双氧水装置生产安全分析与控制措施

张伟

摘 要：工业规模化生产双氧水的主要方法是蒽醌法，笔者在本文中首先对蒽醌法制备双氧水的工艺流程进行了介绍，并从工序危险性的角度进行了分析，提出了预防控制措施。

关键词：双氧水装置;生产安全;控制

双氧水是一种基础化工原料，在使用蒽醌法进行规模化生产的过程中，存在较多的危险因素，其安全风险性较高。最近几年，我国在利用蒽醌法制备双氧水的过程中，发生了不少安全事故。因此，为了预防类似事件的发生，有必要对双氧水装置生产安全分析，并提出控制措施。

一、蒽醌法制备双氧水工艺流程简介

在工业双氧水生产过程中，蒽醌法是一种主流方法。在几乎所有的工业双氧水的生产中，几乎所有的双氧水是使用了该工艺流程来制备的。蒽醌法制备双氧水生产工艺分为氢化、氧化、萃取净化、后处理、浓缩五个主工序，蒽醌法制备双氧水工艺流程如图1所示。

二、工序危险性分析及预防措施

（一）氢化工序。危险性分析：在该工序中，工作液与氢气发生反应，同时需要经过钯催化剂进行催化。氢化液需在白土床内经氧化铝再生蒽醌降解物，如果出现异常情况，钯催化剂或氧化铝进入后续的氧化工序、萃取净化等工序。最终这样就可以使双氧水分解。氢化反应从本质上分析，其是一种还原反应，也可以算是放热反应。在该工序中，会使用到催化氢化。众所周知，催化氢化不管是对于设备，还是对于操作都是有较高的要求的。在氢化工序中，当氧气或过氧化氢在整个系统中的比例达到一定浓度的时候，可能导致爆炸事故的发生。

可采取的预防措施：在加氢之前，务必使系统氮气置换合格（氧含量≤0.5%）。另外，需要对氢化的工作液中双氧水的含量进行控制，要使萃余≤0.25g/l。另外，还需要对工作液进塔流量和尾氢排放进行控制，以此防止氧气达到一定浓度后发生危险。

（二）氧化工序。在氧化过程中，可生成过氧化氢。当过氧化氢的量比较少的时候，可以将其萃取出来。这样，可以使氧化残余液体聚集在塔底。当过氧化氢浓度处于较高的水平的时候，可能发生危险。因此，可以采取如下预防措施，对于前酸进行及时调整，控制好酸度，预防过氧化氢的分解。另外，需要每隔一段时间排水，防止氧化塔底部出现杂质或者降解物的产生。与此同时，需要控制好排污视镜处温度，如有双氧水分解，注意及时处理。

（三）萃取净化工序。在萃取净化工序中，要预防过氧化氢的急剧分解情况的发生，这个过程中，尤其需要防止杂质进入，常见的杂质包括金属离子和催化剂粉末等。为了预防安全风险，需要确保萃取净化系统没有杂质，并且对于各个楼层视镜进行监控，如果出现分解的情况或者积液的情况，需要及时处理。当视镜破裂，一定要停工，并及时对其进行处理。在出现双氧水泄露的情形，可以使用自来水反复冲洗。另外，两个塔顶有气相空间，会导致氧气聚集，这样就可能导致爆炸事故的发生，此时需要采用氮封措施来预防。

（四）浓缩工序。再生过程中的大颗粒吸附树脂中残余的双氧水会分解，可以得到氧气，当氧气达到一定浓度的时候，氧气与甲醇发生反应，可导致爆炸事故的发生。在这个过程中，需要保持爆破片足够的爆破压力，当该压力低于一定值的时候，可能导致甲醇双氧水发生泄漏事故。因此，为了避免此类事故的发生，可以再生退双氧水时在一次内完成，还需要维持适当的压力。

浓缩工序所需要的环境是减压环境，通过降膜蒸发，可以避免高温带来的风险增加。所以，要对温度和真空度进行严格地控制。可以采取的预防措施如下：针对浓缩单元进行压力监控，确保其温度和压力稳定。在压力处于不稳定状态的时候，快速联锁注水，并且要对浓缩工序采取快速停止措施。

（五）配制工序。配置工序工作比较繁琐，流程比较长。而且，这个工序涉及到一些危险物料，比如碱液和重芳烃。其中重芳烃是指分子量大于二甲苯的混合芳烃。它主要来源于重整重芳烃、裂解汽油重芳烃和煤焦油。这种物料非常危险，需要注意防止安全事故的发生。

三、双氧水装置生产采取的安全措施

（一）材料选用。由于双氧水的特殊性，不仅会自分解，还会有腐蚀性，所以对其进行输送和存储的时候，需要使用奥氏体不锈钢。一般选取304、304L、316或316L比较多。考虑到材料的制作难度，需要选择合适的材料。并且需要注意的是，要确保焊接的高质量性。焊接的时候，一定要有惰性气体对其进行保护，以免金属纯度不够。在最后，需要对焊焊接表面做好处理，尤其是生产之前进行钝化，钝化之前去除油脂，使用特定的钝化组合物进行处理。

（二）双氧水存储。双氧水火灾危险类别为乙类。因此，双氧水储罐之间的防火间距需要合理布置。在进行双氧水储罐的实施，注意使其与其它有机类储罐处于不同的罐组之内。而且，还需要设置好防火堤内的有效容积，针对防火堤地面进行防腐处理。

在双氧水储罐设置内，还需要设置液位报警器，当液位低于某个值或者高于某個值的时候会报警。另外，根据双氧水储罐体积的大小来设置适当数量的温度计，该温度计的主要有两个功能，一个是检测功能，另一个是报警功能。双氧水储罐还需要具有水喷淋系统，在储罐温度提高之后，该系统可以对双氧水储罐进行降温。

（三）安全仪表系统。双氧水生产工艺需设置安全仪表系统（SIS），主要是一些超温联锁设计，比如：氢化塔超压联锁、萃取塔超温联锁以及液位联锁等。需要注意的是，双氧水在温度较高和放热较大的情况下会发生分解，所以氧化塔的温度超过一定温度阀值的时候，我们不仅要使系统停止运行，还要使工作液移出氧化塔，避免引起爆炸。

（四）事故存液池。根据上文可知，当双氧水装置触发SIS系统的时候，从双氧水生产装置中移出来的物料需要通过存液池来进行存储。在对事故存液池进行设计的时候，要确保其大小大于氧化塔、萃取塔、净化塔中的最大容积。这样，就可以使事故存液池能够满足要求。

四、小结

在当前工业生产双氧水的过程中，蒽醌法生产双氧水工艺是较为成熟的而且使用最多的方法。通过对近年来发生双氧水装置事故，我们不难发现，双氧水分解过程最容易导致事故的出现。鉴于此，我们必须熟悉蒽醌法制备双氧水工艺流程、对其工序危险性分析并采取预防措施以及做好其他安全措施。

参考文献：

[1]郑四仙.关于蒽醌法双氧水生产安全控制的研究[J].化工管理.2014 （9）： 31-32.

[2]刘阳.刘路阳.蒽醌法生产过氧化氢安全风险分析与事故预防[J].化工安全与环境.2019（22）：7-10.

[3]裘凯栋.一起双氧水生产装置爆炸事故[J].中国安全生产.2018：54-55.