为实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配反应,反应釜是必不可少的设备,然而,要是反应釜维护保养不到位,造成安全及环境污染事故的也常有耳闻,使用中应引起重视。
反应釜维护要点
01装置地要求:反应釜应安装在符合危化品生产安全要求的操作室内,每间操作室均应有通向室外的通道和出口,应保证设备地通风良好。
02安装要求:打开包装后检查设备有无损坏,根据设备型号按结构图将设备安装起来,所配备件按照装箱单查清。注意加热和冷却方式及介质符合工艺要求,安装时需符合相关安全规范。
03密封维护保养:反应釜的密封条件非常关键,直接影响到使用效果和生产安全,也是设备的最主要部分,因此必须经常按使用说明书注意检查各密封部位,保持润滑或冷却介质达到要求。一旦发现泄漏,立即停机检查维护,再通过保压测试无泄漏方可重新投入使用。
04仪器仪表的维护保养:平时需注意各仪表、传感器等测量部位的清洗,保持传感器的灵敏度,并按规范要求进行定期校准校核工作,对连接线的接触部位进行紧固检查,对屏蔽装置的完整性进行定期检查。
05工艺阀门系统的维护:注意各工艺阀门的动作灵敏度,确保阀门执行机构的正常工作,避免堵塞,一旦发现异常建议更换处理。
06搅拌系统的维护:随时观察运转情况,有异响或异常震动时停机检查,特别注意各承力点的润滑和温升,有异常时需通知供应商进行检查处理,同时应定期更换润滑油和随时紧固连接螺栓。也可通过金宗物联网系统在线监测系统负荷变化,做出提前预警。
07安全装置的维护:确保按照安全规范使用安全装置,严谨堵塞、失灵现象。定期向有关部门送检。
08自动控制系统的维护:确保电源稳定,信号反馈正常、执行机构动作灵敏。做好防雷防浪涌防静电干扰措施,不要随意插拔各种模块,注意光钎等信号线不要受其它工艺管线和动力线缆的压制干扰,如采用wifi信号传输的,欢迎经常检查信号源及传输质量等。
09停机候产处理:每次使用完毕,需对釜体进行清洗,对工艺管路进行回路清空处理,同时清理有关过滤装置,如涉及防腐条件的,需及时按防腐要求做好清理和保护工作。再次投入使用时需对系统及设备进行全面检查试运转正常方可投料生产。
检修方法及质量标准
釜体
1.更换条件
反应釜使用到一定年限,出现下列情况之一者应予更换:
a.釜体壁厚均匀腐蚀超过设计规定的最小值;
b.釜体壁厚局部腐蚀超过设计规定的最小值,且腐蚀面积大于总面积20%;
c.水压试验时,设备有明显变形或残余变形超过规定值;
d.因碱脆或晶间腐蚀严重,釜体或焊缝产生裂纹不能修复时;
e.瓷面损坏面积超过15%时或者损坏部位无法修复时;
f.超标缺陷(如:严重的结构缺陷危及安全运行;焊缝不合格;严重未焊透、裂纹等)而无法修复时。
2.钢制釜体
a.壳体局部腐蚀,采用电弧堆焊法修补,若腐蚀面积较大,采用贴补法修理。
b.未穿透的裂纹。若裂纹深度小于壁厚的10%,且不大于1mm,可用砂轮将裂纹磨平,并与金属表面圆滑过渡即可。若裂纹深度不超过壁厚的40%,可在裂纹深度范围铲出坡口,进行焊补,但裂纹两端宜钻小孔,以防止裂纹延伸。对于长裂纹,采用逐段退焊法,(从裂纹两端逐段向中间焊),以降低焊接应力和变形。若裂纹深度超过壁厚的40%,应按穿透的窄裂缝处理。
