醋酸生产火灾爆炸危险性分析及其消防安全对策
镇江支队扬中大队 陈武斌 2008-07-11
醋酸是一种重要的基本有机化工原料，主要用于制取醋酸乙烯单体（VCM ）、醋酸纤维、聚乙烯醇、醋酸酯等，在染料、香料、医药、农药及粘合剂等方面有着广泛的用途，是近几年来发展较快的基础有机化工产品之一。2008年，我国的醋酸生产能力已达到330万吨左右。随着科技的发展，醋酸生产规模日趋庞大和复杂，生产过程中潜在的火灾爆炸危险性也越来越大。因此，开展醋酸生产工艺过程中的火灾爆炸危险性评价和分析，对于提高企业生产安全和经济效益具有十分重要的现实意义。
一、醋酸生产工艺及反应装置的火灾爆炸危险性
目前，国内外醋酸生产主要采用甲醇低压羰基合成法生产工艺，以一氧化碳和甲醇为原料，在一定的温度和压力条件下，借助催化剂和促进剂的作用，低压羰基合成醋酸。醋酸生产过程中主要反应物料一氧化碳和甲醇的爆炸范围分别为61.5和30.5，爆炸范围都相当宽，爆炸危险度很高，都属于易燃易爆而且爆炸威力较大的物质。醋酸生产反应装置是为实现特定工艺性能所设计或选定的、并能将各种不同性能的众多生产设备有机结合而成的整体系统，其生产反应装置具有以下危险性特点：
（一）醋酸反应装置生产的连续性、操作的集中性以及全流程的自动控制，省掉了许多中间的储存环节，生产的弹性大大减弱，生产线上每一环节的故障都会对全局产生重大影响。
（二）随着现代科学技术的发展，生产工艺原理的不断成熟，醋酸生产越来越趋向于规模大型化、反应装置集中化，并使大量化学物质都处于工艺过程状态，一旦外泄就会造成重大事故，对国家和人民生命财产安全造成严重威胁。譬如醋酸生产造气工艺中，一氧化碳泄露造成人员伤亡的事故以往就比较多见。
（三）醋酸生产工艺绝大部分为密闭式，大量加工过程都在密闭式的反应釜罐和管线中，其内部状况难以直接观察，整个生产情况都要由传感器、变送器输送到控制中心的仪器仪表上的各种压力、流量、温度信号来反映，这对操作、监测工作提出了更高的安全要求。
（四）醋酸生产中有许多副反应发生，有些机理尚不完全清楚，生产条件一旦波动失控就有可能发生严重事故。影响醋酸生产各个工艺参数的干扰因素较多，预先设定的参数值易发生偏移，即使是在自动调节的过程中也会产生失控现象。同时，由于员工的素质差异和人机工程设计欠佳，往往会造成误操作，如看错仪表、开错阀门等。
二、醋酸生产工艺过程中的火灾爆炸类型分析
醋酸生产工艺过程中主要的危险是火灾爆炸，而发生火灾爆炸的类型主要有泄露型和反应失控型两种。
（一）泄露型火灾爆炸。泄露型火灾爆炸是指处理、贮存或输送可燃物质的容器、机械或设备因某种原因而使可燃物质泄露到外部或助燃物进入设备内，遇到点火源后引发的火灾爆炸。醋酸生产过程中最常见的是一氧化碳气体泄露爆炸，而泄露的原因主要有：设备材料性能降低引起的泄露、设备缺陷引起的泄露、以及人为因素引起的泄露，如误操作、违章操作、设备运行维修保养不善等。
（二）反应失控型火灾爆炸。反应失控型火灾爆炸是由于醋酸生产过程中化
学反应放热速度超过散热速度，导致体系热量积累，温度升高，反应速度加快，造成反应产物暴聚，致使反应过程失去控制而引发火灾爆炸事故。在甲醇低压羰基化生产醋酸的反应过程中，如果原料多投或投料速度过快、物料不纯等原因都可能引发剧烈反应，使反应釜内的热量急剧增加。而制冷设备失效、送冷不足、搅拌器故障、搅拌不均匀等，是引起醋酸生产过程中散热不利的主要原因。
