甲醛生產火災爆炸危險性及安全策略分析

王 輝

（河南開祥精細化工有限公司，河南義馬 472300）

1 甲醛生產的主要工藝

從當前甲醛生產情況來看，選擇使用DBW工藝的情況較多，將甲醇和空氣混合預熱后在鐵鉬催化劑作用下反應生產甲醛，經吸收塔多層吸收，生成50%濃度甲醛溶液，具體工藝流程如圖1所示。

圖1 甲醛生產工藝流程

空氣經過空氣風機加壓至45kPa，與循環氣混合經循環風機加壓至75kPa，進入反應器出口冷卻器。甲醇經過預熱器加熱至60℃進入反應器出口冷卻器。兩者在反應器出口冷卻器混合并被加熱至160℃，進入反應器，在260℃環境下，經鐵鉬催化劑催化氧化反應生成甲醛，并放出大量熱量，反應后的甲醛混合氣體，進入反應器出口冷卻器換熱冷卻，最終進入吸收塔，經過6層塔盤吸收，在塔底形成50%濃度的甲醛溶液，后采出至甲醛罐儲存。未被吸收的甲醛氣、空氣等混合氣體，一部分循環至循環風機入口繼續循環使用，一部分進入尾氣轉化器，在尾氣轉化器內，尾氣中甲醇、甲醛、一氧化碳、甲酸等有機物經鉑鈀催化劑氧化轉化為二氧化碳、水，最終放空至大氣中。

2 甲醛生產中存在的主要火災爆炸危險

2.1 生產原材料容易發生燃燒爆炸

甲醇是重要的生產原材料，但甲醇是一種非常容易揮發的氣體，屬于甲類火災危險性物質，若在甲醛生產的過程中，沒有將甲醇儲存好，或者出現了甲醇泄漏的情況，均有可能導致燃燒甚至爆炸的危險。甲醇通過甲醇預熱器后，甲醇會轉變為蒸汽，這個過程中不能出現泄漏，若出現了泄漏的問題，由于進料管中的壓力相對較大，蒸汽會在壓力的作用下噴出，噴出的過程中，遇到明火或者產生了靜電，容易發生火災。在空氣和氣態甲醇混合之后，會形成爆炸性混合氣體，在遇到了火花、高溫或者明火的情況下，發生燃燒、爆炸的概率非常大。

甲醇在氣態的情況下，爆炸的速度非常快，其產生的火焰溫度超過了1 000℃，通常情況下，1m3的甲醇若完全燃燒，燃燒產生的熱量可超過萬千焦，爆炸過程中形成的沖擊波超壓等同于同能量TNT炸藥產生的超壓。因為燃燒熱值非常大，爆炸的速度也非常快，在一瞬間整個化學反應就會結束，破壞性非常強。

2.2 氧化反應溫度高，產生的熱量非常大

空氣和甲醇氣體混合后，在反應器中發生脫氫反應與氧化反應，整個過程中溫度超過了300℃，屬于強放熱反應，隨著反應的進行，反應器的豎向會有較大的溫度差，在催化劑的某一位置會產生最高溫度，也就是熱點，隨著熱點溫度的增加，催化劑的催化效果也會升高，加劇反應，甚至會出現飛溫問題。與反應器換熱的載體是聯苯、聯苯醚導熱油，若導熱油液位處于正常液位，反應產生的熱量能及時被帶走。若導熱油液位過低或過高，導致反應器床層溫度不能及時帶走，可能產生飛溫，火災爆炸事故發生的概率隨之增加。在反應過程中，甲醇與氧氣的摩爾比必須控制好，嚴禁出現超溫的情況。在溫度不斷提升的狀態下，反應速度也隨之增加，轉化率提升明顯，反應過程中放出的熱量也會隨之增加，若不能將反應熱及時移走，溫度控制的效果就會隨之下降，飛溫的情況就會隨之發生。

2.3 各種類型的副反應較多，增加了火災發生概率

在生產甲醛時，超過98%的甲醇發生了氧化反應，剩余的2%左右的甲醇參與到了深度氧化或者燃燒反應中，產生了氫氣、甲烷、水、一氧化碳、二氧化碳等，這些均是放熱反應，整個過程產生的總熱量較多，飛溫出現的概率也隨之增加，在溫度達到了甲醛自燃點，就會發生燃燒爆炸。