c.穿透的窄裂缝。焊补前,在裂缝两端钻止裂孔,孔径稍大于裂缝宽度,并加工出坡口。当壁厚小于12mm时,采用V形坡口;当壁厚大于12mm时,采用x形坡口。施焊时,长度小于100mm的裂缝可一次焊完;裂缝较长时,宜从裂缝两端向中间焊,不要划圆弧,并采用多层焊。除应力集中的部位外,釜体上各部分的裂纹和穿透的窄裂缝,都允许进行焊补。
d.穿透的宽裂缝。宽裂缝应采用挖补法修理。挖补的长度应比裂缝长度大50~100mm,宽度应不小于250mm。焊上的补板应与本体表面平齐,曲率半径应与本体一样。
e.不锈钢衬里鼓包。当衬里大面积变形且衬里鼓起高度与变形面积的平均直径之比小于0.15时,宜采用充水升压法使已变形的衬里复原。对于变形面积不大的壳体或衬里,可采用机械顶压办法修理,但在矫正过程中应注意防止脆裂。
3. 铸铁釜体
对于铸铁釜体常见的砂眼、裂纹、点腐蚀或局部腐蚀等缺陷通常采用电弧冷焊修理。焊补时应在裂缝端点外3-5mm处各钻一个止裂通孔。
4.搪玻璃釜体
搪玻璃性脆易损坏,且热稳定性较差,检修时须注意保护瓷面,在规定的部位挂钩或系绳起吊,施焊时须采取必要的降温措施。根据不同的损坏情况,可分别采用下列修补方法。
a.耐蚀金属填塞法。瓷面发现微孔时可用耐蚀金属材料做成塞子,直接打入微孔内。
b.瓷面损坏稍大时,用耐蚀金属螺栓和耐蚀材料衬垫紧固于损坏瓷面上。
c.无机涂料修补法。将待修表面清理干净,先用15-20%稀硫酸除锈,再用10%苛性钠溶液中和,然后用水冲洗,擦净,热空气吹干,最后将无机涂料涂复,缓慢加热固化。涂料重量比,辉缘岩粉:100,细度80-100目;氟硅酸钠:5,纯度>95%;水玻璃:95,比重1.48。
d.有机涂料修补法。步骤同无机涂料修补法。
有机涂料重量配比:
环氧树脂:100
邻苯二甲酸二丁脂:15
间苯二胺:12~14
石墨(或其它填充料):50~100。
涂覆后加热处理,温度80~100℃,加热时要缓慢升温,全部固化后即可使用。
e.搪玻璃釜体法兰的紧固卡子的数目必须保持规定标准,且分布均匀。紧固卡子须沿对角线方向对称、均匀拧紧,不得过力或一次拧紧。
5.釜体修理的质量标准
a.焊缝与母材应圆滑过渡。
b.焊缝局部咬边深度不得大于0.5mm,咬边连接长度不大于100mm。
c. 焊缝应无裂纹、未焊透、未熔合、夹渣、气孔等缺陷。
d.焊缝上的溶渣和两侧飞溅物应清除干净。
e.修补后不得出现十字焊缝,相邻的两筒间的纵缝及封头与相邻筒节的纵缝应错开,其间距应大于筒体厚度的三倍,且不小于100mm。
f.焊缝的返修不宜超过两次。
g.焊条材质应选用正确,焊条、焊剂须烘干,随用随取。
h.施焊后的釜体须做液压强度试验。
进行液压强度试验时,应将釜内空气排净,待釜体壁温与液体温度接近时,缓慢升压,在试验压力下保持10-30分钟,再降至最高工作压力进行检查,以无渗漏、无可见的异常变形、试验过程中无异常响声为合格。带外保温层或不能观察其外表情况的釜体,在最高工作压力下至少保持2小时,以压力不下降、无异常响声为合格。
i.要求进行气密性试验的釜体,应在液压试验合格后进行,试验所用气体的温度应不低于5℃。
传动装置
三角皮带传动
a.安装、找正带轮时,两带轮轴线平行度不大于0.01a,两轮宽对称面轴向位移不大于0.005a(a为两轮实际中心距,单位:mm)。
b.带轮孔与轴的配合选用H7/k6,表面粗糙度选用1.6/0.8。
