碳酸二甲酯是種用途廣泛的有機合成原料，它的低毒性、良好的溶解性、高含氧量使其可以作為重要的化工原料、綠色有機溶劑和高辛烷值油品添加劑，井可替代某些劇毒的化工原料進行綠色工藝生產，近年來越來越受到重視。

　　本文主要對碳酸二甲酯生產裝置所涉及到的危險化學品進行危險性分析，確定生產企業在其生產過程中的危險點和危險源。

　　一、工藝流程簡介

　　1 CO2精制

　　CO2原料氣經壓縮機加壓至0.8MPa后進入脫硫裝置，除去其中所含的SO2，然后進入預處理系統除去原料氣中所含的水分、微量高沸點烴類及有機物。凈化后的氣體回到壓縮機二段入口繼續加壓至4.0MPa，冷凝后進入低溫精餾系統，通過提純塔得到純度為99.99%的液體CO2產品。

　　2.碳酸丙烯酯合成

　　液體CO2經加熱器汽化并加熱后與原料環氧丙烷按一定比例進入第一反應器進行反應，反應第二階段在第二反應器中完成，反應熱由冷排移走。從第二反應器出來的粗品碳酸丙烯酯冷卻后進入粗品罐，粗品靠真空進入蒸餾塔進行提純，蒸餾塔底部的回收液循環使用，頂部蒸氣冷凝后即為成品。丙碳成品由成品泵送至丙碳貯罐。

　　3.碳酸二甲酯的合成及精制

　　原料甲醇、碳酸丙烯酯和催化劑按一定比例混合計量后，進入反應精餾塔(T1)中進行反應。反應精餾塔下段為提餾段，中間段為反應段，上段為精餾段。T1塔頂餾分為碳酸二甲酯和甲醇共沸物，經冷凝器冷凝后，部分回流至反應精餾塔，另一部分送至加壓精餾塔(T4)，在一定條件下進行精餾，T4塔釜為碳酸二甲酯粗品，再經碳酸二甲酯精餾塔(T6)精餾后，塔頂得產品純度為99.5%的碳酸二甲酯產品；加壓精餾塔(T4)塔頂主要為甲醇和碳酸二甲酯共沸物，經冷凝后進入常壓精餾塔(T3)進行精餾，塔釜餾分甲醇一部分去精餾塔(T1)，另一部分作為原科甲醇返回系統。T3塔頂餾分為碳酸二甲酯和甲醇的共沸物，冷凝后送至加壓精餾塔(T4)。反應精餾塔(T1)塔釜餾分丙二醇、甲醇，經泵送至甲醇回收塔(T2)，塔頂餾分冷凝后回到反應精餾塔(T1)塔釜，T2塔釜餾分經泵送至丙二醇精餾塔(T5)，進一步提純1，2一丙二醇，副產品1，2-丙二醇送至罐區。

 

　　圖1 碳酸二甲酯生產工藝流程圈

　　二、主要危險因素辨識分析

　　1.火災爆炸危險性

　　(1)物料的火災爆炸危性

　　裝置生產所用原科、中間產品及產品多數屬于可燃液體如環氧丙烷、甲醇、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯及丙二酵。在生產過程中物料溫度高于其閃點，如果可燃液體從工藝設備、管線泄漏到空氣中，遇明火則極易導致燃燒和爆炸事故。

　　①環氧丙烷

　　環氧丙烷屬于第3.1類低閃點易燃液體，為甲類火災危險性物質。遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險。與鐵、錫、鉛的無水氯化物，鐵、鋁的過氧化物以及堿金屬氫氧化物等催化劑的活性表面接觸能聚合放熱，使容器破裂。遇氨水、氯磺酸、鹽酸、氟化氫、硝酸、硫酸、發煙硫酸猛烈反應，有爆炸危險。環氧丙烷的危規號是31032，UN編號：1280。

　　②甲醇

　　甲醇屬于第3.2類中閃點易燃液體，為甲類火災危險性物質。易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱能引起燃饒爆炸。與氧化劑接觸發生化學反應或引起燃燒。在火場中，受熱的容器有爆炸危險。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴散到相當遠的地方，遇明火會引起回燃。甲醇的危規號為32058，UN編號：1230。

　　③二氧化碳

　　二氧化碳屬于第2.2類不燃氣體。危險特性：遇高熱，容器內壓增大，有開裂和爆炸的危險。原料二氧化碳以液體狀態儲存。危規號為22019，UN編號：1013。

　　④碳酸二甲酯

　　碳酸二甲酯屬于第3.2類中閃點易燃液體，沸點為90~91℃，微溶于水，溶于有機溶劑，為甲類火災危險性物質。易燃，遇明火、高熱燃燒。在火場中，受熱的容器有爆炸危險。危規號為32157，UN編號1161。

