糠醛厂生产过程安全评价_朱劭涌

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁2011年6月󰀁

中国安全生产科学技术

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

JournalofSafetyScienceandTechnologyVo.l7No.6󰀁June2011

文章编号:1673-193X(2011)-06-0118-05

糠醛厂生产过程安全评价

朱劭涌,曹󰀁雄,刘󰀁磊,薛仲卿,谭彦威

(中北大学化工与环境学院,太原󰀁030051)

摘󰀁要:对企业生产过程中的危险有害因素进行安全评价,是当前企业预防事故发生的有效手段。安全评价技术在国内外已有较长的发展历史,但关于糠醛生产过程的安全评价方法及研究还比较匮乏。在糠醛生产过程中存在着火灾、爆炸、中毒、噪声等危险因素,极易造成大量的人员伤亡和财产损失。根据某糠醛厂的实际情况,结合安全评价的基本程序,采用重大危险源辨识及事故树分析评价法,对危险有害因素进行辨识和评价。结果显示,糠醛厂存在着锅炉超压爆炸的危险,利用事故树分析法可以及时的找出预防途径,有针对性地提出安全改进的合理建议,从而进一步改善糠醛厂生产过程中的环境。评价的结果对糠醛生产企业进行安全决策、减少事故隐患,具有积极的指导意义。

关键词:糠醛生产;重大危险源辨识;事故树分析法;安全评价中图分类号:X913󰀁4󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:A

SafetyAssessmentonproductiveprocessinfurfuralfactory

ZHUShao-yong,CAOXiong,LIULe,iXUEZhong-qing,TANYan-wei

(SchoolofChemicalEngineeringandEnvironment,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)

Abstract:Safetyassessmentofhazardousandharmfulfactorsintheprocessofthecooperations'production,istheeffectmeasureforthecurrententerprisetopreventacciden.tSafetyassessmenthashadalonghistoryathomeand

abroad,butthestudyonsafetyassessmentmethodofthecourseofthefurfuralproductionisstillpinch.Inthecourseofthefurfuralproduction,therearemanyriskfactorsasfollow:fire,explosion,poisoning,noiseandsoon,whichwouldeasilyresultinalargequantityofcasualtiesandpropertylosses.Accordingtopracticalconditionsofthefurfuralfactoryandthebasicproceduresofsafetyevaluation,twomethodsincludingthemajorhazardidentifica-tionandfaulttreeanalysiswereappliedtoidentifykindsofhazardousandharmfulfactors。Theresultsshowedthatfurfuralfactoryhasexplosionhazardaboutoverpressureforboilers,someeffectivemeasuresofpreventioncouldbetimelyadoptedandsomereasonablesuggestionsaboutsafetyimprovementwereraisedwithaimsbyusingthemeth-odoffaulttreeanalysis,andthenthesecurityoffurfuralfactorycouldbefurtherimproved.Resultsoftheevaluationhavetheactiveguidancemeaningtothefurfuralfactoryonmakingsecuritydecisionorreducingsafetyloophole.Keywords:furfuralproduction;majorhazardidentification;faulttreeanalysis;safetyassessment

1󰀁引言

󰀁

收稿日期:2010-12-28

当前,企业正面临着激烈的市场竞争。在这种新形势下,安全生产工作如何寻求与企业发展的热

󰀁第6期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁中国安全生产科学技术󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁点相结合,从而推动安全生产工作向前发展,是从事安监工作的同志值得认真思索的问题。对企业生产过程中危险有害因素的安全评价,是从技术带来的负效应出发,分析、论证和评估由此产生的损失和伤害的可能性、影响范围、严重程度及应采取的对策措

[1]

施等。它是当前企业关注的热点。其意义在于:消除管理失误,防止事故发生;保护职工的生命安全和健康,使其防患于未然,避免󰀁滋生骄逸之端󰀁,使安全生产良性循环。

目前,在糠醛厂的生产过程中,主要存在的危险因素有火灾、爆炸、中毒、噪声等。一旦发生事故,将造成重大人身伤亡和经济损失。通过安全评价,可以找出其固定和潜在的危险源,及早落实解决生产上的安全问题,避免安全隐患的发展和恶化,防止隐患从小问题演变成灾难性的大问题。因此,对生产过程中有害因素进行分析,是加强糠醛厂安全管理的重要基础。下面以某糠醛厂生产过程为例,对其进行安全评价。