c.三角皮带的张紧力要求均匀、适度。
d.带轮轮孔有裂纹,轮槽缺口或槽面严重磨损时应更换。
e.三角皮带磨损严重;带与槽底接触;皮带老化;裂纹;塑性扭曲应更换。
f.同一带轮上的三角皮带应同时更换。
搅拌装置
a.搅拌轴弯曲时通常可用机械压力法进行调直,搅拌轴直线度为0.10mm/m,轴径位置直线度为0.04mm/m。
b.搅拌轴与密封填料配合处磨损时需微量机加工修圆,若磨损量大于0.5mm时应堆焊后机加工,恢复图样尺寸。表面粗糙度0.8。
c.搅拌器均匀腐蚀超过原厚度的30%时应更换。
d.搅拌器局部腐蚀,裂纹,变形用焊补、整形、校正办法修复。搪玻璃搅拌器出现腐蚀、脱瓷等损坏情况时,按搪瓷修理方法修复。
e.桨式、框式和锚式搅拌器的轴线应与桨叶垂直,垂直度为桨叶总长度的4/1000,且不得超过5mm。
f.转速高于100r/min的涡轮式,推进式搅拌器应作静平衡试验。可用去重法或加重法进行平衡,切除或增加的厚度均不得大于壁厚的1/4,衔接处要圆滑过渡。转速小于500r/min时,叶轮外径上的不平衡质量应不大于20g。
g.涡轮式及推进式搅拌器的叶轮孔与搅拌轴颈选用H7/k6配合,表面粗糙度选用1.6/0.8。
h.滚动轴承使用专用工具拆卸,热装时油温为140℃,严禁直接用火焰加热。
i.在搅拌轴下端安装滚动轴承时,外圈不应压死,需留有0.5-1.0mm左右的轴向热伸缩窜动量。
j.滚动轴承的滚动体与滚道表面应无腐蚀、坑疤、斑点,接触平滑无杂声。与滚动轴承内孔配合的轴颈选用k6,表面粗糙度为0.8,与滚动轴承外圈配合的孔选用K7,表面粗糙度为1.6。
轴向密封装置
1.填料密封
a.填料压盖与填料箱体的配合为H11/d11,压盖孔与轴的间隙为0.75-1.00mm(轴径50-110mm),搅拌轴与箱体的间隙为0.60-1.00mm(轴径50-110mm)。
b.填料压盖与箱体的端面间隙应相等,误差不应大于0.3mm。
c.填料的材质及规格要使用正确,长短适度,各层填料的搭头须沿圆周方向等分错开,搭头切口为30°,切口平整,上下对齐。
d.填料须留有适当的压紧裕量。
e.应保证油环位置准确,油路通畅。
2.机械密封
a.轴与密封腔的垂直度,一般为0.05mm,与密封腔的同轴度,一般为0.5mm,径向跳动为1mm,轴向窜动量为1mm。
b.安装机械密封处,轴的表面粗糙度应不低于1.6。
c.密封腔内要保证清洁,动、静环的密封面粗糙度不应低于0.2,且盛水不渗漏。
d.端压比的调整要适当,既要有良好的润滑又尽量要减少泄漏。使密封面处于半液体摩擦状态。
e.弹簧旋向要与轴的工作转向一致。
f.静环端面对轴线垂直度不应大于0.05mm。
g.安装好的机械密封,其动环应开启灵活可靠。
h.用手盘车,密封处转动轻松,无异常现象。
i.气密性试验时以不产生连续小气泡为合格。
安全附件
安全阀、爆破片、压力表按压力容器有关规定执行。
液面计
液面计在安装使用前,应进行1.5倍液面计公称压力水压试验。
液面计有下列情况之一时应停止使用,进行检修或更换;
a.超过检验周期;
b.玻璃板(管)有裂纹、破碎;
c.阀件固死;
d.经常出现假液位。
其它仪表、信号联锁、安全装置等均应遵照有关规定执行。
安装
a.釜体安装水平允许误差为1mm/m。
