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【摘 要】在半水煤气湿法脱硫生产操作过程中，始终存在着易燃、易爆、易中毒等危险危害因素，同时，因生产工艺连续性强，设备及管道部件泄露，还有内部介质的冲刷、渗透和外部环境的腐蚀等因素影响，火灾、爆炸和重大设备事故经常发生。本文针对半水煤气湿法脱硫工艺流程、原料及副产品、设备管道布置设计等方面进行安全分析，提出了有效的安全预防和改进措施。
【关键词】半水煤气；湿法脱硫；安全生产；泄露；爆炸性；可燃性；毒性；腐蚀性
本工序的主要危险物之一半水煤气，其中半水煤气含有的一氧化碳为易燃气体，毒性为II（高度危害）；氢气为易燃气体；硫化氢为易燃气体，毒性为II（高度危害）。硫磺为本工序的副产品，其为易燃固体，与卤素、金属粉末等接触可发生剧烈反应，在储运过程中易产生静电荷，可导致硫尘起火。
1.半水煤气脱硫流程概述
来自气柜的半水煤气经过一级静电除焦送入鼓风机。由鼓风机加压后，升压49KPa后送入冷却塔与循环冷却水逆流接触，使半水煤气温度由60～85℃降到35～40℃，该冷却塔可随气温的变化而调节水量，以保证出塔的气体温度适宜。冷却塔出口半水煤气进入预脱硫塔，使半水煤气中的硫化氢含量由5.0g/Nm3脱到2.0g/Nm3。从预脱硫塔塔顶来的气体进入脱硫塔脱硫，使半水煤气中的硫化氢含量由2.0g/Nm3脱到80mg/Nm3，以达到后续工序要求。由脱硫塔塔顶来的半水煤气进入清洗塔塔底，与循环水逆流接触，降低气体温度，同时除去煤气中夹带的少许焦油以及单质硫后，进入二级静电除焦塔。
进入二级静电除焦塔的半水煤气自下而上的通过沉淀管，管中电晕极产生电晕放电现象，当含尘的半水煤气通过电晕极沉淀极之间形成的不均匀电场时，煤气电离灰尘微粒游离便移向沉淀极，使半水煤气的灰尘吸附在电晕极和沉淀极上，灰尘用水冲除，除去半水煤气中夹带的焦油和硫磺泡沫，半水煤气由顶部出口管引出，送入半水煤气压缩机。
从预脱硫塔和脱硫塔塔底来的富栲胶溶液流入富液槽，由再生泵加压至0.5～0.56Mpa（G）后，送入氧化再生槽的喷射器入口，在氧化再生槽中进行氧化再生，生成的贫栲胶液溢流至贫液槽，由脱硫泵入脱硫塔，与气体逆流接触，由上而下，循环使用。
从氧化再生槽浮选出的硫泡沫溢流到硫泡沫槽，经过熔硫泵送入连续熔硫釜，熔融出硫磺，做成硫锭，可对外销售。
从连续熔硫釜滤出的清液经过收集，冷却后，送回系统循环使用。
2.脱硫方法
干法脱硫一般采用固体脱硫剂脱除少量硫，其方法有活性炭、氧化锌等。湿法脱硫一般可分为物理吸收和化学吸收、直接氧化法三种，本文主要讨论栲胶湿法脱硫。
3.主要危险有害物质分析
该项目生产过程中涉及的化学毒物主要有：氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、硫磺。
4.火灾、爆炸危险性分析
火灾、爆炸危险性主要包括：
（1）煤气泄漏导致火灾爆炸，系统阻力过大，引起脱硫塔爆炸。
（2）硫磺库通风不好粉尘含量过高，堆积过多引起火灾、爆炸。
（3）系统氧含量高引起火灾爆炸。
（4）温度、压力表失灵引起火灾爆炸。
根据国家相关规范，生产装置及装置内单元的火灾危险类别：
生产类别：甲
耐火等级：二
爆炸危险区域：2区
5.造成爆炸、火灾事故的条件
引发爆炸的条件是：爆炸品（内含还原剂和氧化剂）或可燃物（可燃气、蒸气或粉尘）与空气混合物和起爆能源同时存在、相互作用。
