2.3.2库房、储罐、堆场与厂内道路的防火间距
根据以下表格,再根据自身厂区来确定相应的防火间距。 GBJ16-87《建筑设计防火规范》(2001年版)第4.8.3条
库房、储罐、堆场与厂外铁路、道路的防火间距表
铁路、道路 厂内道路路边 厂内铁路线中心线 主要 次要 35 30 25 20 20 15 10 15 10 10 10 5 10 5 5 防火间距(m) 液化石油气储罐 甲类物品库房 名称 甲、乙类液体储罐 丙类液体储罐易燃材料堆场 可燃、助燃气体储罐 注:(1)厂内铁路装卸线与设有装卸站台的甲类物品库房的防火间距,可不受本表规定的限制。 (2)未列本表的堆场、储罐、库房与铁路、道路的防火间距,可根据储存物品的火灾危险性适当减少。
3.生产工艺流程的安全设计
3.1生产流程的组成
工艺流程方框图
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硝化甘油合成工艺流程方框图
3.2生产装置的组成及安全
生产硝化甘油的主要生产装置由以下几部分组成:1.氨压缩机2.氨蒸发器3.空压机4.甘油保温水槽6.甘油恒液位槽7.硝化酸扬液器8.螺旋板冷凝器9.喷射硝化器10.蛇管冷却器11.套管空冷器12.离心分离机13.安全液位槽14.洗涤塔15.中间分离器16.接料槽17.旋液分离器18.液体稀释机19.予洗槽20.曲道池。
3.2.1主要生产过程
1.硝化:硝化是硝化甘油生产的主要工艺过程,是生产的关键工序,硝化情况如何,在很大程度上决定着生产安全、得率和质量。各种工艺方法的不同,主要区别在于所采用的硝化器不同。甘油与混酸的硝化存在着复杂的副反应,当然,副反应越少越好,关键在于确定合理的混酸成分和掌握好硝化系数[3]。在一定的工艺设备条件下,硝化系数与硝化温度之间有着密切的关系。生产时通常通过调节温度及压力来稳定硝化系数。甘油以硝硫混酸作为硝化剂,在硝化器中进行酯化反应(俗称硝化)。反应式为:C3H5(OH)3+3HNO3--C3H5(ONO2)3+3H2O+Q在硝化反应的同时,还伴有磺化、氧化、水解等副反应,这些副反应直接影响到生产的
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安全。特别能加速酸性硝化甘油的分解,直至造成爆炸事故,历史上这样的教训已发生不少。副反应倾向的大与小,主要取决定于废酸的组成。在实际生产中,常通过控制合理的混酸成分(硝酸占49%,硫酸占51%)和硝化系数(混酸与甘油的质量比为5:1)来减少副反应和避免事故的发生。
另外硝化过程是一放热过程,反应速度快,放热也快。因此必须采取有效的传热方式,迅速散发反应放出的热,并通过剧烈搅拌反应物,使热量均匀分散,避免由于局部过热而导致硝化甘油分解、爆炸。
2.分离:硝化反应完成后,硝化甘油与废酸处于乳化状态,应使两相迅速分离,才能及时将酸性硝化甘油进行安定处理。硝化反应完成后,硝化甘油与废酸处于乳化状态,应使两相迅速分离,才能及时将硝化甘油进行安定处理。硝化甘油和废酸分离的原理是基于它们之间的比重差和互溶性小的特点,应用重力或离心力的作用,使其分离。在此,可视硝化甘油与废酸的乳化程度而采用不同的方法和设备。如在间断法生产中,由于硝化时乳化程度较差且生产量不大,采用了静止分离法,在容器式连续硝化法中,由于硝化甘油乳化程度比较好而且生产速度快,所以采用离心分离机进行分离,才能满足生产要求。
3.洗涤(安定处理):从废酸中分离出来的硝化甘油含有10%左右的酸类杂质,通过预洗(冷水洗涤)、温水洗涤和碱洗3个过程,除去硝化甘油中的酸类杂质,并使硝化甘由呈微碱性,以达到安定要求。因此洗涤也称安定处理。从废酸中分离出来的酸性硝化甘油约含有10%的酸类杂质,由于工艺手段不尽相同,其含酸量也不一致,间断硝化法硝酸和硫酸约占8.6%和0.5%,而喷射硝化法硝酸和硫酸约占8%和2%。安定处理的目的在于除去酸性硝化甘油中的酸类杂质,使硝化甘油称微碱性,达到阿贝尔实验合格。
4.接料:接受洗涤排出的硝化甘油,并贮存于接料槽中,等待分析结果。分析合格后,按生产需要,输送到使用工房。
5.输送:输送硝化甘油在各工艺过程中都存在。硝化甘油在输送过程中是较危险的。现采用水喷射器使硝化甘油和水形成乳化液后再输送,则比较安全。乳化完全时,具有不易起爆和传爆的特点。
6.废酸后分离 :经分离后排出的废酸中仍会有少量硝化甘油及甘油二硝酸酯等低级硝酸酯,后者可以继续反应生成少量硝化甘油。在后分离过程中,这些硝化
