何為本質(zhì)安全？
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本質(zhì)安全是指通過(guò)設(shè)計(jì)等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會(huì)造成事故的功能。
是指設(shè)備、設(shè)施或技術(shù)工藝含有內(nèi)在的能夠從根本上防止事故發(fā)生的功能。
本質(zhì)安全一詞源于GB3836.1-2000標(biāo)準(zhǔn)，本質(zhì)安全型防爆電器是專(zhuān)供煤礦井下使用的防爆電器設(shè)備的分類(lèi)之一。
我的理解是，本質(zhì)安全的生產(chǎn)工藝就是說(shuō)即使出現(xiàn)工人違反操作規(guī)程、開(kāi)錯(cuò)閥門(mén)、忘記關(guān)閥、加錯(cuò)物料、睡崗、串崗、離崗，或者遇到設(shè)備故障、管路突然斷裂、墊片損壞、視鏡破裂等工廠常見(jiàn)的現(xiàn)象和問(wèn)題，這套裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自我保護(hù)，均不會(huì)發(fā)生事故。
能達(dá)到上述要求，應(yīng)該就可以做到“無(wú)人工廠”、“黑燈工廠”。我在臺(tái)灣義方化學(xué)看到日本人設(shè)計(jì)的一套硝酸生產(chǎn)裝置，一個(gè)班只有1名操作工，裝置完全自動(dòng)運(yùn)行，操作工巡檢時(shí)，一日三餐時(shí)間，DCS控制室完全無(wú)人值守。曾經(jīng)遇到一次操作工去吃飯時(shí)，設(shè)備管路損壞、噴了酸，回來(lái)后，裝置已經(jīng)自動(dòng)停車(chē)了，操作工通過(guò)查詢報(bào)警信息，找到原因并匯報(bào)給生產(chǎn)課長(zhǎng)，問(wèn)題解決后，兩個(gè)人就把裝置重新開(kāi)起來(lái)了。
曾經(jīng)看到有宣傳提出全酸性固定床生產(chǎn)工藝是本質(zhì)安全的過(guò)氧化氫生產(chǎn)工藝，是不是呢?相信您看了義方化學(xué)的硝酸裝置，心中已有答案。那么過(guò)氧化氫生產(chǎn)工藝能實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全嗎？
要回答這個(gè)問(wèn)題，首先需要了解過(guò)氧化氫生產(chǎn)過(guò)程中有哪些風(fēng)險(xiǎn)。
其一，蒽醌法采用可燃、易燃的工作液循環(huán)加氫、氧化來(lái)生產(chǎn)強(qiáng)氧化劑（過(guò)氧化氫），強(qiáng)氧化劑的禁忌物之一就是可燃物。許多事故是過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生熱量和釋放氧氣從而引燃了工作液，或者分解引發(fā)容器爆炸，爆炸碎片擊中了工作液管道，引燃了泄漏的工作液。比如：2004年“寧波善高4.22事故”，2006年“上海遠(yuǎn)大7.28事故”，2012年“山東國(guó)金8.25事故”，2016年“江西樟樹(shù)4.25事故”，還有剛剛發(fā)生的“東明旭陽(yáng)化工9.14事故”也是樹(shù)脂塔爆炸引發(fā)了裝置燃燒爆炸。
還有一些事故是由靜電、過(guò)熱、電焊等其他火源引燃了工作液或者含芳烴的尾氣，比如：2008年“12.19某公司氧化塔尾氣閃爆”，2014年“10.30某公司因V1503A蒸汽加熱過(guò)熱引發(fā)的閃爆”。
蒽醌法過(guò)氧化氫生產(chǎn)無(wú)論是流化床技術(shù)還是全酸性固定床技術(shù)，要真正實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全，應(yīng)該用不可燃或不易燃的工作液代替現(xiàn)有工作液，以降低其固有風(fēng)險(xiǎn)。
如果不可燃的工作液難以實(shí)現(xiàn)，是否應(yīng)該在增加聯(lián)鎖停車(chē)、聯(lián)鎖撤料，減少系統(tǒng)工作液存量，提高工作液閃點(diǎn)，避免過(guò)氧化氫分解、提高自動(dòng)化控制、增加自動(dòng)監(jiān)視測(cè)量設(shè)備配備、減少現(xiàn)場(chǎng)人工操作等方面增加防護(hù)措施，從而避免或降低過(guò)氧化氫分解、工作液燃爆的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)呢？
