影響反應釜安全運行的因素及應對措施
反應釜是化工企業(yè)經(jīng)常使用的、常見的一種設備，是化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中，用作物料發(fā)生反應的一種容器，在企業(yè)生產(chǎn)過程中，屬于關(guān)鍵生產(chǎn)裝置，其安全性對企業(yè)的安全生產(chǎn)影響很大，使用不當，或者參數(shù)控制不當，很有可能引起反應釜的火災、爆炸事故。事實上這樣的事故在化工企業(yè)中并不少見。下面就反應釜的安全管理問題進行一些分析：
一、反應釜的結(jié)構(gòu)介紹反應釜的結(jié)構(gòu)主要包括八部分。
一是釜體。釜體是用作盛裝物料，物料在其中發(fā)生化學反應設備；
二是加熱系統(tǒng)，如用導熱油加熱的導熱油盤管等。是高溫導熱油在盤管內(nèi)流動，給反應物料加熱，使其發(fā)生化學反應的在反應釜內(nèi)上下盤旋的管道；
三是攪拌漿。主要作用是將兩種或多種物料進行攪拌，使不同的物料之間進行分散，充分混合，同時使物料的溫度處于均衡狀態(tài)；
四是熱交換器。是冷卻水和熱物料進行熱交換的設備，其內(nèi)部有很多小管道，小管道內(nèi)流動的是冷卻水，小管道外部流動的是反應物料，最外部是用一個殼體包住。用冷卻水跟反應物料在此進行熱交換，使反應溫度或生成物溫度達到合適的目標溫度；
五是上料管道。是用泵給反應釜內(nèi)投放液體原料的管道；
六是出料管道。是用泵或自重將反應生成的產(chǎn)品從反應釜中導出的管道。
七是計量儀表系統(tǒng)。主要包括壓力表、溫度計等；
八是安全裝置。如安全閥、爆破片等。
二、影響反應釜安全性的主要表現(xiàn)采用故障類型分析法（FMEA）和工作安全分析法（JSA），對反應釜的安全性進行分析認為，影響反應釜安全性主要來自四個方面：
一是反應釜檢維修的質(zhì)量對反應釜安全性的影響；
二是反應釜熱交換器工藝對反應釜安全性的影響；
三是反應釜儀器儀表對反應釜安全性的影響；
四是反應釜內(nèi)的反應過程對反應釜安全性的影響。
其中反應釜內(nèi)物料之間發(fā)生的反應對反應釜的影響又分成三個方面：一是反應釜內(nèi)物料之間發(fā)生的反應是物理反應對反應釜安全性的影響；二是反應釜內(nèi)物料之間發(fā)生的反應是化學反應對反應釜安全性的影響。物料之間發(fā)生的反應是化學反應對反應釜安全性的影響又分為兩個不同的反應：即吸熱反應對反應釜安全性的影響、放熱反應對反應釜安全性的影響。
三、反應釜在生產(chǎn)運行過程中安全性的分析
1、反應釜檢維修質(zhì)量問題對反應釜安全性的影響
反應釜在制造過程中，有嚴格的質(zhì)量監(jiān)管，特別是帶壓反應釜。但是，反應釜的檢維修的質(zhì)量把關(guān)問題就很難說了，全靠企業(yè)的認識和重視程度來確定，反應釜的檢維修，絕大多數(shù)是焊接作業(yè)，焊工的水平就成了檢維修質(zhì)量的關(guān)鍵，有些企業(yè)，隨便找個焊工就搞檢維修，造成反應釜出問題。
2、反應釜熱交換器工藝對反應釜安全性的影響
在反應釜的這八部分組成中，熱交換器中冷卻水進水控制工藝對反應釜的安全性影響很大，特別是放熱反應時，冷卻器冷水的進水工藝更是關(guān)鍵，許多老式反應釜熱交換器的冷卻水進水控制閥只有一個，一旦該控制閥損壞，不能正常循環(huán)，無法給反應釜降溫，特別是物料在反應釜內(nèi)發(fā)生放熱反應時，反應溫度降不下來，將會不可避免的發(fā)生火災爆炸事故，后果不堪設想。
3、反應釜儀器儀表對反應釜安全性的影響
物料在反應釜內(nèi)的反應，大都是合成反應，生成物（產(chǎn)品）對溫度、壓力的要求很嚴格，特別是對溫度的要求，更是嚴格。當兩種或者多種物料混合在一起投入反應釜，在不同的溫度下，生成的物質(zhì)不同，有些物質(zhì)是在特定的壓力、溫度下，才能生成特定的物質(zhì)，所以，反應釜儀表的精確、準確性，對反應釜內(nèi)的化學反應，生成產(chǎn)品的影響非常之大。而老式的反應釜大都是只安裝一個壓力表、一個溫度計，壓力、溫度計量的精確、準確性沒有保障，一但壓力表、溫度計計量失準，很有可能導致反應釜內(nèi)的化學反應過程發(fā)生改變，生成的產(chǎn)品也發(fā)生質(zhì)的變化，甚至導致事故發(fā)生，反應釜被破壞。
4、反應釜內(nèi)的反應過程對反應釜安全性的影響
物料在反應釜內(nèi)的反應只有兩種，一種是物料之間的反應是物理反應，另一種是物料之間的反應是化學反應，下面就這兩種情況分別進行探討：
