淺析煤制甲醇危險性及安全管控措施

趙志華

(同煤廣發化學工業有限公司，山西 大同 037000)

引 言

甲醇是一種重要有機化工原料和優質燃料。在我國，煤制甲醇在所制造甲醇方法中占比很大，約65%以上，且其發展有利于我國煤炭資源的充分合理利用[1]。目前，我國煤制甲醇工藝技術雖然相對成熟。然而在煤制甲醇生產具體開展過程中，由于甲醇的物化性質及生產儲存過程中潛在的各種危險因素，不可避免的可能會出現一些安全隱患，進而導致重大的人身財產損失。因此，認清煤制甲醇危險性，并通過對危險有害因素的辨識，做好安全管控措施，確保生產系統的“安、穩、長、優、滿”，具有重大的意義。

1 煤制甲醇主要生產工藝流程

煤制甲醇的實質是對煤的一種深加工和再處理，是在一定高溫、高壓下，基于煤氣化合成氣，合成氣催化合成甲醇的生產工藝。發展煤制甲醇產業，是近年化工行業高速發展的需求。煤制甲醇工藝一般包括空分、水煤漿制備、氣化、變換、低溫甲醇洗、甲醇合成及精餾等。

煤制甲醇具體工藝步驟為[2]。1) 水煤漿制備。原料煤中加入添加劑、助溶劑和水磨制成水煤漿。2) 氣化。在特定的設備內及一定溫度、壓力下，使煤中有機質燃燒，轉化為含有CO、H2、CH4等可燃氣體和CO2、N2等非可燃氣體的合成氣(粗煤氣)。3) 變換。由于合成甲醇的合成氣要求較高的H2/CO，最佳氫碳比H2/CO為2，故此步驟將合成氣通過水煤氣變換調整H2/CO，得到合適氨碳比的變換氣。4) 低溫甲醇洗。變換氣通過低溫甲醇洗工藝凈化，脫碳脫硫，得到凈化氣。5) 甲醇合成。凈化氣與富氫氣及循環氣進入循環壓縮機加壓至合成塔，在觸媒的作用下反應生成甲醇。煤制甲醇主要生產工藝流程，如圖1所示。

圖1 煤制甲醇主要工藝流程圖

2 煤制甲醇生產單元危險性分析

2.1 主要危險物質及其分布

根據工藝生產流程及所使用的原料、(中間)產品等分析可知，煤制甲醇裝置中主要危險物質主要有CH3OH、H2、CO、H2S等，其主要分布在空分、氣化、變換等生產裝置及熱電、循環水站、空壓站等輔助裝置，具體分布如第113頁表1、表2所示。

表1、表2中，酸性氣、丙烯、液化氣、甲醇、硫磺等均為易燃易爆物質，CO、酸性氣、H2S、SO2和產品甲醇等均為有毒物質，氮氣、氬氣等為純窒息性物質，鹽酸、液堿等為腐蝕性物質，因此，甲醇裝置在生產過程中產生的危險物質可導致火災爆炸、中毒窒息及化學灼傷等事故。另外，電器設備的使用，易引發觸電事故；高溫設備、高溫物料的存在，容易發生高溫燙傷事故；液氮、液氧等低溫液體的存在，會產生凍傷；皮帶輸送機、風機和壓縮機等轉動，容易發生機械傷害事故；壓縮機等大型機械設備的運轉會產生較強的噪聲傷害等。

表1 煤制甲醇主生產裝置危險物質及其分布

同時，從表1、表2可知，煤制甲醇的危險物質主要分布在主生產裝置及其部位，主要危險有害因素是火災、爆炸、中毒窒息；其次分布在輔助設施及其部位，危險有害因素是灼燙、觸電、機械傷害、高處墜落等。