其二，蒽醌加氫過(guò)程使用易燃易爆氣體（氫氣），且加氫催化劑的活性組分采用鈀或鎳，過(guò)氧化氫遇到金屬鈀、鎳等重金屬就會(huì)分解生成水和氧氣，而氧氣和氫氣混合能夠產(chǎn)生爆炸性混合物。氫氣泄漏著火或在容器內(nèi)發(fā)生閃爆，從而引燃工作液是氫化工序發(fā)生事故最常見(jiàn)的原因之一。比如：2005年“某企業(yè)氫氣串料進(jìn)入V1503B導(dǎo)致閃爆事故”，2006年“柳化盛強(qiáng)12.16循環(huán)工作液貯槽閃爆事故”，2010年“寧夏三雅8.23氫化液貯槽閃爆事故”，2015年“海明化工3.18事故”，2016年“某企業(yè)1.25氫化塔著火事故”。
無(wú)論何種工藝，因?yàn)楸仨毷褂脷錃猓敲礆錃庑孤┲?，氫氣和空氣或氧氣形成爆炸性混合氣體引起的閃爆風(fēng)險(xiǎn)就始終存在。實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全是否應(yīng)該是采用更安全的氣體替代氫氣？
同樣，如果氫氣無(wú)法替代，是否應(yīng)該在增加聯(lián)鎖、自控、監(jiān)測(cè)儀器上下功夫，若裝置區(qū)出現(xiàn)氫氣泄漏能夠監(jiān)測(cè)報(bào)警并聯(lián)鎖停車(chē)、氮?dú)庵脫Q，從而避免因氫氣泄漏著火、閃爆引發(fā)更大事故；若氫化系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備內(nèi)部氧含量高，也能夠監(jiān)測(cè)報(bào)警、聯(lián)鎖停車(chē)、氮?dú)庵脫Q，從而杜絕形成爆炸性混合氣體。另外，從管道設(shè)計(jì)上杜絕氫氣串入其他工序的可能性，是否應(yīng)將氫化工序和其他工序隔離開(kāi)，避免著火后相互影響。
其三，蒽醌法生產(chǎn)過(guò)氧化氫采用空氣（或富氧空氣）鼓泡氧化易燃、可燃的工作液，氧化反應(yīng)還是放熱反應(yīng)；溶劑芳烴揮發(fā)后可在氧化尾氣中形成爆炸性混合氣體；氧化產(chǎn)物（過(guò)氧化氫）遇到雜質(zhì)（焊渣、設(shè)備被腐蝕后形成的重金屬離子、氧化鋁粉、催化劑粉、堿性物質(zhì)等）容易分解產(chǎn)生氧氣，從而拓寬尾氣中芳烴的爆炸極限。比如：1995年“某企業(yè)7.20氧化塔爆破片閃爆事故”，2008年“某企業(yè)12.19氧化塔尾氣閃爆事故”，2012年“山東國(guó)金8.25事故”，2013年“某企業(yè)1.19氧化塔閃爆事故”。
無(wú)論何種蒽醌法工藝，采用空氣（或富氧空氣）氧化可燃、易燃的工作液都是一樣不可避免，若要實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全也應(yīng)該是用不可燃、不易燃的工作液替代。
如果無(wú)法替代，首先，良好的靜電跨接，控制較低的氧化溫度，降低氧化尾氣的氧含量，采用沸點(diǎn)和閃點(diǎn)更高的溶劑（C10芳烴、TBU、TOP等）都是可行的措施，以避免含芳烴蒸汽形成爆炸性氣體混合物；其次，加強(qiáng)過(guò)濾系統(tǒng)，確保開(kāi)車(chē)前氧化工序設(shè)備的清潔程度和鈍化效果，增加聯(lián)鎖停車(chē)、聯(lián)鎖撤料措施，一旦出現(xiàn)過(guò)氧化氫分解，能夠及時(shí)停車(chē)撤料，避免出現(xiàn)設(shè)備爆炸等惡性事故；此外，采用TBU等新型溶劑、逆流氧化塔等新型設(shè)備，減少和避免產(chǎn)生氧化殘液的產(chǎn)生也是提高安全性的重要措施。
其四，雙氧水的凈化、純化工序，分別采用易燃的芳烴和大孔吸附樹(shù)脂、陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂來(lái)吸附去除雙氧水中的有機(jī)碳、陰陽(yáng)離子等。芳烴和雙氧水接觸的風(fēng)險(xiǎn)前面已經(jīng)分析過(guò)，樹(shù)脂和雙氧水其實(shí)也是一對(duì)冤家，雖然我們都是選擇的和雙氧水相容性很好的樹(shù)脂，但是相容性實(shí)驗(yàn)都是用的新樹(shù)脂測(cè)試的，吸附了雜質(zhì)后的樹(shù)脂和雙氧水的相容性就大幅下降了，因此樹(shù)脂塔停車(chē)時(shí)設(shè)備內(nèi)的雙氧水必須用純水清洗置換；此外，大孔吸附樹(shù)脂再生采用甲醇再生，陰離子樹(shù)脂再生采用氫氧化鈉再生，而甲醇、氫氧化鈉和雙氧水都是禁忌物，兩者相遇就出事。比如：2015年“某企業(yè)6.20樹(shù)脂塔爆炸事故”，2015年“石家莊煉化11.24事故”，2023年“東明旭陽(yáng)化工9.14事故”。
凈化、純化工序要實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全，應(yīng)換掉芳烴、大孔吸附樹(shù)脂和陰離子樹(shù)脂。
