己内酰胺加氢精制工艺危险性分析与控制措施.pdf

总第2 1 3 期2023年第8 期安全生产已内酰胺加氢精制工艺危险性分析与控制措施芦建国（潞安集团太原化工新材料有限公司，山西太原0 3 0 4 0 0）摘要：己内酰胺装置中的加氢精制工艺是通过加氢反应，最终实现将这些与己内酰胺相似性质的不饱和杂质脱除。其加氢工艺属于危险工艺，同时在已内酰胺加氢精制过程中使用到苯、环己烷、氢气等原料，故其生产过程具有易燃、易爆、有毒等特点。通过对其物料以及工艺危险性分析，从设计、设备、操作等方面说明安全防范措施，防止安全事故发生，保证装置可以稳定安全连续运行。关键词：加氢；苯；氢气；危险工艺中图分类号：TQ522.620引言在合成纤维、工程塑料领域中,已内酰胺是一种重要的有机化工原材料。其通过聚合工艺生成聚酰胺后,聚酰胺大部分用于制备聚酰胺-6 纤维（尼龙-6)，按用途分为民用丝和工业用丝；聚酰胺一小部分用作制聚酰胺塑料(工程塑料);也可用于制备其他有机化合物或与其他有机物共聚，例如制备环已胺，合成赖氨酸等,用途十分广泛。同时其产品性能良好，强度、耐磨性等均较好。已内酰胺装置原料种类繁多、工艺流程复杂,反应过程中会生成3 0 多种杂质 2 。这些杂质会严重影响产品质量，进而影响聚酰胺-6 质量，影响下游行业的发展。已内酰胺加氢精制工艺就是通过加氢反应，最终实现将这些与已内酰胺相似性质的不饱和杂质脱除。由于已内酰胺加氢精制过程中使用到苯、环已烷、氢气等原料，故其生产的整个过程，具有易燃烧、易爆炸、有毒性等特点。因此,有必要进行危险性分析,通过危险性分析，掌握生产过程中的危害和危险因素影响,采取必要的预防措施，确保生产整个过程的安全性和稳定性。1己内酰胺加氢精制工艺1.1已内酰胺工艺流程简述已内酰胺装置工艺流程主要包括三个环节：环已酮工段、硫酸铵工段和已内酰胺加氢精制工段。环已酮工段利用原料环已酮、氨和双氧水等在低压下，由钛硅分子筛反应催化直接制取环已酮，然后通过萃取水洗技术、精馏等系统后，再以环已酮为原料，在发烟硫酸存在下经贝克曼法分离重排，获得已内酰胺重排液。硫铵工段将环已酮工段来的重排液中的硫酸和已内酰胺溶液进行分离,用氨水把重排液中的硫酸进行中和,得到副产物硫铵，通过离心分离、干燥后送收稿日期：2 0 2 2-1 2-1 1作者简介：芦建国，男，1 9 8 2 年出生，毕业于太原化学工业公司职工大学，大专，助理工程师，从事化工安全生产工作。山西化工Shanxi Chemical Industry文献标识码：A包装单元包装；沉降分离出的酰胺溶液送精制工段精制，得到已内酰胺。已内酰胺精制过程主要经过4 个步骤,分别为萃取分离、离子交换、加氢精制、蒸发蒸馏，最终得到已内酰胺成品。具体工艺过程见图1。环己酮、双氧水气复化反应器叔丁醇回收已内酰胺成品蒸发、蒸馏图1 己内酰胺工艺流程图1.2已内酰胺加氢工艺流程及重要性已内酰胺加氢精制反应主要设备为加氢反应器在一定温度、压力条件下，已内酰胺水溶液进加氢反应器中进行反应，反应器中配有搅拌器，搅拌器实现充分混合作用。加氢过程使得不饱和杂质变成饱和杂质，后续单元利用杂质与已内酰胺沸点不同通过蒸发,实现杂质与已内酰胺的分离。已内酰胺装置生产过程中，涉及的原料品种非常多，工艺流程长且复杂，伴随着生产，产生的各种杂质也非常多，这些杂质直接影响着已内酰胺产品品质。已内酰胺精制工段可将这些与已内酰胺相似性质的不饱和杂质脱除，因此已内酰胺精制工段必不可少。又因为已内酰胺精制工段是通过加氢反应实现杂质脱除的,同时在已内酰胺精制过程中又使用到了各种化工原料，例如苯、环已烷、氢气等，故已内酰胺精制过程具有易燃烧、易爆炸、且有毒等特点，属于危险工艺。如果不重视，随意操作，很有可能酿成重大事故。所以,提前对其物料及工艺进行危险性分析,有利于明确已内酰胺精制过程中的危害和危险因素,提前采取必要的防范措施，可保证化工生产过程的安全稳定。2加氢工艺主要物料危险性分析2.1 苯在常温下,苯是有强烈芳香气味的无色透明液体。苯的沸点为8 0.1，闪点为-1 1，爆炸上限是Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.077文章编号：1 0 0 4-7 0 50(2 0 2 3)0 8-0 1 9 7-0 2加氢精制水离子交换萃取水洗甲苯精馏萃取分离重排硫铵山西化工 第4 3 卷8.0%，爆炸下限是1.2%，点火温度为56 0。苯具有易燃烧、易爆炸、易挥发、易中毒等特点。其中易燃烧、易爆炸是苯蒸汽与空气混合，形成爆炸性混合物后，如果遇到明火或者高热都极容易发生燃烧爆炸；苯易挥发，是苯蒸汽能扩散到很远的距离；苯有毒，同时有致癌可能性。2.2氢气氢气是无色无味气体，其相对密度为0.0 7，自燃点是57 0，闪点小于-50，爆炸上限为7 5%，爆炸下限为4%。氢气的爆炸范围非常宽泛,非常容易发生爆炸燃烧。氢气比空气轻，一般发生泄漏后，氢气会逐渐上升积聚在室内屋顶，当有火花出现，瞬间发生爆炸。2.3其他1)已内酰胺：有低毒、可燃烧等特点。已内酰胺会造成人的皮肤损害，发生全身性皮炎，长期接触有可能引起神衰综合征。受到高热后会分解，产生氮氧化物，造成人体中毒。已内酰胺遇到高热、明火或与氧化剂接触等情况，都会有引起燃烧的危险。如果已内酰胺粉尘和空气混合，当达到爆炸浓度时，遇到火星等会立即爆炸。2）环已烷：爆炸极限是1.3 1%8.3 5%，易燃易爆。环已烷对人的皮肤有轻度刺激作用，如长期吸人，人会发生麻醉症状,如头晕、恶心等一些现象。3)硝酸：有酸性腐蚀性。