糠醛硫酸

表1󰀁贮存和使用的危险化学品

名称贮存方式

液体液体

最大储存量用量及产品

85m316m3

2000吨/年700吨/年

3

3

󰀁119󰀁

艺设备:水解过程由8个8m、4个10m的水解锅组成。精制过程的生产设备采用四塔式连续精制流程,由初馏塔、脱水塔、精馏塔和回收塔组成(见图1)。其中,糠醛的蒸汽锅炉有3台(1台备用),蒸汽压力为1󰀁25MPa,且蒸发量等于4t/h。其它工艺数据见表1。

备注产品原料

2󰀁1󰀁糠醛生产流程及工艺危险性

生产流程:(1)将浓硫酸从高位槽倒进容器中,加入水稀释,配制硫酸。再把破碎的玉米芯放入料仓中,和着硫酸放进拌酸罐。(2)等搅拌均匀后,将玉米芯倒进水解锅里进行水解,装料完毕后即可开始点火后升温,反应液煮开后即有馏出物滴出。一段时间后放进初馏塔开始蒸馏,依次经过脱水塔,精馏塔等几个精制环节。脱水塔分离出的废水可送到生化处理站处理,而粗醛经过精馏塔后生成精醛。醛泥则作为废品分离出。(3)成品贮存,封罐(见图1)。

2󰀁糠醛厂概况及危险因素分析

某糠醛生产企业下设4个车间,1个化验室,1个检修车间。主要产品为糠醛,副产品醋酸钠。工

图1󰀁糠醛工艺简图

󰀁󰀁工艺危险性:(1)硫酸腐蚀:与易燃物(如苯)和有机物(如糖、纤维素等)接触会发生剧烈反应,甚至引起燃烧。遇水大量放热,可发生沸溅。具有强腐蚀性,容易对人体造成健康危害,并可能损坏厂房生产设备,从而引起重大事故的发生。(2)中毒:糠醛属中等毒类,其蒸气有强烈的刺激性和麻醉作用。

动物吸入、摄入或经皮肤吸收均可引起急性中毒,表现有呼吸道刺激、肺水肿、中枢神经系统损害、呼吸中枢麻痹,以致死亡。(3)火灾、爆炸:其蒸气与空气混合,可形成爆炸性混合物。遇明火或与氧化剂接触,容易引起燃烧爆炸。糠醛生产设备若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险,并会释放

[2]

󰀁120󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁中国安全生产科学技术󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁第7卷

又称故障树分析法,是一种演绎的系统安全分析方法。它能对各种系统的危险性进行辨识和评价,不仅能分析出事故的直接原因,而且能深入地揭示事故的潜在原因

[6]

出有毒气体。燃烧(分解)产物:一氧化碳、二氧化碳。其次,糠醛在设备管道中流动易产生静电。由于管道中充满液体,电容很大。液体从管道中流出时,因电容急剧减小,静电压急剧上升。这时会产生静电火花,引起贮罐等容器的着火爆炸事故。2󰀁2󰀁重大危险源辨识

重大危险源又称重大危险设施,是指长期或临时加工、生产、处理、搬运、使用或储存,其数量超过临界量的一种或多种(类)危险物质的设施。单元内存在危险物质的数量根据处理物质种类的多少区分为以下两种情况:(1)单元内存在的危险物质为单一品种,则该物质的数量即为单元内危险物质的总量,若等于或超过相应的临界量,则定为重大危险源。(2)单元内存在的危险物质为多品种时,则按下式计算,若满足下面公式,则定为重大危险源:

q1/Q1+q2/Q2+󰀁+qn/Qn󰀁1

式中:q1,q2,󰀁,qn󰀁每一种危险物质的实际存储

量,;t

Q1,Q2,󰀁,Qn󰀁每一种危险物质的临界量,t2󰀁2󰀁1󰀁糠醛

糠醛的相对密度为1󰀁16g/cm,它属于闪点大于23󰀁,且小于61󰀁的易燃液体。根据常用危险化学品的分类及标志(GB13690󰀁92),将该物质划为

[4]

