浅析煤制甲醇危险性及安全管控措施

赵志华

(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037000)

引 言

甲醇是一种重要有机化工原料和优质燃料。在我国，煤制甲醇在所制造甲醇方法中占比很大，约65%以上，且其发展有利于我国煤炭资源的充分合理利用[1]。目前，我国煤制甲醇工艺技术虽然相对成熟。然而在煤制甲醇生产具体开展过程中，由于甲醇的物化性质及生产储存过程中潜在的各种危险因素，不可避免的可能会出现一些安全隐患，进而导致重大的人身财产损失。因此，认清煤制甲醇危险性，并通过对危险有害因素的辨识，做好安全管控措施，确保生产系统的“安、稳、长、优、满”，具有重大的意义。

1 煤制甲醇主要生产工艺流程

煤制甲醇的实质是对煤的一种深加工和再处理，是在一定高温、高压下，基于煤气化合成气，合成气催化合成甲醇的生产工艺。发展煤制甲醇产业，是近年化工行业高速发展的需求。煤制甲醇工艺一般包括空分、水煤浆制备、气化、变换、低温甲醇洗、甲醇合成及精馏等。

煤制甲醇具体工艺步骤为[2]。1) 水煤浆制备。原料煤中加入添加剂、助溶剂和水磨制成水煤浆。2) 气化。在特定的设备内及一定温度、压力下，使煤中有机质燃烧，转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的合成气(粗煤气)。3) 变换。由于合成甲醇的合成气要求较高的H2/CO，最佳氢碳比H2/CO为2，故此步骤将合成气通过水煤气变换调整H2/CO，得到合适氨碳比的变换气。4) 低温甲醇洗。变换气通过低温甲醇洗工艺净化，脱碳脱硫，得到净化气。5) 甲醇合成。净化气与富氢气及循环气进入循环压缩机加压至合成塔，在触媒的作用下反应生成甲醇。煤制甲醇主要生产工艺流程，如图1所示。

图1 煤制甲醇主要工艺流程图

2 煤制甲醇生产单元危险性分析

2.1 主要危险物质及其分布

根据工艺生产流程及所使用的原料、(中间)产品等分析可知，煤制甲醇装置中主要危险物质主要有CH3OH、H2、CO、H2S等，其主要分布在空分、气化、变换等生产装置及热电、循环水站、空压站等辅助装置，具体分布如第113页表1、表2所示。

表1、表2中，酸性气、丙烯、液化气、甲醇、硫磺等均为易燃易爆物质，CO、酸性气、H2S、SO2和产品甲醇等均为有毒物质，氮气、氩气等为纯窒息性物质，盐酸、液碱等为腐蚀性物质，因此，甲醇装置在生产过程中产生的危险物质可导致火灾爆炸、中毒窒息及化学灼伤等事故。另外，电器设备的使用，易引发触电事故；高温设备、高温物料的存在，容易发生高温烫伤事故；液氮、液氧等低温液体的存在，会产生冻伤；皮带输送机、风机和压缩机等转动，容易发生机械伤害事故；压缩机等大型机械设备的运转会产生较强的噪声伤害等。

表1 煤制甲醇主生产装置危险物质及其分布

同时，从表1、表2可知，煤制甲醇的危险物质主要分布在主生产装置及其部位，主要危险有害因素是火灾、爆炸、中毒窒息；其次分布在辅助设施及其部位，危险有害因素是灼烫、触电、机械伤害、高处坠落等。

表2 煤制甲醇辅助设施主要危险物质及其分布

2.2 危险有害因素及危险度分析

由2.1可知，煤制甲醇的危险物质会引起一定的、相应的危险有害因素，根据危险物质性及煤制甲醇装置的特征分析可得，煤制甲醇危险有害因素有火灾爆炸、中毒窒息、灼烫等。其中，火灾爆炸及中毒窒息是甲醇生产最为普、严重的危险因素，因为操作稍有不慎，甲醇生产系统便会进入空气或不纯物质，进而引发危险，因此对此要予以高度重视。煤制甲醇各单元(部位)危险有害因素及危险度分析，如表3所示。

表3 煤制甲醇各单元(部位)危险有害因素及危险度分析

由表3可以看出，煤制甲醇危险度等级为Ⅰ级的高度危险的各单元(部位)约10余个，相对较多，如气化、变换、低温甲醇洗等；危险度等级为Ⅱ级的中度危险的相对较少，有液氧、液氮、液氩储罐等；只有空分装置的危险度等级为低度危险[3]。

3 煤制甲醇的安全生产策略

3.1 推进安全风险预控管理体系运行

煤制甲醇中有毒、有害、易燃、易爆物质大量存在，而有效推行风险预控管理理念，强调“预控”原则，建立安全管理组织机构和体系运行机制，可推进安全生产责任全面落实。具体的，可将煤制甲醇安全管理的目标分解，按照“一岗双责、业务保安、属地管理”的要求，重点消除危险源等事故内因及人、设备不安全因素等事故外因，并以动态风险预控为核心，以防护性装置为本质安全保障，内外因相结合，消除安全隐患，预防事故的发生。

3.2 加强对危险化学品的重点监管

危险化学品具有易燃易爆、有毒有害性，我国《危险化学品安全管理条例》已对危险化学品作了明确的处置和管理对策。甲醇生产过程中涉及到的化学原料均为危险化学品，为了避免危险化学品泄露等引发重大安全事故，应提升生产工作人员的安全意识，并对其加强入场一级安全培训，实现由“要我安全”到“我要安全”的观念转变；同时，加大对易发生泄漏的设备及区域加大检查和监管力度，并根据不同介质安装相匹配的检测报警装置，以此提升厂区监控系统的运行。

3.3 提高生产工艺的自动化控制水平

生产工艺的自动化控制可以在一定程度上减少人的不安全行为的发生，并检测出设备的不安全状态、环境的不安全条件等现象，因此，对于煤制甲醇生产工艺而言，提高生产工艺的自动化控制水平可以有效的降低事故发生率。煤气化炉是煤制甲醇生产工艺的重要环节，可通过设置煤气化炉紧急停车系统等提升其应急能力；氧化反应釜是氧化工艺的重点监控单元，可通过调节过程气的蒸汽流量来控制反应器的温度到最佳；加氢反应釜和氢气压缩机是加氢工艺的重点监控单元，可通过控制进料量及温度调节压力，控制变换气温度及加热蒸汽进行温度调节。

3.4 提升安全生产基础环境建设

我国对煤化工项目厂区及其建设有相关的安全生产标准，煤制甲醇项目属于高危险煤化工项目，因此厂区整体布置要符合国家安全生产的最高标准，以从厂区建设的源头来预控安全生产事故的发生。具体的，要根据生产系统、安全、卫生的要求，对分区进行合理规划；厂房的建筑结构和建筑材料等，要严格执行国家相关规定；甲类生产设施如甲醇生产装置区、储罐区、装车平台等，必须保持相互间的安全防火间距及规范生产操作，为安全生产构建良好的基础环境。

此外，设置合理的应急救助方案、使用一些性能较好的高端设备、加强对于国家有关方面政策的学习等也是促进煤制甲醇安全生产的适宜措施。

4 结语

甲醇作为一种新型能源，随着其在众多领域的广泛应用，安全生产成为当务之急。因此，对于煤制甲醇的安全生产工作要加强重视，在分析并掌握煤制甲醇生产单元危险性及危险度的基础上，提升安全生产基础环境建设，制定科学可行的生产工艺，推进安全风险预控管理体系运行，从人、机、料、法等各方面来提升安全生产能力，为我国煤制甲醇产业的良性发展提供有力保障。