引发火灾的三个条件是：可燃物、氧化剂和点火能源同时存在，相互作用。该项目爆炸性、可燃性的化学品的作业场所出现泄漏后，可能引发爆炸、火灾事故的条件如下：
（1）可燃物：甲烷、氢气、一氧化碳、硫化氢泄露后蒸汽遇火源发生延迟点火，存在发生蒸汽云爆炸的危险。
（2）氧化剂：空气中的氧
（3）点火源：机械火源如摩擦、撞击、绝热压缩等，热火源如蒸汽高温管道；高温表面；电火源如电气火花、静电火花、雷电等；化学（或物理）火源如明火。
6.相关安全措施
主要危险源是煤气泄漏引起的火灾爆炸事故，主要安全措施有：
（1）设备和管道布置：设备管道尽可能露天布置，封闭厂房设置良好的通风设备。
（2）设备防爆：严格按爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的要求选择防爆型电气设备，半脱工序装置防爆区内的设备采用相应等级的防爆设备。
（3）防静电接地：在防爆区域内的所有金属设备、管道、储罐都必须设计静电接地，不允许设备及设备内部件有与地相绝缘的金属体。管道内介质流速的选取应符合有关规定以控制静电的产生，使其不能达到危险程度。
（4）安全保护设施：气柜设置出口水封进洗气塔，与煤气管道相连的液体管道按规范要求设液封；一级焦油器进、出口设置水封，出冷却塔设置液封槽，出清洗塔设置液封槽，进鼓风机煤气管设置液封槽，设置工序安全水封，设置除焦器短路水封等。水封设计应符合相应国家标准或相应标准的规定。
（5）工艺：1）应注意罗茨鼓风机进出口压力，防止负压，应装设负压报警停车联锁装置；2）静电除焦器必须设置半水煤气氧气自动分析仪，且与静电除焦控制柜联锁，一旦氧含量超过0.8%，电路即自动断开，确保静电除焦设备安全运行；3）在可能发生煤气积聚的装置内设固定式可燃气体检测报警仪及固定式有毒气体检测报警仪，并且按照相关规范的要求设置足够的便携式可燃（有毒）气体浓度监测器及空气分析仪等便携式探测设备；4）预脱硫塔及脱硫塔底设自动液位调节器，防止液体倒流至煤气管道入口，或气体进入液相系统，同时设置液位高低报警系统。5）半脱工序所有风机和泵出口设置止逆阀，防止液体倒流损坏电机；6）每个静电除焦器设2个爆破片。7）洗涤塔排水管的水封有效高度为洗涤塔计算压力水柱高度至少加500mm。8）为防止压缩机段超压，半脱系统应设置大回路管线。
（6）防泄漏：装置的管道、接头、法兰、焊缝等应严格按照《工业管道工程施工及验收规范》、《现场设备工业管道焊接施工验收规范》进行竣工验收；平时应经常检查，防止泄漏。
（7）预防火灾：硫磺仓库的耐火等级不低于三级，主要结构采用非燃烧材料，并且硫磺仓库的所有墙壁、屋顶的内表面、地坪都应平整光滑，降低粉尘的积聚。水煤气脱硫工段的副产品硫磺自燃点很低，并设置良好的通风，以保证安全生产。
（8）防腐蚀：煤气中的硫化氢与水作用会对设备产生腐蚀，因此本工序的设备全部做防腐处理，对腐蚀较严重的氧化再生槽的特殊部分采用不锈钢。
（9）剩余煤气放散装置应设有点火装置及蒸汽（或氮气）灭火设施，需要放散时，一般应点燃。
（10）防止罗茨风机反转：上述工艺中，罗茨风机进出口压差达49Kpa，而罗茨风机出口半水煤气是送到压缩工序的，若压缩机出现跳停，则很容易导致罗茨风机出口压力超高，造成导致罗茨风机反转，出现损坏设备的现象；针对此现象，有必要在清洗塔冷却塔上下段设置安全水封，在压缩机跳停时，压力超过安全内水封压力，就会使安全水封冲破，高压段的半水煤气大量泄到低压段的设备管道中（下转第188页）（上接第60页）去，从而保护罗茨风机。
【参考文献】
[1]梅安华等.小合成氨厂工艺技术与设计手册.化学工业出版社，1994.