醋酸生产反应过程中火灾爆炸事故发生的途径较多，通过编制事故树分析得出，在多个基本原因事件中，反应釜内可燃物质泄露与空气混合达到爆炸极限、反应釜冷却不利是两个最重要的因素，其次是设备材料性能下降、设备缺陷以及其他人为因素导致可燃物料泄露，明火、高温、静电火花、电气火花、撞击火花、雷击火花等原因事件的影响则进一步退后。
三、醋酸企业生产过程中的消防安全对策
（一）消防安全对策原则。根据对醋酸生产工艺过程火灾爆炸危险性分析的结果，应当采取“确保重点危险部位、控制重要基本原因事件”的原则，必须对醋酸反应釜单元给予重点安全保护，投入充分的人力和物力加强安全措施的落实。同时，对于能够引发醋酸反应釜单元火灾爆炸事故发生的最重要的基本原因事件如反应釜冷却不利等因素要进行严格控制，对工艺单元中设备材料性能下降、设备缺陷、明火、撞击火花等基本原因事件按其重要度大小分别进行加强控制，统筹兼顾。此外，还应加强对醋酸反应釜工艺单元的安全监控工作，并制订和落实严格的工作许可证管理制度和作业程序，以防止火灾爆炸事故的发生。
（二）消防安全设计要求。为了保障人身和财产的安全，在醋酸企业防火防爆安全设计中，应贯彻“预防为主，防消结合”的方针，严格按照《建筑设计防火规范》、《石油化工企业设计防火规范》等消防技术标准规范的要求，有针对性地采取防火、防爆措施，防止和减少火灾危害。譬如，醋酸工厂的总平面，应根据工厂的生产流程及各组成部分的生产特点和火灾危险性，结合地形、风向等条件，按功能分区集中布置；醋酸生产设备和管道应根据其内部物料的火灾爆炸危险性和操作条件，设置相应的仪表、报警讯号、自动联锁保护系统或紧急停车措施；醋酸生产企业还应设置与其生产、储存、运输的物料相适应的消防设施和器材，供专职消防人员和岗位操作人员使用。
（三）消防安全操作措施。首先，要防止可燃物质泄露。对醋酸生产工艺中选购的设备，必须选择有资质的厂家生产的合格产品。在生产反应过程中，要防止反应釜的安全附件失灵、阀门失效和罐体损坏等因素导致的CO 气体、甲醇液体泄露。其次，要严格控制火源。罐区内严禁明火，工艺管道内液体原料必须控制流速，禁止使用易产生火花的机械设备和工具，电气设施必须防爆，工艺单元严格按规范要求设置防避雷设施，所有设备和管线均要设置静电接地。第三，要确保制冷效果。要定期检查校验反应系统的各类流量计、调节阀、分析仪、压力表、温度计等仪表和附件，确保完好有效。对制冷系统在生产反应过程中的运行状况，要加强检查维护，同时应有制冷备用系统，确保工艺单元生产中的制冷安全。
（四）消防安全管理措施。由于醋酸生产工艺过程中的复杂性，操作人员较易出现失误，所以企业要严格按照有关国家标准和行业标准配置科学的、可靠的自动化控制系统，制定完善切实可行的消防安全管理制度和操作规程，以杜绝和减少因为人为失误行为导致火灾爆炸事故发生的可能性。要按照国家、省、市及行业主管部门的有关规定，配备必要的安全卫生监测仪器及现场急救设备，并宜就近于厂区设立救护站或卫生所，以利于事故中受伤害的人员及时得到有效的救
治。此外，还应经常加强对作业人员的生产操作技能、安全防护和事故应急处理等方面的教育和培训。尤其是醋酸反应工段的作业人员，应当受到严格的消防安全培训，他们必须经过消防安全培训合格后持证上岗，熟悉醋酸生产工艺过程，具有高度的责任心，具备预防和处理醋酸生产过程中火灾爆炸险情的能力，并能对出现的紧急事故迅速做出及时的反应和正确的处置。
