寧東化工基地甲醛生產危險因素分析及預防

王惠娥，賈 薇，趙彩云，李 霞

（寧夏工商職業技術學院能源化工學院，寧夏 銀川 750021）

1 我國甲醛生產及使用現狀

甲醛俗稱蟻醛。是重要的化工原料之一。甲醛在我國廣泛應用于石油工業、化工、紡織、醫藥、農藥、輕工等各個領域，甲醛在紡織業、木材加工、防腐工程、食品行業、中有著無可取代的作用。

圖1 甲醛行業產能

由圖1看出，在2014年之前，我國甲醛消費一直處于直線增長的態勢，2014年后處于一個水平階段。2018年我國總計甲醛生產企業500家，占了全球產能的半壁江山達到55%。

圖2是我國甲醛消費結構。

圖2 我國甲醛消費結構示意圖

由圖2看出，甲醛在化工領域用途極廣。我們生活的方方面面都離不開甲醛。最早在德國甲醛生產實現了工業化，它的生產方法歷經了以液化石油氣為原料的甲醇空氣氧化法→非催化氧化法→二甲醚氧化法→甲縮醛氧化法→甲烷氧化法等。

目前，全球甲醛生產采用甲醇氧化法占到90%以上。寧東甲醛生產也采用此法，該生產工藝是以煤氣化得到的甲醇為原料，再經催化氧化、脫氫二制造出甲醛。

甲醛屬于易燃、易爆有毒化學品[2-3]，所以，為此必須實現甲醛的安全生產。

2 甲醛生產危險有害因素分析

甲醇為原料生產甲醛工藝簡述：由煤炭氣化得到的甲醇做為原料，經計量進入甲醇蒸發器。甲醇氣化后進人混合器與空氣（氧氣）混合，加入一定量水蒸氣。經過加熱器。甲醇、水蒸氣和空氣混合氣體加熱到320℃后進入反應器，在320～350℃時在催化劑作用下轉化為甲醛氣體。甲醛冷卻后經過多級吸收。最后不能吸收的尾氣經塔頂排出。甲醛生產主要化學反應如下：

2CH3OH+O2→2HCHO+2H2O

關于系統工程素養問題，我只想開個頭，這個問題很大、很復雜，需要深入的研究，對系統工程人才培養、系統工程研究和實踐以及系統工程活動提供一些參考。

甲醛生產中要適時注意安全防范[4-6]，就要明白生產中的危險物質及危險生產環節。

2.1 有害物質

1）甲醇。甲醇化學分子式為 CH3OH，分子量32.04，沸點64.7℃。甲醇是在木材干餾中首先發現，所以也俗稱“木醇”或“木精”，其結構屬于飽和一元醇，是醇類中最簡單的，通常狀態下是易揮發液體。人口服最小劑量 100mg/kg體重就會引起中毒，經從口部攝入達到0.3～1g/kg可以致人死亡。甲醇可以麻醉人的中樞神經，使人神經衰弱，功能失調。甲醇對動人的視網膜、視神經有選擇性傷害，會引起視覺模糊，計量嚴重時致人失明。甲醇會引起人代謝性酸中毒，這會導致出現二氧化碳的結合力下降、使人呼吸急速等。

甲醇系易燃易爆品，隸屬甲類火災危險性物質。甲醇爆炸上線為36.5%，爆炸下限為6%，自燃溫度為436℃，燃燒熱726.51 kJ/mol，甲醇的最高濃度（氣態）不能超過50 mg/m3，1m3甲醇完全燃燒，熱量高達數萬千焦，若發生爆炸，其產生的沖擊波超壓等同于同能量的TNT爆炸產生的超壓。破壞性特別強。

2）甲醛。無色有刺激性氣體，化學分子式為HCHO，當達到零下19℃時就可以得到液體甲醛。甲醛具有毒性，濃度低時會對人的口腔粘膜、眼睛、呼吸道和皮膚有強烈刺激性；甲醛蒸氣一旦接觸，會引起角膜炎、結膜炎、支氣管炎、鼻炎等；嚴重時會發生喉部痙攣、喉部水腫甚至肺炎等。甲醛對人的皮膚有刺激作用，也可致敏，造成皮炎；甲醛濃溶液會導致皮膚凝固性壞死。若誤服會灼傷人的口腔和消化道，會致使胃腸臟器穿孔、腎臟和肝臟損傷，嚴重者會出現休克。如果長期接觸低濃度甲醛，也會使人有輕度咽喉、眼、鼻刺激，使人皮膚皸裂或干燥，甚至指甲軟化等。