實(shí)際上，研究人員已經(jīng)做了許多努力，目前還沒(méi)有更好的吸附材料能替代，抗氧化性好的反滲透膜目前還是被國(guó)外巨頭壟斷，而且進(jìn)口的膜據(jù)說(shuō)也只能用20天左右就需要更換，說(shuō)明采用反滲透去除有機(jī)物，風(fēng)險(xiǎn)也還是存在的。提高安全性，可用的措施有：實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)控制、布置在遠(yuǎn)離主裝置區(qū)的位置、增加聯(lián)鎖撤料措施、降低溫度、避免禁忌物料接觸等等。
其五，風(fēng)險(xiǎn)最高的還要數(shù)配制工序，一是工作多變：調(diào)配工作液、洗芳烴、洗工作液、回收工作液、配堿液、堿洗工作液等等；二是人員近距離接觸危險(xiǎn)物料（雙氧水生產(chǎn)常見(jiàn)物料配制工序都會(huì)接觸），大量人工操作，手動(dòng)閥門(mén)居多，人員無(wú)法離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)；三是體力勞動(dòng)量大、環(huán)境惡劣（氣味、粉塵、油污），許多人不愿意干，大多數(shù)企業(yè)都是安排學(xué)歷低相對(duì)較低的人來(lái)做；四是工藝班長(zhǎng)一般不去配制巡檢，車(chē)間領(lǐng)導(dǎo)巡檢也不常去，因此事故頻發(fā)。例如：2005年“青島堿液3.31事故”，2006年“浙江龍?chǎng)?.15事故”，2010年“某公司8月份的配制釜爆炸事故”，2018年“某公司10.2配制釜爆炸事故”，2023年“山東魯西5.1事故”。
要實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全應(yīng)該是取消配制工序。原材料配制和工作液回收、清洗均由專(zhuān)業(yè)的第三方服務(wù)商運(yùn)輸?shù)竭h(yuǎn)離雙氧水的場(chǎng)地來(lái)完成。
能實(shí)現(xiàn)嗎？我認(rèn)為有可能，若看到商機(jī)的朋友可以試試，Idea拿走不謝。若暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，各釜功能獨(dú)立，減少配制的工作任務(wù)，將該工序布置在遠(yuǎn)離主裝置區(qū)的位置；采取自動(dòng)化、機(jī)械化取代人工，最終完全消除現(xiàn)場(chǎng)人工操作是提高安全性的主要措施。
以上講全了蒽醌法生產(chǎn)過(guò)程中的全部風(fēng)險(xiǎn)了嗎？并沒(méi)有，例如：酸堿交替的固定床工藝還存在雙氧水遇堿分解，堿塔頂部氧含量高的問(wèn)題；另外，氧化鋁床等設(shè)備頂部氣相空間氧含量高的問(wèn)題；氧化殘液污水處理并不能完全消耗的問(wèn)題，儲(chǔ)存氧化殘液的風(fēng)險(xiǎn)；使用磷酸、氫氧化鈉的風(fēng)險(xiǎn)等等，但是相信大家已經(jīng)看累了，對(duì)實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全也絕望了。
本文的目的并不在于打擊那些為實(shí)現(xiàn)過(guò)氧化氫生產(chǎn)本質(zhì)安全孜孜奮斗的企業(yè)家、科研人員、技術(shù)人員，而是希望通過(guò)本文引發(fā)大家思考：蒽醌法過(guò)氧化氫生產(chǎn)中存在哪些固有風(fēng)險(xiǎn)，而且消除這些固有風(fēng)險(xiǎn)并非易事，研究監(jiān)視測(cè)量?jī)x表，提升裝置自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)“無(wú)人工廠”才是實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全的目標(biāo)。
全酸性固定床工藝僅僅是消除了堿液和雙氧水相遇這一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，但蒽醌再生若采用配制釜人工堿洗工作液，或者以增加氧化鋁消耗為代價(jià)，或者以低負(fù)荷運(yùn)行為代價(jià)，則會(huì)帶來(lái)更大的風(fēng)險(xiǎn)，并不可取。既然以上固有風(fēng)險(xiǎn)無(wú)法從根本上消除，更貼近本質(zhì)安全的設(shè)計(jì)應(yīng)該是加強(qiáng)裝置自動(dòng)化，增加聯(lián)鎖停車(chē)、撤料措施，以實(shí)現(xiàn)“無(wú)人工廠”為目標(biāo)，不應(yīng)偏離方向，僅僅強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)全酸性運(yùn)行。
來(lái)源;過(guò)氧化物微觀點(diǎn)
聲明：本文僅代表個(gè)人觀點(diǎn)，文中觀點(diǎn)不一定正確，只希望能引起大家思考。