硝酸蒸气对人会产生刺激作用，例如上呼吸道等都会有被刺激的症状，皮肤接触已内酰胺，会引起皮肤灼伤。4)氢氧化钠：碱性腐蚀。氢氧化钠对部分金属有腐蚀性，例如锌及其合金、铝、锌等。氢氧化钠有分解蛋白质的作用，人体接触可引起皮肤化学灼伤，长期接触氢氧化钠稀溶液会造成皮肤问题,如皮炎、慢性湿疹等，高浓度氢氧化钠会造成皮肤的局部剧烈腐蚀。3工艺过程危险性分析从已内酰胺加氢精制的工艺流程来看，已内酰胺加氢精制过程中的主要危险源是加氢反应。在催化剂的作用下，已内酰胺溶液与氢气发生加氢反应在石油化工生产中,原料在催化剂和氢气的作用下发生脱硫、脱氮或去不饱和键、烯烃或者使原料发生裂解反应时称为加氢反应。加氢反应的危险性包括以下几点：1)爆炸、火灾。加氢反应是在高温高压条件下,大量的氢气环境下进行，如果发生意外，例如操作错误或设备损坏导致氢气泄漏，就容易发生爆炸、火灾。2)氢脆。加氢反应是一种强烈的放热反应,氢在高温下与钢材接触，钢材中的碳分子容易与氢气反应生成碳氢化合物,从而降低钢制设备的强度,引起氢脆 3 。4安全控制防范措施4.1设计上化工装置首先通过工程设计进行全盘考虑，工程设计是化工生产的第一步，工程设计的好坏会直接影响到化工项目的投资和今后效益，化工装置是否能安全生产首先由工程设计决定。化工生产较为复杂，通常具有高温度、高压力、易燃烧、易爆炸以及易中毒、有腐蚀性、有刺激性等危险危害因素特点。化工生产自动化操作是实现化工装置高产量、优品质、长周期稳定运行的必要手段。通过自动化操作可以严格控制工艺指标，避免手动误操作，可以降低劳动强度、改善作业环境。已内酰胺加氢精制采用单参数控制、分程控制和串级控制等多种控制方案实现自控。同时安装在线分析仪、可燃有毒气体检测仪,及时发现系统中危险物料的含量和浓度，以保证化工装置安全稳定生产,避免发生人员中毒、伤亡事故。4.2设备上在已内酰胺加氢精制工段防爆区内设置隔热、防噪声等保护措施，完善所有金属设备、管道等配套。对加氢反应器、高转速机泵、危化品储罐、氢气管线以及控制仪表等，需定期检查检修，排查隐患，发现立即处理。大修前应提前编制完善大修方案，要对系统全面考量,将检修系统做好隔离防护,可以加设盲板等,防止物料泄漏后造成危险。大修时应彻底消除系统中存在的隐患，大修后应对系统进行清洁和气密处理后再启动系统。化工装置安全阀、爆破片等安全附件、安全设施，禁止随意拆除，需按要求定期校验，保证安全附件、安全设施完好有效。4.3操作上无论对风险因素的分析有多彻底，无论对安全防范措施的分析有多详细，最终还是需要人来落实完成。人员的安全操作是最终实现设备安全运行的必要条件。已内酰胺加氢反应属于放热反应，是危险工艺，温度压力控制非常重要，如不按规定操作，会增加危险系数。因此加氢反应温度、压力以及投料速度比例等，都应严格控制在指标范围内。按规定投挂全部联锁，禁止随意修改联锁指标,禁止随意关断声光报警。严格按照装置操作规程进行操作，遵守生产纪律，保证生产平稳。发现装置出现跑冒滴漏，必须立即消漏，保证现场作业环境安全可靠。同时有必要加强对操作人员的安全技术培训，提高工人专业水平的同时，提高其安全意识，以保证装置安全可靠运行。5结语已内酰胺装置精制加氢工段必不可少,其加氢工(下转第2 0 6 页）山西化工第43卷Pollution Characteristics of Quinolone Antibiotics in Shiqi River,Zhongshan CityChen Hongli,Zhang Xiaochun,Zeng Jiayuan(Zhongshan Ecological Environmental Monitoring Station of Guangdong Province,Zhongshan Guangdong528400,China)Abstract:In this study,surface water of Shiqi River was selected as the research object,and the typical antibiotics in the river wereanalyzed by high performance liquidchromatography-tandem mass spectrometry(HPLC-MS),the concentration of quinolones(QNs)in theriver was analyzed.The results showed that,the detection frequency of clinofloxacin and oxquinic acid were the highest(100%).Theconcentration of QNs ranged from 9.56 to 348.44 ng/L,in terms of spatial distribution,the highest concentration of QNs appeared at 17#(348.44 ng/L),whereas the lowest concentration was exhibited at 1#(9.56ng/L).Key words:river;quinolones;pollution characteristics(上接第 19 3页)看，节能改造后的煤制甲醇装置综合经济效益较高，因而可在后续煤制甲醇装置节能改造中进行参考应用。参考文献1王东.