b.釜体安装标高允许误差为±5mm,经线和纬线的位置允许误差:
直径小于1m时为±5mm;
直径大于1m时为±8mm。
c.压料管、温度计套管、加热蛇管与搅拌器的距离不小于40mm。
d.两法兰间的偏斜值应小于1mm,法兰面间距应小于2mm,两法兰间只准加一个垫子,不允许用多加垫子的办法来消除法兰面间距过大的缺陷。
e.法兰密封面要光洁。无机械损伤、径向刻痕、严重锈蚀、焊疤、物料残迹等缺陷。人、手孔盖板无明显变形,锈蚀,裂纹等缺陷。
f.密封垫必须装正,并在垫的两表面涂上一层薄薄的鳞状石墨涂料。
g.螺母在螺栓上要转动灵活,但不晃动,螺纹清洁。紧固法兰时,要求采用力矩扳手对称均匀地分二至三次拧紧,拧紧力不得过度、不足、不匀。
h.同一法兰上不允许混用不同材质和规格的螺栓。
i.对于在升温或降温过程中需要热紧或冷紧的螺栓须遵守有关规定。
生产中的危险因素、防护及紧急处置措施
化工生产企业有若干个主要生产车间和多个辅助车间,拥有反应釜和精馏塔若干台套。从整体上看,设备多,贮罐多,管网纵横密布;从结构上看,整个生产系统是由若干个生产单元组合而成。每个生产单元又是以一台或多台反应釜、冷凝器与精馏塔组合而成。单元系统中反应釜在操作过程中的安全技术措施,以液体物料输送和放热反应的一台常压反应釜和一个冷凝器作为最简单的操作单元,分析其可能产生的危险有害因素,制定相应的安全防范措施及突发事件的应急措施。
主要危险因素
1 投料失误
进料速度过快、进料配比失控或进料顺序错误,均有可能产生快速放热反应,如果冷却不能同步,形成热量积聚,造成物料局部受热分解,形成物料快速反应并产生大量危害气体发生爆炸事故
2 管道泄漏
进料时,对于常压反应,如果放空管未打开,此时用泵向釜内输送液体物料时,釜内易形成正压,易引起物料管连接处崩裂,物料外泄造成人身伤害的灼伤事故。卸料时,如果釜内物料在没有冷却到规定温度时(一般要求是50℃以下)卸料,较高温度的物料容易变质且易引起物料溅落而烫伤操作人员
3 升温过快
釜内物料由于加热速度过快,冷却速率低,冷凝效果差,均有可能引起物料沸腾,形成汽液相混合体,产生压力,从放空管、汽相管等薄弱环节和安全阀、爆破片等卸压系统实施卸压冲料。如果冲料不能达到快速卸压的郊果,则可能引起釜体爆炸事故的发生
4 维修动火
在釜内物料反应过程中如果在没有采取有效防范措施的情况下实施电焊、气割维修作业,或紧固螺栓、铁器撞击敲打产生火花,一旦遇到易燃易爆的泄漏物料就可能引起火灾爆炸事故
安全防范措施
1 加热控制措施
对于反应温度在100℃以下的物料加热系统,可采用蒸汽和热水分段加热,在保证物料不因局部过热出现变质的情况下,先用蒸汽中速加热到60℃左右,以提高生产效率,再用100℃沸腾水循环传热,缓慢升温到工艺规定的温度并保温反应。这样分段加热在提高生产效率的同时又可以防止物料局部高温受热分解或剧烈汽化,进而形成汽液相混合体而冲料爆炸,还可以对物料均衡反应提高收率,降低消耗成本
2 连锁冷却措施