甲醛系強還原劑，空氣與甲醛蒸氣會形成爆炸性混合物，不慎遇明火、強熱會引起燃燒甚至爆炸，甲醛爆炸上線為73%。

3）尾氣。甲醇生產甲醛的過程中，會產生大量尾氣，其主要成分有 CO、CH4、H2、CH3OH、CH2O等氣體，都屬于易燃易爆品，容易發生爆炸，而爆炸造成的危害根據這些尾氣成分含量的變化而發生大的變化。

2.2 甲醛生產中的主要危險有害因素分析

甲醛生產中甲醇以蒸汽形式與空氣混合，進入氧化器，使其進行催化氧化反應及脫氫反應，甲醛生產反應器是固定床反應器，在620℃～650℃反應溫度，屬于強放熱反應。床層溫度受傳熱速率的影響，反應器內溫差較大，溫度的不穩定，會導致燃燒或爆炸事故。反應容器內一定要控制好甲醇、氧氣及水蒸氣的配比，防止反應不穩定造成高溫。導致難以控制溫度，繼而引發爆燃事故。甲醛生產中主要危險因素具體分析：

l）儲存運輸。在甲醛的生產運行過程中，甲醇、甲醛等易燃易爆危險品的儲存運輸不當會造成事故，如法蘭、管道等連發生泄漏，裝置摩擦產生靜電、不慎的明火等，都會引發意外的燃燒爆炸事故。

2）開車階段。煤化工產出的甲醇原料，其經蒸發器后變成甲醇蒸氣，當空氣和甲醇蒸汽混合時容易形成爆炸性混合體系，準確掌握設備容器內甲醇濃度、是否進行吹掃置換等，使醇氧比避開爆炸極限范圍，否則，開車點火時會發生爆燃事故。

3）冷卻階段。生產時若冷卻不到位或冷卻中斷，會造成反應裝置溫度超限，會造成原料氣從反應器的氣相管到過濾器時，可能造成燃燒或爆炸事故。

4）設備問題。由于生產裝置的材質、安裝缺陷、維護保養不到位、安全閥出現問題等，從而導致設備容器泄漏，泄漏物如果沒有及時處理，會造成人員的意外中毒，如遇明火會發生爆燃事故。

5）停車階段。在甲醛生產中，一般是連續生產，如遇大修或檢修，才會出現停車。停車后要對生產系統、槽罐及塔未用惰性氣體進行徹底置換，沒有經過檢驗，便開始檢修系統動火等，不遵守規定辦理動火手續，進塔人因電氣設備高溫或檢修時電焊產生電火花，造成灼傷、中毒乃至爆炸事故。

6）尾氣問題。其主要成分CO(一氧化碳)、CH4(甲烷)、H2(氫)、CH3OH(甲醇)、CH2O(甲醛)等，其都屬于易燃易爆品、有些物質具有有毒有害等特點，尾氣處置不當會發生高溫灼燙、中毒、使人窒息甚至火災及爆炸等事故。

3 甲醛生產安全預防

分析研究甲醛生產的各環節。如對生產管理、物料輸運、生產裝置、工藝流程等可能出現的危險及危險發生后造成的后果，仔細甄別生產中潛在的安全隱患，確定甲醛生產過程中的主要危險因素，得出這些危險因素導致事故發生的誘因，再針對甲醛生產過程，提出防范措施。

寧東甲醛生產以甲醇為原料生產甲醛，以甲醛等為共聚單體，在催化劑及其他輔助添加劑的作用下聚合成共聚甲醛，經研磨、離心分離、過濾、干燥、再干燥等等，得到最終產品共聚甲醛。在這一整套的生產過程中，主要危險及危害因素很多，如：噪聲、高溫灼燙、中毒、腐蝕、燃燒/爆炸危險等。具體預防措施如下：