醋酸生产火灾爆炸危险性分析及其消防安全对策
镇江支队扬中大队 陈武斌 2008-07-11
醋酸是一种重要的基本有机化工原料，主要用于制取醋酸乙烯单体（VCM ）、醋酸纤维、聚乙烯醇、醋酸酯等，在染料、香料、医药、农药及粘合剂等方面有着广泛的用途，是近几年来发展较快的基础有机化工产品之一。2008年，我国的醋酸生产能力已达到330万吨左右。随着科技的发展，醋酸生产规模日趋庞大和复杂，生产过程中潜在的火灾爆炸危险性也越来越大。因此，开展醋酸生产工艺过程中的火灾爆炸危险性评价和分析，对于提高企业生产安全和经济效益具有十分重要的现实意义。
一、醋酸生产工艺及反应装置的火灾爆炸危险性
目前，国内外醋酸生产主要采用甲醇低压羰基合成法生产工艺，以一氧化碳和甲醇为原料，在一定的温度和压力条件下，借助催化剂和促进剂的作用，低压羰基合成醋酸。醋酸生产过程中主要反应物料一氧化碳和甲醇的爆炸范围分别为61.5和30.5，爆炸范围都相当宽，爆炸危险度很高，都属于易燃易爆而且爆炸威力较大的物质。醋酸生产反应装置是为实现特定工艺性能所设计或选定的、并能将各种不同性能的众多生产设备有机结合而成的整体系统，其生产反应装置具有以下危险性特点：
（一）醋酸反应装置生产的连续性、操作的集中性以及全流程的自动控制，省掉了许多中间的储存环节，生产的弹性大大减弱，生产线上每一环节的故障都会对全局产生重大影响。
（二）随着现代科学技术的发展，生产工艺原理的不断成熟，醋酸生产越来越趋向于规模大型化、反应装置集中化，并使大量化学物质都处于工艺过程状态，一旦外泄就会造成重大事故，对国家和人民生命财产安全造成严重威胁。譬如醋酸生产造气工艺中，一氧化碳泄露造成人员伤亡的事故以往就比较多见。
（三）醋酸生产工艺绝大部分为密闭式，大量加工过程都在密闭式的反应釜罐和管线中，其内部状况难以直接观察，整个生产情况都要由传感器、变送器输送到控制中心的仪器仪表上的各种压力、流量、温度信号来反映，这对操作、监测工作提出了更高的安全要求。
（四）醋酸生产中有许多副反应发生，有些机理尚不完全清楚，生产条件一旦波动失控就有可能发生严重事故。影响醋酸生产各个工艺参数的干扰因素较多，预先设定的参数值易发生偏移，即使是在自动调节的过程中也会产生失控现象。同时，由于员工的素质差异和人机工程设计欠佳，往往会造成误操作，如看错仪表、开错阀门等。
二、醋酸生产工艺过程中的火灾爆炸类型分析
醋酸生产工艺过程中主要的危险是火灾爆炸，而发生火灾爆炸的类型主要有泄露型和反应失控型两种。
（一）泄露型火灾爆炸。泄露型火灾爆炸是指处理、贮存或输送可燃物质的容器、机械或设备因某种原因而使可燃物质泄露到外部或助燃物进入设备内，遇到点火源后引发的火灾爆炸。醋酸生产过程中最常见的是一氧化碳气体泄露爆炸，而泄露的原因主要有：设备材料性能降低引起的泄露、设备缺陷引起的泄露、以及人为因素引起的泄露，如误操作、违章操作、设备运行维修保养不善等。
（二）反应失控型火灾爆炸。反应失控型火灾爆炸是由于醋酸生产过程中化
学反应放热速度超过散热速度，导致体系热量积累，温度升高，反应速度加快，造成反应产物暴聚，致使反应过程失去控制而引发火灾爆炸事故。在甲醇低压羰基化生产醋酸的反应过程中，如果原料多投或投料速度过快、物料不纯等原因都可能引发剧烈反应，使反应釜内的热量急剧增加。而制冷设备失效、送冷不足、搅拌器故障、搅拌不均匀等，是引起醋酸生产过程中散热不利的主要原因。