　　⑤丙二醇

　　丙二醇屬于丙類火災危險性物質。可燃，溫度高于99℃時可能生成其蒸氣與空氣的爆炸混合物。與強氧化劑發生反應，引起著火和爆炸。

　　⑥碳酸丙烯酯(中間產品)

　　碳酸丙烯酯為可燃液體，屬丙類火災危險性物質。

　　⑦氨

　　氨制冷機組使用氨作為制冷劑。氨屬于乙類火災危險性物質。與空氣混合能形成爆炸性混合物。遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氟、氯等接觸會發生劇烈的化學反應。若遇高熱，容器內壓增大，有開裂和爆炸的危險。氨為第2.3類有毒氣體，危規號為23003，UN編號：1005。

　　⑧導熱油

　　導熱油為可燃液體，屬丙類火災危險性物質。

　　⑨燃料氣

　　燃料氣是具有火災爆炸危險性的甲類火災危險性物質。

　　本裝置的原料、產品多數具有易燃易爆性質。因此，從原料輸送、生產到產品儲存，火災、爆炸是主要危險因素。物料火災危險特性見表1。表1 物料火災危險特性

 

　　(2)主要生產設備火災危險性

　　①反應器及塔類設備

　　該裝置碳酸丙烯酯的合成設備為第一反應器、第二反應器和蒸發器，碳酸二甲酯的生產設備為反應精餾塔、甲醇回收塔、常壓精餾塔、加壓精餾塔、丙二醇精餾塔、碳酸二甲酯精餾塔。

　　a.第一反應器

　　在第一反應器中，原料二氧化碳、環氧丙烷在8.5MPa、220℃下進行反應，生成碳酸丙烯酯。該反應器操作壓力高，介質環氧丙烷易燃易爆，危險性大，為甲類火災危險性物質，按《石油化工企業設計防火規范》(CB50160-92)的規定，第一反應器屬于甲類火災危險性設備。

　　b.第二反應器

　　在第二反應器中，少量未完全反應的物料進一步反應完全。反應器操作溫度為180℃，操作壓力為8.5MPa。由于環氧丙烷為甲類火災危險性物質，按《石油化工企業設計防火規范》(GB50160-92)的規定，第二反應器屬于甲類火災危險性設備。

　　c.碳酸丙烯酯蒸餾塔

　　反應液從第二反應器出來冷卻后，進入粗酯罐，粗品進入蒸餾塔中。蒸餾塔內操作溫度為150℃，真空狀態。碳酸丙烯酯為丙類火災危險性物質，按《石油化工企業設計防火規范》(GB50160-92)的規定，碳酸丙烯酯蒸發器屬于丙類火災危險性設備。

　　d.反應精餾塔(T1)

　　在反應精餾塔中，碳酸丙烯酯與甲酵進行反應，反應溫度塔底為75℃，塔頂為64℃，反應壓力為常壓。物料碳酸二甲酯、甲醇為甲類火災危險性物質，按《石油化工企業設計防火規范》(GB50160-92)的規定，反應精餾塔屬于甲類火災危險性設備。

　　e.加壓精餾塔(T4)

　　反應精餾塔塔頂餾分碳酸二甲酯與甲醇的共沸物經冷凝進入加壓蒸餾塔加壓分離。塔內塔底操作壓力為1.0MPa，塔頂為1.1MPa，塔底操作溫度為150℃，塔頂為110℃。物料碳酸二甲酯、甲醇為甲類火災危險性物質，按《石油化工企業設計防火規范》(GB50160-92)的規定，加壓精餾塔屬于甲類火災危險設備。

　　f.甲醇同收塔(T2)

　　T1塔釜餾分丙二醇、甲醇經泵送至甲醇回收塔中，塔內操作溫度為86.7℃，常壓分離。塔頂餾分為大部分回收的甲醇，甲醇為甲類火災危險性物質，按《石油化工企業設計防火規范》(GB50160-92)的規定，甲醇回收塔屬于甲類火災危險設備。

　　g.碳酸二甲酯精餾塔(T6)

　　加壓精餾塔塔釜所得的碳酸二甲酯粗品進入產品精制塔，塔底操作溫度為100℃，塔頂為90℃，常壓分離，從塔頂獲得高純度的產品碳酸二甲酯。碳酸二甲酯為甲類火災危險性物質，按《石油化工企業設計防火規范)(GB50160-92)的規定，碳酸二甲酯精餾塔為甲類火災危險性設備。

　　h.丙二醇精餾塔(T5)