第3󰀁3类高闪点易燃液体,其临界量等于5000t,而厂房实际最大贮存量为85󰀁1󰀁16=98󰀁6t。因此糠醛的AQR=98󰀁6/5000<1。2󰀁2󰀁2󰀁锅炉

锅炉重大危险源是指符合下列条件之一的[5]

锅炉:

󰀁蒸汽锅炉。额定蒸汽压力大于2󰀁5MPa,且额定蒸发量大于等于10t/h。

󰀁热水锅炉。额定出水温度大于等于120󰀁,且额定功率大于等于14MW。

该糠醛厂的蒸汽压力为1󰀁25MPa,且蒸发量等于4t/h,按照辨识标准的计算法则可得出:AQR=1󰀁25/2󰀁5<1。

计算结果小于1,不符合重大危险源判定标准。据此可判断,该厂区不构成重大危险源。

3

[3]

。

蒸汽锅炉是工业生产中常用设备,又是比较容

[7]

易发生灾难性事故的设备。在糠醛的生产过程中,锅炉超压爆炸是常见事故之一。它带来的损失和伤亡情况最严重。下面就锅炉超压引起爆炸作为顶上事件进行研究,找出其发生事故的途径,分析基本事件的结构重要度,然后根据分析结果提出相应的安全对策措施。3󰀁1󰀁锅炉超压爆炸事故树

通过查阅大量锅炉超压爆炸的分析资料故树分析图,见图2。

3󰀁2󰀁求解事故的可能途径3󰀁2󰀁1󰀁求解最小割集

最小割集表示系统的危险性,每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能渠道,最小割集的数目越多,危险性越大法求最小割集:

T=M1M2=(M3+M4)M6X5

=(X2M5+X3+X4)(M7+M8)X5

=(X1X2+X3+X4)(M9+X8+M10+X6

+X7)X5

=(X1X2+X3+X4)(X9+X10+M11+X8+X13+X14+X15+X6+X7)X5

=(X1X2+X3+X4)(X9+X10+X11+X12+X8

+X13+X14+X15+X6+X7)X5

=X1X11X5X2+X3X11X5+X4X11X5+X1X6X5X2+X3X6X5+X4X6X5+X1X7X5X2+X3X7X5+󰀁+X3X14X5+X3X15X5+X4X14X5+󰀁+X1X12X5X2+X3X12X5+X4X12X5

图中有15个基本事件,展开上式得事故树最小割集30组,数量较多。任何组最小割集的基本事件同时发生,顶上事件就必然发生,表明糠醛厂的锅炉爆炸事故有30种可能途径,充分说明了该事故发生的可能性与危险性都很大。3󰀁2󰀁2󰀁求解最小径集

把事故树图2中的󰀁或󰀁门用󰀁与󰀁门代替,󰀁与󰀁门用󰀁或󰀁门代替,并将全部事件符号加上󰀁󰀁',变成

[9]

[8]

以

及从糠醛厂现场调研获取的不安全因素,绘制出事

。根据事故树图利用布尔代数

3󰀁事故树分析评价

事故树分析法(FaultTreeAnalysis,缩写FTA)

󰀁第6期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁中国安全生产科学技术󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁121󰀁

图2󰀁糠醛厂锅炉超压事故树分析图

事件补的形式,这样便可得到与原事故树对偶的成功树,求成功树最小割集便是原事故树的最小径集(每个最小径集为预防顶上事件发生的一条途径)

[10-11]

P4,其次是P1,P2。结合锅炉运行的实际情况,我们可以得出保证安全阀及时卸压可以有效地预防事故的发生。

3󰀁2󰀁3󰀁结构重要度分析

根据最小割(径)集判断结构重要度的4条原则,可求得该系统各基本事件的结构重要度顺序依次如下:

。即:

T'=M1'+M2'=M3M'4'+M6'+X5'=(X2'+M5)'X3X'4'+M7M'8'+X5'=(X1'+X2)'X3X'4'+M9X'8M'10X'6X'7'+X5'=

X1X'3X'4'

+

X2X'3X'4'

++

X9X'10M'11X'8X'13X'14X'15X'6X'7'+X5'=X1X'3X'4'+X2X'3X'4'X9X'10X'11X'12X'8X'13X'14X'15X'6X'7'+X5'