煤制甲醇生产装置无组织废气回收处理环保装置安全风险分析及防控措施研究 J.中国化工贸易，2 0 2 0 12(5)：16 8-16 9.2李建峰，李亚坤.煤制乙二醇/甲醇联合装置压缩机组优化改造Analysis of Energy-saving Transformation of Coal to Methanol Plant(Guangfa Chemical Industry Co.,Ltd.,Datong Shanxi 037001,China)Abstract:Based on the basic data information of the coal to methanol plant,this paper introduces an energy-saving renovation plan for thecoal to methanol plant.By using Aspen Plus software to extract data from coal to methanol units,combined with the energy goals ofenergy-saving transformation of coal to methanol units,an analysis of energy-saving transformation of coal to methanol units was carriedout.The energy-saving transformation plan for coal to methanol units was introduced and applied to engineering practice,ultimatelyconfirming that the energy-saving transformation plan has high economic value.Key words:coal to methanol device;energy saving renovation;data presentation;Aspen PlusJ.中氮肥,2 0 2 0(2):50-53.3彭娜，李佐鹏，侯小鹏.煤天然气综合利用制甲醇项目的节能降耗分析 J.煤化工,2 0 2 2,50(4)：12 5-12 7.4何向东，屈延华.煤制甲醇工业装置工艺改造措施分析 J.石油石化物资采购，2 0 2 1(2 9）：2 5-2 7.5曹迎辉，显明远，吴世凯.煤制甲醇CO变换装置氨汽提塔运行中出现的问题及对策 J.河南化工，2 0 2 1,38（8)：33-35.Jiang Kai(上接第19 8 页）艺属于重点监管的危险工艺。在生产过程中,如果处理不当,很有可能发出突发性、灾害性事故。故应对其进行危险性分析,包括主要物料危险性以及工艺危险性分析。针对其危险性，从工程设计、化工设备、化工操作等三方面制定安全防范措施，严格按照设计，做好设备选型,严格控制工艺指标，定期检查检修设备，对异常情况及时分析总结等，才能杜绝事故发生，保Risk Analysis and Control Measures of Caprolactam Hydrorefining Process(Luan Group Taiyuan Chemical New Materials Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030400,China)Abstract:The hydrofining process in caprolactam unit is to remove these unsaturated impurities with similar properties to caprolactamthrough hydrogenation reaction.Its hydrogenation process is a dangerous process.At the same time,benzene,cyclohexane,hydrogen andother raw materials are used in the caprolactam hydrofining process,so its production process is flammable,explosive,and toxic.Byanalyzing the hazards of its materials and processes,safety precautions are explained from aspects such as design,equipment,and operationto prevent safety accidents and ensure stable,safe,and continuous operation of the device.Key words:hydrogenation;benzene;hydrogen;hazardous processes证化工装置的安全稳定连续运行。参考文献1魏文德.有机化工原料大全 M.北京：化学工业出版社，19 9 9.2 窦晓勇，牛乐朋.已内酰胺精制技术研究进展 J.现代化工，2016,36(7):33-36.3黄同林.化工企业高危险工艺装置危险性分析及自动控制和安全联锁方式 J.江西化工,2 0 0 9(3)：1-2.Lu Jianguo