[2]编辑委员会吴德荣等.化工工艺设计手册第四版.化学工业出版社，2009.
[3]《工业企业煤气安全规程》GB6222-2005.
【关键词】半水煤气；湿法脱硫；安全生产；泄露；爆炸性；可燃性；毒性；腐蚀性
本工序的主要危险物之一半水煤气，其中半水煤气含有的一氧化碳为易燃气体，毒性为II（高度危害）；氢气为易燃气体；硫化氢为易燃气体，毒性为II（高度危害）。硫磺为本工序的副产品，其为易燃固体，与卤素、金属粉末等接触可发生剧烈反应，在储运过程中易产生静电荷，可导致硫尘起火。
1.半水煤气脱硫流程概述
来自气柜的半水煤气经过一级静电除焦送入鼓风机。由鼓风机加压后，升压49KPa后送入冷却塔与循环冷却水逆流接触，使半水煤气温度由60～85℃降到35～40℃，该冷却塔可随气温的变化而调节水量，以保证出塔的气体温度适宜。冷却塔出口半水煤气进入预脱硫塔，使半水煤气中的硫化氢含量由5.0g/Nm3脱到2.0g/Nm3。从预脱硫塔塔顶来的气体进入脱硫塔脱硫，使半水煤气中的硫化氢含量由2.0g/Nm3脱到80mg/Nm3，以达到后续工序要求。由脱硫塔塔顶来的半水煤气进入清洗塔塔底，与循环水逆流接触，降低气体温度，同时除去煤气中夹带的少许焦油以及单质硫后，进入二级静电除焦塔。
进入二级静电除焦塔的半水煤气自下而上的通过沉淀管，管中电晕极产生电晕放电现象，当含尘的半水煤气通过电晕极沉淀极之间形成的不均匀电场时，煤气电离灰尘微粒游离便移向沉淀极，使半水煤气的灰尘吸附在电晕极和沉淀极上，灰尘用水冲除，除去半水煤气中夹带的焦油和硫磺泡沫，半水煤气由顶部出口管引出，送入半水煤气压缩机。
从预脱硫塔和脱硫塔塔底来的富栲胶溶液流入富液槽，由再生泵加压至0.5～0.56Mpa（G）后，送入氧化再生槽的喷射器入口，在氧化再生槽中进行氧化再生，生成的贫栲胶液溢流至贫液槽，由脱硫泵入脱硫塔，与气体逆流接触，由上而下，循环使用。
从氧化再生槽浮选出的硫泡沫溢流到硫泡沫槽，经过熔硫泵送入连续熔硫釜，熔融出硫磺，做成硫锭，可对外销售。
从连续熔硫釜滤出的清液经过收集，冷却后，送回系统循环使用。
2.脱硫方法
干法脱硫一般采用固体脱硫剂脱除少量硫，其方法有活性炭、氧化锌等。湿法脱硫一般可分为物理吸收和化学吸收、直接氧化法三种，本文主要讨论栲胶湿法脱硫。
3.主要危险有害物质分析
该项目生产过程中涉及的化学毒物主要有：氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、硫磺。
4.火灾、爆炸危险性分析
火灾、爆炸危险性主要包括：
（1）煤气泄漏导致火灾爆炸，系统阻力过大，引起脱硫塔爆炸。
（2）硫磺库通风不好粉尘含量过高，堆积过多引起火灾、爆炸。
（3）系统氧含量高引起火灾爆炸。
（4）温度、压力表失灵引起火灾爆炸。
根据国家相关规范，生产装置及装置内单元的火灾危险类别：
生产类别：甲
耐火等级：二
爆炸危险区域：2区
5.造成爆炸、火灾事故的条件
引发爆炸的条件是：爆炸品（内含还原剂和氧化剂）或可燃物（可燃气、蒸气或粉尘）与空气混合物和起爆能源同时存在、相互作用。
引发火灾的三个条件是：可燃物、氧化剂和点火能源同时存在，相互作用。该项目爆炸性、可燃性的化学品的作业场所出现泄漏后，可能引发爆炸、火灾事故的条件如下：
（1）可燃物：甲烷、氢气、一氧化碳、硫化氢泄露后蒸汽遇火源发生延迟点火，存在发生蒸汽云爆炸的危险。
（2）氧化剂：空气中的氧