共得4个最小径集:

P1={X1,X3,X4}P2={X2,X3,X4}

P3={X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X15}P4={X5}

最小径集是使事故不发生的最低限度的基本事件的集合。只要每个最小径集的基本事件都不发生,就可以控制事故。根据最小径集求得结果,可以拟订4种处理方案,这4种途径均可能使事故不发生。从以上4个最小径集可以看出,事件最少的是

I󰀁(5)>I󰀁(3)=I󰀁(4)>I󰀁(1)=I󰀁(2)>I󰀁

(6)=I󰀁(7)=I󰀁(8)=I󰀁(9)=I󰀁(10)=I󰀁(11)=I󰀁(12)=I󰀁(13)=I󰀁(14)=I󰀁(15)3󰀁3󰀁评价结果分析

在糠醛厂的生产过程中,锅炉有着举足轻重的作用。由锅炉超压引起的爆炸是一种恶性事故,因而防止该事故的发生是个值得关注的问题。

该事故树通过布尔代数简化组合出30个最小割集,说明锅炉系统发生超压爆炸事故的可能性有30种,这对预防锅炉爆炸事故带来了较大的困难。但从4个最小径集可得出,只要采取必要的安全措施,安全、稳定、持续生产的目标是可以达到的。从基本事件结构重要度来看,15个基本事件中,压力

󰀁122󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁中国安全生产科学技术󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁第7卷

合治理󰀁方针的落实,明确各级的安全责任,真正做到消除安全隐患。

上升的结构重要度最大,为事故发生的最主要原因;其次,是安全阀没有定期进行手动试验,因而无法避免安全阀锈蚀后卡住;再次,就是操作人员私自脱岗和未严密监视压力表。若从这3个关键处着手,就可以在预防事故的主要环节中起到事半功倍的作用。

5󰀁结束语

从糠醛厂的具体情况出发,结合其工艺特点进行了重大危险源辨识,又综合考虑了引起锅炉超压爆炸的主要基本事件,绘制了事故树图。4组最小径集提供了防止锅炉超压爆炸的4种途径,为控制锅炉事故的发生提供了依据。并根据评价结果提出了相关的安全改进措施,最大限度地降低了生产过程中的风险程度,对糠醛企业的安全生产有重要的指导意义。参考文献

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4󰀁安全对策和建议

为了加强对危险、有害因素的控制,提高糠醛企业生产的安全性,减少不必要的事故发生。现对评价中发现的问题,提出一些安全对策和建议:

(1)深入现场进行安全检查,制止违规操作和违章指挥。如:限制进入锅炉的高压气源,以消除超压的可能性;对各种压力容器的安全阀进行定期校验和排放试验,运行中严格按规程规定开启疏水

[12]

和事故放水,防止容器超压爆炸;对厂房内的低洼处及时修补,避免事故发生;定期检修安全阀、报警仪等重要仪器,并做好相关记录;对未经批准而擅自离开岗位的员工,要进行严重的批评警告和处理。

(2)糠醛作为高闪点易燃液体。原料和产品罐区应按规范要求选用相应等级的防爆电器设备和防爆仪表,并应采取相应的防静电措施。在有爆炸危险存在的场所,所有的工艺管道、设备容器及金属构架均做可靠接地。工作接地、保护接地及防雷、防静电接地应接入同一接地网,接地电阻应不大于4󰀁。当容器的壁厚大于4mm可作为接闪器,只做防雷接地,厂房顶部应安装避雷带。

(3)定期对员工进行安全培训,提高他们的安全意识。统一发放耳塞、面具、防护服等一系列防护用品,并教授正确的使用方法;预防工作到位,将噪声源进行隔离、防护,在生产区安装气体浓度报警仪;完善操作规章制度,设立专门的消防系统,防止火灾发生;合理化工作时间,预防工人疲劳上岗。

(4)建议企业加强日常管理,定期组织事故应急预案演练,进行重大危险源档案记录。及时处理突发事件,参与事故调查、分析统计。

(5)加强贯彻󰀁安全生产法󰀁、󰀁消防法󰀁等一系列的明文条例。努力促进󰀁安全第一,预防为主,综