对于放热反应,反应初期阶段需要加热,但反应过程又会放热,因此必须快速有效转移多余的热量。正常使用的反应釜冷却系统主要是夹套冷却和盘管冷却,使用的冷却液主要是循环水和冷冻液。冷冻液冷却速度快但成本高。在生产过程中出现不正常反应的情况下,特别是温度和压力急剧上升的时候,操作人员会为了自己的人身安全而快速撤离操作现场,不能有效切断加热源,不能有效开启冷却系统。为此应该在操作岗位以外的远距离场所设置紧急开启冷却连锁系统。最好能靠近车间蒸汽分汽缸的蒸汽阀门,在关闭蒸汽阀门和切断搅拌电源的同时开启冷却连锁系统,实施断热、断电、停搅拌、快速冷却降温的措施,将事故控制在初期阶段,防止事故的进一步扩大
3 连锁泄爆措施
为了防止釜内物料在温度失控产生气体形成压力的情况下,能够及时卸压,对于常压反应设备也应该根据反应的具体情况安装紧急卸压设施。在釜的顶部要安装安全阀,对可能具有比较剧烈反应的过程应安装爆破片。爆破片的连接管出口必须伸到室外安全地点或抽风管口,不能直接指向道路或操作平台,以防物料喷溅伤人。有滴加反应过程的应该严格控制滴加速度
4 密闭输送防静电措施
对物料输送管道系统应根据物料特性选择钢管或塑料管(原则规定不能使用塑料管,但特殊情况除外)。不管是何种管道均应用法兰或螺栓连接牢固,以防脱落泄漏物料。不能使用橡皮套连接塑料管输送有机溶剂。对钢管的法兰部分要做好静电跨接,一对法兰上如果有六只螺栓(含六只)可不要静电跨接,四只以下(含四只)均要静电跨接(为了对称,正常没有五只,如果有五只也需跨接)。静电跨接线要使用4平方毫米的铜芯电线。塑料管在输送有机溶剂或易产生静电的其他物料时应该做好静电连接,连接方法是在管道内部设置细铜钱。具体方法主要是在金属管出口处焊接一棵小钢钉并适度向管内倾斜,细铜钱必须缠绕在小钢钉上并紧固,从塑料管内通过,另一个端口出来并在管口缠绕紧固。只有这样才能保证静电流产生回路并及时将静电转入接地系统
5 劳动保护措施
对操作岗位安装鼓风机或抽风机,既可保护操作者健康,又可降低操作岗位可燃气体浓度,防止达到爆炸极限。为了防止釜内物料在有压力的情况下气体物料泄漏,扩散至操作室伤害操作人员,应该对操作室安装鼓风机。引进室外高空新鲜空气至操作室,使操作室处于微正压状态。散发有毒有害气体的设备应设置在当地常年主导风向的下风侧,便于气体的扩散或抽空,也便于操作者合理操作减少气体污染伤害
6 维修动火安全措施
动火管理安全技术措施的目标是两个确保:一是确保动火设备管道内部没有易燃物,二是确保动火设备管道周边没有可燃物。要做到两个确保,必须正确认识动火管理的重要性,增强安全意识,切实实施切断、隔离、置换、清洗、通风等安全技术措施,按程序做好初审、复查、批准、监护、清理、验收等安全管理措施
7 其他安全措施
机械设备必须有效接地,且接地电阻不能大于10Ω;电动机必须有接零线措施;减速机传动部位必须有防护罩;操作台必须稳固不能晃动,不能有洞口;防护栏杆必须高于1.05米,且栏杆上下间距不能大于0.35米;设备离开地面高度以不能碰撞人体头部为宜。对于在操作过程中间需要分批投料宜在人孔盖上安装阀门和漏斗;冷凝器的放空管应用连接管输送到室外或抽风管口,不能直接对准通道和操作人员的场所;有条件的还应设置紧急疏散通道和全过程监控报警设施;停车过程中的要做好氮气保护措施。对于停电停水有可能引起失控反应的设备应该有双电路双水源系统
突发事件的应急措施
1生产温度、压力快速上升无法控制
生产温度、压力快速上升无法控制时要迅速关闭所有物料进口阀;立即停止搅拌;迅速关闭蒸汽(或热水)加热阀,开启冷却水(或冷冻水)冷却阀;迅速开启放空阀;在无放空阀及温度压力仍无法控制时,迅速开启设备底部放料阀弃料;在上述处理无效果,且底部放料阀弃料无法短时间完成时,迅速通知岗位人员撤离现场