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甘油被分离出来漂浮在废酸面上。为了回收这部分硝化甘油和提高废酸的安定性一般应设置废酸后分离工序。 3.2.2生产方法中的选择和装置
因硝化反应是非均相的,故要求甘油分散性好,反应时放出的大量热,要求有足够的冷却设施;为减少副反应,要控制废酸的成分,反映在工艺上就是要控制好硝化系数;为确保安全生产,要有指示和控制温度的仪表等;为防止突然升温引起事故,要求有自动停料及安全放料等设施。因此选择硝化器时,必须根据硝化反应的特点及上述要求来确定其结构。现在工业生产中有几种典型的硝化器:
(1)间断式硝化器,其特点是无机械运转部分,甘油用压空喷雾分散;传热传质亦靠压空搅拌及蛇管冷却器进行冷却;有接触温度计指示反应温度,并和安全开关连接,混酸一次加入,甘油人工控制。缺点是:在制量时,酸性硝化甘油的停留时间长、与废酸接触时间长。生产效率低。
(2)机械搅拌连续硝化器,其特点是利用机械搅拌使甘油高度分散在混酸中,生成的硝化甘油与废酸形成钝感的乳状液,可防止爆炸,安全生产。甘油与混酸连续定量的流入,硝化混合物不断流出。传热传质靠搅拌器强化,有足够的冷却面,自动控制程度较高,人员隔离操作,较间断法安全、产量大。其缺点是动力消耗大,设备较复杂。
(3)压空搅拌连续硝化器,特点是用压空代机械搅拌,设备较小,结构简单,在制量上较机械搅拌法少。但搅拌不够强烈,有温度不均之缺点。
(4)喷射硝化器,特点有:①利用废酸外循环冷却,以吸收反应热,故硝化过程的温度,直接由甘油与硝化酸的加料比来确定,利用硝化系数与温度之间的线性关系来控制硝化温度,使控制简化可靠。②喷射器混合均匀,甘油分散性好,有利于反应进行,充分发挥了甘油硝化反应快的特点,故停留时间大大缩短,消除了局部过热。③停留时间短,生产效率高,在制量大为减少,如产量为750公斤/小时的硝化系统,在制量只有14公斤左右。④由于喷射硝化时甘油是靠硝化酸高速流动产生之负压抽吸进喷射器的,所以减少了由硝化细数破坏造成的危险性。⑤设备简单,投资减少,加工容易[3]。
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3.3主要生产方法的中危险防范措施
3.3.1喷射硝化法过程中的危险
喷射器倒酸,喷射器倒酸:指硝化酸倒入吸入甘油管进而造成爆炸事故。造成这一事故的原 因有三种 : 1.硝化后的酸性硝甘废酸乳浊液管道受阻,负压变正压。这可以由最低真空度 (一般 定为180mm汞柱)自动停止硝化2.操作失误。正确停止硝化的顺序是当是先停冷冻水,关闭甘油流量计,降低真空度,按停料按钮,降低酸流量3分钟,关闭硝化酸。在任何情况下不许先停硝化酸。即便是停完甘油一再停或降硝化酸流量一再按停料按钮,也会发生倒酸引起爆炸。这是因为停完硝化酸没有按停料按钮,系统仍属真空,一按按钮,真空系统破坏,硝化酸返回喷射器甘油入口处而发生反应并立即爆炸3.喷射器下部管路安装坡度不够或局部存酸, 即使正确停料也会发生倒酸。 道理同上。为防止倒酸, 喷射器上的补加空气管上还要安装逆止阀。严格控制甘油温度喷射硝化是在保持硝化酸流量一定的条件下调整甘油流量控制硝化温度,进而达到控翻硝化系数。而甘油粘度随温度变化很大。若为了缩短甘油预温时间, 采用提高甘油预温水漪的办法,十分有害。因为这样会使甘油温度不均匀, 局部甘油温度过高,在硝化时流量加快,硝化系数破坏。而这时往往会使硝化温度突然下降,又会进一步加大甘油加入量,这就造成了硝化系数破坏的爆炸事故[4]。 3.3.2分离过程的危险
确保离心机的安全运转。在我国目前的条件下,工业生产均采用了高效安全的离心分离法 , 离心分离后废酸中的游离硝甘在0.1% 以下。为达到较好的分离效果,一要选择适当的分离温度,二要加强混酸和硝化酸的沉淀,达到酸和水一样清,三要每天用水冲洗,定期清除离心机内的沉渣,四要加增离心机的维护保养,每天检查一次润滑和振动情况 ,用百分表检查, 振动不超过五道。
防止冻结的硝化酸进入离心机硝化后的硝甘和废酸乳浊液管路坡度要平稳下降,并在每次硝化完后保持管路放空,防止管路有积存的硝化酸。 一方面防止倒酸, 另一方面冬季废酸在一 20 ℃ 以下要冻结,即便是有少量积存冻结,也会在一开始投料时造成一部分冰渣进入离心机,进而破坏了分离性能。离心机进冰而发生离心机严重逆流将导致爆炸事故。
防止离心机出口的废酸管路堵塞和废酸管积酸。离心机分离后的废酸直接进
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