　　T2塔釜餾分進入丙二醇精餾塔中進一步提純丙二醇，經精餾后塔頂得到聯產品丙二醇，丙二醇為丙類火災危險性物質，按《石油化工企業設計防火規范)(GB50160-92)的規定，丙二醇精餾塔為丙類火災危險性設備。

　　i.常壓精餾塔(T3)

　　加壓精餾塔塔頂得到的甲醇和碳酸二甲酯共沸物經冷凝后進入常壓精餾塔，塔釜得到餾分甲醇，塔頂得到甲醇與碳酸二甲酯的共沸物。塔內操作溫度為65℃，常壓。因甲酵、碳酸二甲酯為甲類火災危險性物質，故常壓精餾塔為甲類火災危險性設備。

　　②熱交換設備

　　該工程各類熱交換設備17臺。根據熱交換設備內的介質、操作壓力和操作溫度不同。其火災危險性的大小亦不同，火災危險性均在丙類以上。操作介質為甲醇、碳酸二甲酯的設備屬于甲類火災危險性設備。

　　③壓縮機、機泵類設備

　　在45臺(套)機泵中，水泵2臺，真空泵5臺，催化劑泵5臺，二氧化碳泵4臺，其余為環氧丙烷泵、甲醇泵、丙碳泵、丙二醇泵、碳酸二甲酯泵等，占泵類設備的64%。以環氧丙烷、碳酸二甲酯、甲醇等低閃點的物質輸送泵的火災、爆炸危險險性較大，屬甲類火災危險性設備。

　　④氨制冷機

　　氨制冷機內的介質氨為乙類火災危險性設備，氨制冷機屬于乙類火災危險性設備。

　　⑤容器類設備

　　該裝置設有各類中間罐、貯槽，如分離液罐、粗酯罐、環丙計量罐、回收液罐、塔釜緩沖罐、進料罐、中間產品罐、回流罐等，其中儲存介質為碳酸二甲酯、甲醇、環氧丙烷的貯罐、貯槽為甲類火災危險性設備；儲存介質為丙二醇、碳酸丙烯酯的貯罐、貯槽為丙類火災危險性設備。

　　⑥燃氣導熱油爐

　　DMC和PC裝置的高溫熱媒采用220~240℃導熱油。由于燃氣爐是具有火災爆炸危險性的設備，如果發生泄漏，則具有火災爆炸危險性，同時具有中毒的危險性。燃氣導熱油爐屬于甲類火災爆炸危險性設備。

　　⑦壓縮機

　　二氧化碳壓縮機超壓運行設備破裂，超溫運行使機體轉動件燒壞，以及設備泄漏會發生中毒甚至窒息。

　　⑧罐區儲罐

　　該工程罐區設有原料及產品儲罐13個，儲罐名稱及類型見表2。因罐體也是事故多發部位，存在一定的安全隱患；罐體變形過大則影響強度，腐蝕過薄甚至穿孔、焊縫開裂、密封損壞等因素都是安全生產的重大隱患；罐體防腐層局部受到損壞，個別地方腐蝕加劇，造成穿孔跑料或形成裂隙跑料；罐體保溫層破壞，失去保溫作用，同時在破壞處則容易進水，又可加快保溫材料的溶解、粉化和老化；接閃器、引下線和接地裝置，如發生斷裂松脫，影響雷電通路，或土壤電阻增大：影響雷電流散，則可能在雷雨季節遭受雷擊，引起著火爆炸事故；如果儲罐的接地不好，則可能因雷電引起靜電感應，形成火花根源。

　　表2 儲罐名稱及類型

 

　　⑨電氣設備

　　任何電氣方面的不安全因素往往會引發火災爆炸事故，電氣設備防爆性能是保證電氣設備本質安全的最基本要求。

　　按照《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》(GB50058-92)爆炸危險區域劃分的規定，裝置生產框架區、罐區泵房、罐區、棚區、車間泵房所在區域應為2區爆炸危險場所。區域內電氣設備與電纜敷設的防爆設計與施工應滿足規定要求。

　　(3)生產裝置火災危險性

　　根據對裝置生產所用物料的火災爆炸危險性分析，在工藝生產過程中，物料大多為甲類火災危險性物質，主要生產設備為甲類火災危險性設備。當反應溫度達到或超過其自燃點，或生產過程中出現跑冒滴漏現象，就有可能引發火災事故。按照《建筑設計防火規范)(GB50016-2006)對生產的火災危險性分類原則，碳酸二甲酯生產的火災危險性屬于甲類。

