乙炔生产中一个非常重要的安全保护装置，即：当压缩机吸入压力低于所设定的最低压力时，能自动停机；当压缩机排出压力达到所设定的最高压力时，能自动停机。在目前使用的乙炔压缩机中，有相当数量的压缩机没有安装防负压和超高压限压保护装置，或者在使用过程中损坏后没有修复，甚至将其拆除。这是非常危险的！在实际操作中，已发生过多次爆炸事故，应引起高

13、度重视，并限期整改。四、高压乙炔干燥器对于乙炔高压干燥器，分子筛高压乙炔干燥器是最安全、干燥效果最好的首选设备。由于价格等原因，目前还是无水氯化钙干燥器的使用率较高。两者的优势及操作要点、安全性能比较等，在2003年本委员会年会论文集中的“再谈分子筛高压乙炔干燥器的工作原理及使用中应注意的一些问题”已有详细的介绍。五、充灌系统及附件溶解乙炔充灌系统及附件，目前存在的问题主要是，有些生产厂家没有按照国家相关标准进行设计和制造。尤其是乙炔专用阀门、阻火器、软管等，必须按照gb50031-91乙炔站设计规范、gb17266-1998溶解乙炔气瓶充装站技术条件、jb/t8856-2001溶解乙炔设备等要求进行设计和制造。有关标准对乙炔高压附件提出了最低要求，即必