表2 煤制甲醇輔助設施主要危險物質及其分布

2.2 危險有害因素及危險度分析

由2.1可知，煤制甲醇的危險物質會引起一定的、相應的危險有害因素，根據危險物質性及煤制甲醇裝置的特征分析可得，煤制甲醇危險有害因素有火災爆炸、中毒窒息、灼燙等。其中，火災爆炸及中毒窒息是甲醇生產最為普、嚴重的危險因素，因為操作稍有不慎，甲醇生產系統便會進入空氣或不純物質，進而引發危險，因此對此要予以高度重視。煤制甲醇各單元(部位)危險有害因素及危險度分析，如表3所示。

表3 煤制甲醇各單元(部位)危險有害因素及危險度分析

由表3可以看出，煤制甲醇危險度等級為Ⅰ級的高度危險的各單元(部位)約10余個，相對較多，如氣化、變換、低溫甲醇洗等；危險度等級為Ⅱ級的中度危險的相對較少，有液氧、液氮、液氬儲罐等；只有空分裝置的危險度等級為低度危險[3]。

3 煤制甲醇的安全生產策略

3.1 推進安全風險預控管理體系運行

煤制甲醇中有毒、有害、易燃、易爆物質大量存在，而有效推行風險預控管理理念，強調“預控”原則，建立安全管理組織機構和體系運行機制，可推進安全生產責任全面落實。具體的，可將煤制甲醇安全管理的目標分解，按照“一崗雙責、業務保安、屬地管理”的要求，重點消除危險源等事故內因及人、設備不安全因素等事故外因，并以動態風險預控為核心，以防護性裝置為本質安全保障，內外因相結合，消除安全隱患，預防事故的發生。

3.2 加強對危險化學品的重點監管

危險化學品具有易燃易爆、有毒有害性，我國《危險化學品安全管理條例》已對危險化學品作了明確的處置和管理對策。甲醇生產過程中涉及到的化學原料均為危險化學品，為了避免危險化學品泄露等引發重大安全事故，應提升生產工作人員的安全意識，并對其加強入場一級安全培訓，實現由“要我安全”到“我要安全”的觀念轉變；同時，加大對易發生泄漏的設備及區域加大檢查和監管力度，并根據不同介質安裝相匹配的檢測報警裝置，以此提升廠區監控系統的運行。

3.3 提高生產工藝的自動化控制水平

生產工藝的自動化控制可以在一定程度上減少人的不安全行為的發生，并檢測出設備的不安全狀態、環境的不安全條件等現象，因此，對于煤制甲醇生產工藝而言，提高生產工藝的自動化控制水平可以有效的降低事故發生率。煤氣化爐是煤制甲醇生產工藝的重要環節，可通過設置煤氣化爐緊急停車系統等提升其應急能力；氧化反應釜是氧化工藝的重點監控單元，可通過調節過程氣的蒸汽流量來控制反應器的溫度到最佳；加氫反應釜和氫氣壓縮機是加氫工藝的重點監控單元，可通過控制進料量及溫度調節壓力，控制變換氣溫度及加熱蒸汽進行溫度調節。

3.4 提升安全生產基礎環境建設

我國對煤化工項目廠區及其建設有相關的安全生產標準，煤制甲醇項目屬于高危險煤化工項目，因此廠區整體布置要符合國家安全生產的最高標準，以從廠區建設的源頭來預控安全生產事故的發生。具體的，要根據生產系統、安全、衛生的要求，對分區進行合理規劃；廠房的建筑結構和建筑材料等，要嚴格執行國家相關規定；甲類生產設施如甲醇生產裝置區、儲罐區、裝車平臺等，必須保持相互間的安全防火間距及規范生產操作，為安全生產構建良好的基礎環境。

此外，設置合理的應急救助方案、使用一些性能較好的高端設備、加強對于國家有關方面政策的學習等也是促進煤制甲醇安全生產的適宜措施。

4 結語

甲醇作為一種新型能源，隨著其在眾多領域的廣泛應用，安全生產成為當務之急。因此，對于煤制甲醇的安全生產工作要加強重視，在分析并掌握煤制甲醇生產單元危險性及危險度的基礎上，提升安全生產基礎環境建設，制定科學可行的生產工藝，推進安全風險預控管理體系運行，從人、機、料、法等各方面來提升安全生產能力，為我國煤制甲醇產業的良性發展提供有力保障。