1）首先從人下手預防。企業安全教育必須遵循全員原則。在嚴格遵守入廠職工的幾級安全教育的基礎上。安全教育的對象要擴大，不僅包括企業各級領導、企業職工，還要包括企業所有職工家屬以及臨時參訪人員的安全教育，要做到安全教育無死角。

2）儲存運輸預防事項。甲醛生產過程中的物質多屬于易燃易爆品，要儲存在遠離火源熱源、通風良好、陰涼的專用倉庫，倉庫內溫度不宜超過37℃，容器保持密封。要與酸類、強氧化劑、堿金屬等分類存放，切忌一庫混儲。采用防爆型的照明、通風設備。庫區應備有事故發生時必要的處置設備。運輸要遵守國家易燃易爆品運輸管理規定。運輸時要按公安部門報備的規定路線行駛，勿在人口稠密區和居民區停留，運輸途中應做好防曬、防高溫、防雨淋措施，運輸中途停留時要做好警戒。裝運機械設備和裝卸工具必須防靜電且不易產生火花。嚴禁使用水泥船、木船散裝運輸。

3）開車預防事項。嚴格控制甲醇蒸氣和空氣的濃度，對設備及時進行吹掃置換工作，使醇氧比避開爆炸極限的范圍。生產中采用甲醇在原料中的濃度高于爆炸區域上限的方法，氧醇比等采用自動化儀表自動調節主要工藝參數，避免人工遺誤。

4）甲醛生產冷卻環節。生產時要保證冷卻到位，切不可造成冷卻中斷，溫度的檢測和控制采用自動檢測系統，冷卻中斷要有防范措施，溫度超標要及時報警。

5）設備問題的預防措施。設備采購和制造時要達標，保證生產裝置的材質，設備安裝要請專業的安裝公司，避免安裝缺陷，設備保養維護要按規程，保養要到位，對設備閥門、安全閥等要及時檢查，進行排查，如出現問題要及時解除。否則，因設備容器泄漏沒及時處理造成人員的意外中毒，甚至遇明火發生爆燃事故等。總之，盡量使用防爆型設備。

6）廠房結構措施。在蒸發→氧化→吸收工序環節，生產廠房要采用半敞開結構，使有毒有害氣體不會發生積聚，即使有泄漏也可以即使散去，避免人員中毒或更大事故的發生。

7）尾氣問題的預防。其主要成分CO(一氧化碳)、CH4(甲烷)、H2(氫)、CH3OH(甲醇)、CH2O(甲醛)等，都有易燃易爆品、有毒有害等特點，所以在生產各個環節有產生，就要及時回收，及時除去。處置不當，會導致高溫灼燙、中毒等殘局，更甚著會造成更大的火災爆炸事故。

8）停車階段。在甲醛生產中，一般是連續生產，如遇大修或檢修，才會出現停車。停車后要對槽罐、塔以及生產系統用惰性氣體進行徹底置換。經過檢驗，開始檢修要按規定辦理動火手續。進塔人也要遵守進塔安防規定。以避免因高溫或電氣設備檢修電焊產生的電火花造成灼傷、中毒乃至爆炸事故。

9）防高溫措施。整個生產系統在夏季高溫時，要做好必要的防高溫措施。其中，要采用槽外噴淋冷卻將甲醇貯槽冷卻，減少揮發，原料貯槽、輸運管線要設置防靜電裝置。

4 結語

本文針對甲醇生產甲醛流程，對其危險及有毒有害物質進行了分析，淺顯的總結了甲醛生產過程的安全風險點點，也提出了相應的預防措施。1）全員安全教育的理念要貫穿企業生產的始終，也是企業安全生產的基石。只有全方位的重視安全教育，人人眼里有安全，才可以做到企業生產安全無死角。2）危險點的找尋方法針對生產過程的特點。以甲醇為原料生產甲醛，無論是原料還是產物都屬于一級危險物品，在其生產的過程中，有機物的生產會產生大量的副產物，這些輔助產物也屬于易燃易爆品，都要進行妥善處理。3）針對風險點提出相應的防范措施是安全生產管理的基礎，有的放矢。預防措施才有血有肉，對癥下藥才會制定出合理的安全預防措施。為企業安全生產保駕護航。