（3）点火源：机械火源如摩擦、撞击、绝热压缩等，热火源如蒸汽高温管道；高温表面；电火源如电气火花、静电火花、雷电等；化学（或物理）火源如明火。
6.相关安全措施
主要危险源是煤气泄漏引起的火灾爆炸事故，主要安全措施有：
（1）设备和管道布置：设备管道尽可能露天布置，封闭厂房设置良好的通风设备。
（2）设备防爆：严格按爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的要求选择防爆型电气设备，半脱工序装置防爆区内的设备采用相应等级的防爆设备。
（3）防静电接地：在防爆区域内的所有金属设备、管道、储罐都必须设计静电接地，不允许设备及设备内部件有与地相绝缘的金属体。管道内介质流速的选取应符合有关规定以控制静电的产生，使其不能达到危险程度。
（4）安全保护设施：气柜设置出口水封进洗气塔，与煤气管道相连的液体管道按规范要求设液封；一级焦油器进、出口设置水封，出冷却塔设置液封槽，出清洗塔设置液封槽，进鼓风机煤气管设置液封槽，设置工序安全水封，设置除焦器短路水封等。水封设计应符合相应国家标准或相应标准的规定。
（5）工艺：1）应注意罗茨鼓风机进出口压力，防止负压，应装设负压报警停车联锁装置；2）静电除焦器必须设置半水煤气氧气自动分析仪，且与静电除焦控制柜联锁，一旦氧含量超过0.8%，电路即自动断开，确保静电除焦设备安全运行；3）在可能发生煤气积聚的装置内设固定式可燃气体检测报警仪及固定式有毒气体检测报警仪，并且按照相关规范的要求设置足够的便携式可燃（有毒）气体浓度监测器及空气分析仪等便携式探测设备；4）预脱硫塔及脱硫塔底设自动液位调节器，防止液体倒流至煤气管道入口，或气体进入液相系统，同时设置液位高低报警系统。5）半脱工序所有风机和泵出口设置止逆阀，防止液体倒流损坏电机；6）每个静电除焦器设2个爆破片。7）洗涤塔排水管的水封有效高度为洗涤塔计算压力水柱高度至少加500mm。8）为防止压缩机段超压，半脱系统应设置大回路管线。
（6）防泄漏：装置的管道、接头、法兰、焊缝等应严格按照《工业管道工程施工及验收规范》、《现场设备工业管道焊接施工验收规范》进行竣工验收；平时应经常检查，防止泄漏。
（7）预防火灾：硫磺仓库的耐火等级不低于三级，主要结构采用非燃烧材料，并且硫磺仓库的所有墙壁、屋顶的内表面、地坪都应平整光滑，降低粉尘的积聚。水煤气脱硫工段的副产品硫磺自燃点很低，并设置良好的通风，以保证安全生产。
（8）防腐蚀：煤气中的硫化氢与水作用会对设备产生腐蚀，因此本工序的设备全部做防腐处理，对腐蚀较严重的氧化再生槽的特殊部分采用不锈钢。
（9）剩余煤气放散装置应设有点火装置及蒸汽（或氮气）灭火设施，需要放散时，一般应点燃。
（10）防止罗茨风机反转：上述工艺中，罗茨风机进出口压差达49Kpa，而罗茨风机出口半水煤气是送到压缩工序的，若压缩机出现跳停，则很容易导致罗茨风机出口压力超高，造成导致罗茨风机反转，出现损坏设备的现象；针对此现象，有必要在清洗塔冷却塔上下段设置安全水封，在压缩机跳停时，压力超过安全内水封压力，就会使安全水封冲破，高压段的半水煤气大量泄到低压段的设备管道中（下转第188页）（上接第60页）去，从而保护罗茨风机。
【参考文献】
[1]梅安华等.小合成氨厂工艺技术与设计手册.化学工业出版社，1994.
[2]编辑委员会吴德荣等.化工工艺设计手册第四版.化学工业出版社，2009.
[3]《工业企业煤气安全规程》GB6222-2005.