2.4 反應器進出口混合氣具有較強爆炸性

從甲醛的生產實踐來看，一般情況下，將空氣和甲醇的體積比控制在0.5左右，在這個比例下，雖然并沒有在爆炸的范圍內，但是若出現了操作偏差的問題，例如氧醇比例偏低，則反應進入到爆炸極限范圍內的概率就會增加。在反應器與過熱器之間，包含有空氣、甲醇兩種氣體，屬于爆炸性混合物。在反應器的出口位置存在氧氣、甲烷、一氧化碳、甲醛及甲醇等成分，也屬于爆炸性混合物。

3 甲醛生產火災爆炸危險防范措施

3.1 嚴格防止反應物料泄漏

在具體實施的過程中，對于甲醛生產管理制度進行完善，從制度的層面實現對各項反應物料的有效控制。在完善時，企業應當針對自身甲醛生產中使用到的各類物質的實際特點，結合企業甲醛生產的新情況、新變化，找尋當前運行中存在的薄弱環節，針對性進行制度完善，確保各個環節物料使用均處于可控范圍內。

3.2 對氧化單元反應物料爆炸危險性進行較好抑制

針對氧化單元反應物料爆炸危險性較好的實際，對整個過程中反應物料的爆炸性進行針對性的抑制非常關鍵。在具體實施的過程中，技術人員應當對空氣、甲醇等組成的混合氣體的比例設定操作范圍，設置聲光連鎖報警，確保氧化反應在爆炸的極限內開展。

3.3 嚴格防止出現明火

明火是導致甲醛生產過程中事故發生的重要原因，為了降低甲醛生產過程中火災爆炸發生的概率，必須強化對明火管理。在具體實施時，對甲醛生產過程中的各項安全生產管理制度進行全力梳理，結合甲醛生產實際，對安全生產管理制度進行針對性的完善，找出其中存在的薄弱環節，從體制機制的角度實現管理制度的完善，為高質量開展安全生產管理提供制度支撐。

3.4 科學配置防火裝置及安全保護裝置

在甲醛的生產過程中，氧化單元是最容易出現火災爆炸的環節，全面做好這個環節的安全防護非常關鍵。在具體實施的過程中，技術人員應當在反應器床層溫度及出口溫度設置連鎖報警系統，在反應系統設置氧含量連鎖報警系統，反應系統設置壓力連鎖報警系統，在反應器頂部設置爆破片。當出現異常情況時，安全防護裝置及時進行聲光報警提示操作人員進行工藝調整，緊急狀態下連鎖停車，保護裝置人員、設備安全。設置爆破片可以在事故狀態下釋放泄壓，可以有效預防更大范疇內火災爆炸事故的發生。

3.5 全面強化對操作人員的培訓管理

甲醇氧化制甲醛是重點監管的化工工藝，操作人須取得氧化工藝資格證方可上崗作業。在具體的操作過程中，應當注重理論培訓和實踐培訓相結合，在理論培訓時，在采用傳統的授課模式進行人員培訓之外，還應當將座談、講座等應用到理論培訓中，借助優秀人員現場授課的方式，加強對操作人員的培訓力度，滿足理論培訓實際需求。同時，還應當適當將實踐培訓加入到其中，實踐培訓可選擇采用對外交流等方式，讓操作人員能夠第一時間接觸到當前較為先進的操控技術規定，不僅能夠增強操作人員對相關理論的認可度，同時還可以讓操作人員更為深入地感受到各項技術規定的先進性，這對于提升操作人員的整體水平非常關鍵。

4 結束語

綜上分析，全面做好甲醛生產過程安全性防護，對于提升甲醛生產質效有著非常重要的作用，但是從當前很多企業生產甲醛的情況來看，在很多方面還存在明顯的安全性問題，容易引發火災爆炸的概率仍舊相對偏高，因此，甲醛生產企業應全面認識到確保甲醛安全生產的重要性，對甲醛生產中可能存在的風險進行分析、排查，并切實采取針對性的措施，全面降低甲醛生產過程中火災爆炸發生概率，做到防患于未然，確保甲醛生產的安全性。