　　(4)裝置區爆炸性氣體環境分區

　　在生產過程中，一旦出現泄漏，就會在裝置區作業環境的空氣中形成爆炸性氣體混合物。因此，裝置區域內大部分屬于爆炸危險環境。根據本裝置爆炸性氣體混合物出現的頻繁程度和持續時間，按照《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》(GB50058-92)第2.2.1條對爆炸性氣體環境分區劃分的原則，裝置生產框架區、罐區泵房、罐區、棚區、車間泵房所在區域應為2區，即在正常運行時不可能出現爆炸性氣體混合物的環境，或即使出現也僅是短時存在的爆炸性氣體混合物的環境，設計者應根據2區爆炸危鹼環境進行電氣防爆設計。

　　按照《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》(GB50058-92)第2.2.3條對爆炸性氣體環境釋放源分級的原則，生產過程中，產品灌裝處為第一釋放源。第二釋放源存在于反應器、塔類設備的不嚴密處，原料、產品、燃料氣輸送管道的法蘭、閥門、管道接頭處，泵類設備的密封處，安全閥、排氣孔、取樣點及其他孔口處等。

　　2.電氣傷害危險性

　　(1)電氣傷害

　　電氣傷害是電能作用于人體造成的傷害，電氣傷害事故以觸電傷害最為常見。該工程新建一個6kV變電所，內設6/0.4kV變壓器1臺，負責380V用電設備供電。6kV供電電源由總廠6kV高壓配電室供給。車間內配電由配電室以放射方式向備用電點供電。用電負荷按2級考慮。電纜集中的地方采用電纜橋架，有爆炸危險的場所，現場不設啟動設備，只裝設防爆按鈕。主要電氣設備見表3。

　　表3 主要電氣設備一覽表

 

　　如果與生產裝置配套的各種類型的配電柜、電氣設備、電器開關，電纜橋架因接地、接零或屏護措施不完善，耐壓強度低，耐腐蝕性差等原因，就會造成漏電和觸電而導致傷人事故。由于化工企業生產具有高溫、高壓、易燃及易爆等特點，生產系統具有連續性而又相互制約，任何電氣方面的事故往往會引起火災爆炸事故，且發生事故影響面廣，損失嚴重。因此，電氣設備的防火防爆是實現電氣本質安全，防止電氣事故的根本。

　　(2)雷電傷害

　　裝置區內生產設備布置集中，反應精餾塔、常壓精餾塔、碳酸二甲酯精餾塔、丙二醇精餾塔等設備高度在30m以上，同時，裝置區內有具有火災爆炸危險性的換熱器、儲罐、中間罐等。按照《建筑物防雷設計規范》(GB50057-94)規定的防雷分類標準，本裝置區內建筑物應為第二類防雷建筑物。較高構筑物、生產設備在雷雨天存在著被直接雷擊或感應雷擊的危險。由于雷電具有電流很大、電壓很高、沖出性很強的特點，不但可損壞生產設備和設施，造成大規模停電，而且會導致火災和爆炸，造成人員生命和財產的損失。

　　(3)靜電傷害

　　在裝置區內靜電傷害的危險性主要體現在靜電是爆炸或火災事故的引發源之一。在生產設備上，在物料輸送管線中，在儲罐內部都有產生靜電電荷積累的可能。尤其在液體、氣體等物料的輸送管線，在注入、噴入和流出等過程中，容易產生靜電火花引起爆炸和火災。帶靜電的人體接近接地導體或其他導體時，以匣接地的人體接近帶電的物體時，均可能產生放電火花，導致爆炸或火災。另外，靜電也可能給人以電擊，造成操作人員緊張，妨礙生產，引發二次傷害事故。

　　3.高處墜藩

　　根據《高處作業分級》(GB3608-83)的規定，凡是墜落高度高于基準面2m以上(含2m)有可能墜落的高處進行的作業均稱為高處作業。由于本裝置中的塔類、換熱設備、各類儲罐以及各種閥門、管線或者立式安裝、或者高位臥式安裝，操作工人需要定時巡視檢查，或者進行閥門變換操作，化驗工也需要定時到各取樣口取樣，因此，需要上鋼梯、走平臺、跨越管線，處于高處作業狀態，存在著離處墜落傷害的危險性。

　　4.機械傷害

　　本裝置物料為流動性液體和氣體，均采用管道輸送，其原動力為壓縮機及各種形式的泵、電動機。在泵與電動機的聯軸器等傳動裝置處存在著機械傷害的危險，在運行中人體或人體的一部分一旦進入運行的機械部件內，則可能受到傷害。

　　三、結束語

　　通過危險因素分析，可以針對所找出的各種危險因素制定相應的防范措施，確保安全生產。