醋酸生产反应过程中火灾爆炸事故发生的途径较多，通过编制事故树分析得出，在多个基本原因事件中，反应釜内可燃物质泄露与空气混合达到爆炸极限、反应釜冷却不利是两个最重要的因素，其次是设备材料性能下降、设备缺陷以及其他人为因素导致可燃物料泄露，明火、高温、静电火花、电气火花、撞击火花、雷击火花等原因事件的影响则进一步退后。
三、醋酸企业生产过程中的消防安全对策
（一）消防安全对策原则。根据对醋酸生产工艺过程火灾爆炸危险性分析的结果，应当采取“确保重点危险部位、控制重要基本原因事件”的原则，必须对醋酸反应釜单元给予重点安全保护，投入充分的人力和物力加强安全措施的落实。同时，对于能够引发醋酸反应釜单元火灾爆炸事故发生的最重要的基本原因事件如反应釜冷却不利等因素要进行严格控制，对工艺单元中设备材料性能下降、设备缺陷、明火、撞击火花等基本原因事件按其重要度大小分别进行加强控制，统筹兼顾。此外，还应加强对醋酸反应釜工艺单元的安全监控工作，并制订和落实严格的工作许可证管理制度和作业程序，以防止火灾爆炸事故的发生。
（二）消防安全设计要求。为了保障人身和财产的安全，在醋酸企业防火防爆安全设计中，应贯彻“预防为主，防消结合”的方针，严格按照《建筑设计防火规范》、《石油化工企业设计防火规范》等消防技术标准规范的要求，有针对性地采取防火、防爆措施，防止和减少火灾危害。譬如，醋酸工厂的总平面，应根据工厂的生产流程及各组成部分的生产特点和火灾危险性，结合地形、风向等条件，按功能分区集中布置；醋酸生产设备和管道应根据其内部物料的火灾爆炸危险性和操作条件，设置相应的仪表、报警讯号、自动联锁保护系统或紧急停车措施；醋酸生产企业还应设置与其生产、储存、运输的物料相适应的消防设施和器材，供专职消防人员和岗位操作人员使用。
（三）消防安全操作措施。首先，要防止可燃物质泄露。对醋酸生产工艺中选购的设备，必须选择有资质的厂家生产的合格产品。在生产反应过程中，要防止反应釜的安全附件失灵、阀门失效和罐体损坏等因素导致的CO 气体、甲醇液体泄露。其次，要严格控制火源。罐区内严禁明火，工艺管道内液体原料必须控制流速，禁止使用易产生火花的机械设备和工具，电气设施必须防爆，工艺单元严格按规范要求设置防避雷设施，所有设备和管线均要设置静电接地。第三，要确保制冷效果。要定期检查校验反应系统的各类流量计、调节阀、分析仪、压力表、温度计等仪表和附件，确保完好有效。对制冷系统在生产反应过程中的运行状况，要加强检查维护，同时应有制冷备用系统，确保工艺单元生产中的制冷安全。
（四）消防安全管理措施。由于醋酸生产工艺过程中的复杂性，操作人员较易出现失误，所以企业要严格按照有关国家标准和行业标准配置科学的、可靠的自动化控制系统，制定完善切实可行的消防安全管理制度和操作规程，以杜绝和减少因为人为失误行为导致火灾爆炸事故发生的可能性。要按照国家、省、市及行业主管部门的有关规定，配备必要的安全卫生监测仪器及现场急救设备，并宜就近于厂区设立救护站或卫生所，以利于事故中受伤害的人员及时得到有效的救
治。此外，还应经常加强对作业人员的生产操作技能、安全防护和事故应急处理等方面的教育和培训。尤其是醋酸反应工段的作业人员，应当受到严格的消防安全培训，他们必须经过消防安全培训合格后持证上岗，熟悉醋酸生产工艺过程，具有高度的责任心，具备预防和处理醋酸生产过程中火灾爆炸险情的能力，并能对出现的紧急事故迅速做出及时的反应和正确的处置。