2有毒有害物大量泄漏
有毒有害物大量泄漏时要立即通知周围人员迅速往上风向撤离该现场;迅速佩戴正压式呼吸器关闭(或严密)有毒有害泄漏阀门;在无法关闭有毒有害物阀门时再迅速通知下风向(或四周)单位及人员撒离或做好防范工作,并根据物质特性喷洒处理剂进行吸收、稀释等处理。最后将泄漏物收容,作适当处理
3易燃易爆物大量泄漏
易燃易爆物大量泄漏时要迅速佩戴正压式呼吸器关闭(或严密)易燃易爆泄漏阀门;在无法关闭易燃易爆泄漏阀门时再迅速通知周围(尤其是下风向)人员停止明火、易产生火花的生产和作业,并迅速停止周围的其他生产或作业,同时在可能的情况下,将易燃易爆泄漏物移至安全区域处理。在气体泄漏物已经燃烧的情况下不能急于关闭阀门,要注意观察防止回火和气体浓度达到爆炸极限引起爆炸
4人员伤害时要立即查明中毒原因
人员伤害时要立即查明中毒原因,有效性地进行处理;由吸入引起中毒时,迅速将中毒人员移至上风向的新鲜空气处。中毒严重时迅速送往医院抢救;由食入引起中毒时,饮足量温水,催吐,或给饮牛奶或蛋清解毒,或服其他物导泄;由皮肤引起中毒时,立即脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗,就医;当中毒者停止呼吸时,迅速进行人工呼吸;当中毒者心脏停止跳动,迅速进行人工按压心脏起跳;当人员身体皮肤被大面积灼伤时,立即用大量清水洗净被烧伤面,冲洗时间在十五分钟左右,同时注意不能受凉冻伤致病,更换无污染的衣物后迅速送往医院就医。
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根据“江西应急管理”微信公众号通报,3月11日1时39分,宜春市铜鼓县江西佰利达制药有限公司发生一起爆炸事故,造成1人死亡、2人受伤。初步分析,企业在回收甲苯过程中,反应釜发生爆炸。据不完全统计,近三年来,因反应釜爆炸导致人员死亡的事故至少有5起,共造成10人死亡、30人受伤。精细化工企业反应釜爆炸事故为何多发?如何预防?
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萃取精馏(Extractive Distillation)是化工工业中最重要的分离方法之一,作为可选择性最高的特殊精馏工艺之一,很多人对它的认识并不深刻。
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工业是节能降碳的重点领域,也是实现“3060”碳达峰碳中和目标的关键。党的二十大报告明确提出,积极稳妥推进碳达峰碳中和,推进降碳、减污、扩绿、增长,完善能源消耗总量和强度调控,重点控制化石能源消费,逐步转向碳排放总量和强度“双控”制度。为了回顾 2023 年工业企业在节能降碳、绿色可持续发展方面的成就,了解当下的创新技术和应用,《流程工业》编辑部在 2024 年第一期特别策划了“工业碳中和”专题,邀请了一批国内外优秀的工业企业分享观点和产业实践,为广大的流程工业企业提供绿色可持续发展的启迪和借鉴。
作者:本刊编辑部
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