1）物理反應對反應釜安全性的影響。
將生產(chǎn)用物料投入反應釜，沒有新物質(zhì)生成，只是將各種物料進行攪拌分散均勻。在常溫常壓下，物料之間相互滲透，相互溶合的反應，就是物理反應。
比如油漆的生產(chǎn)過程就是這樣的物理反應過程。投料工將粉狀固態(tài)物料染色粉等、液態(tài)物料樹脂等液體物料投入到反應釜（也叫分散機、攪拌機等），反應釜內(nèi)的攪拌漿通過勻速的旋轉(zhuǎn)運動，將固體物料攪拌開，使其均勻地在液態(tài)的樹脂中分布，達到一定的攪拌時間，固體粉料已經(jīng)均勻地在樹脂中分布，固體物料與液體物料相互溶合，相互滲透。再將攪拌好的物料通過泵（為了安全起見大都采用氣動隔膜泵，不使用電機動力，沒有防爆要求），打入研磨機，對物料中的比較大顆粒的粉料進行研磨，使其粒度更小，物料之間溶合的更好，然后再用隔膜泵將研磨好的物料打入另外一個成品罐，然后再加入一些添加劑，使其外觀、粘度、光澤、細度、固體含量、干燥速度等指標符合國家標準要求，這樣，物料在反應釜里完成了油漆生產(chǎn)，從其過程看，生產(chǎn)的產(chǎn)品完全是物料在反應釜中發(fā)生物理反應的產(chǎn)物。這種物理性的反應對反應釜的安全影響不大，除了對反應釜內(nèi)壁、管道等造成一定的磨損、腐蝕外，其它對反應釜沒有別的影響，也不會發(fā)生大的事故，安全管理風險比較小。
2）化學反應對反應釜安全性的影響
物料在反應釜里的反應，絕大多數(shù)是化學反應，有些甚至是高溫、高壓下的化學反應。如果是化學反應，則要在反應的機理上，尋找反應釜是否安全的答案。
（1）物料在反應釜里的化學反應是吸熱反應對反應釜安全性的影響
物料在反應釜里的反應如果是吸熱反應，那么這種反應要持續(xù)地通過導熱油或電等供熱載體給物料加熱，這樣的反應，溫度控制比較容易，正常情況下，只要溫度、壓力取全取準，一般不會發(fā)生大的事故，跟物料在反應釜里是物理反應相比，就是溫度比常溫高，密閉生產(chǎn)的話也有一定的壓力，這種壓力是由于物料溫度升高后的體積膨脹增大而導致的，也有沸點低的物料被氣化而體積增大而產(chǎn)生的壓力，但壓力始終不會太高，更不會引起反應釜的爆炸。一直加熱到目標溫度后，停止加熱，反應規(guī)定的時間后，化驗產(chǎn)品合格，就可以通過熱交換器冷卻水與生成品進行熱量交換，將產(chǎn)品溫度降下來，達到可以包裝的程度，一個循環(huán)的生產(chǎn)就結(jié)束了。反應參數(shù)始終能被操作人員可控。這里唯一的風險就是操作工人責任心不強，溫度計失靈等原因，使加熱過度，使物料的反應溫度超過了目標溫度，那樣的話也可能引起火災、爆炸事故。
（2）物料在反應釜里的反應是放熱反應對反應釜安全性的影響
物料在反應釜里的反應是放熱反應對反應釜安全性的影響就比較大了，如果控制不好溫度和壓力，很有可能發(fā)生泄漏、火災、爆炸等惡性事故。
物料在反應釜里的放熱反應絕大多數(shù)是先吸熱，后放熱。在物料投入反應釜后，先要通過一定的熱媒介質(zhì)，對反應的物料進行加熱，引發(fā)物料之間的化學反應，當這種化學反應達到一定的程度后，也可以說，達到一定的溫度后，反應開始產(chǎn)生放熱，當反應釋放出來的熱量足夠維持這種化學反應進行時，這個時候，就不需要再給反應釜里的物料加熱了，當溫度升高到目標溫度時，就要通過熱交換器用冷卻水跟物料交換熱量，使反應釜內(nèi)的物料保持一定時間的目標溫度，讓物料在反應釜內(nèi)充分反應。這樣的先加熱后放熱的反應，控制溫度的方法與吸熱反應的溫度控制方法大不一樣，吸熱反應是給予反應釜里的物料熱量，是控制高溫介質(zhì)的給予量來控制溫度。高溫介質(zhì)給予量的控制方法很多，如電加熱可以斷電，導熱油加熱可以關(guān)閉導熱油控制閥，即使導熱油控制閥損壞，無法控制，還可以采取停爐的方法，切斷高溫介質(zhì)給反應釜內(nèi)物料的供應熱量，可見控制高溫介質(zhì)的給予量是很好控制的，給予量少了，大不了就是多給予一段時間，即便給予不了，也不會發(fā)生任何事故。而放熱反應的溫度控制則是控制低溫介質(zhì)的給予量來控制溫度。而控制低溫介質(zhì)的給予量來控制放熱反應物料的溫度就不一樣了，要是給予的少了，溫度就會溫度持續(xù)升高，甚至超過了目標溫度，還繼續(xù)升高，如果冷卻介質(zhì)輸送管道、閥門出現(xiàn)故障，完全給予不了低溫物質(zhì)，則反應釜就會無控溫度升高，無控壓力升高，就有可能導致爆炸事故發(fā)生。所以，放熱反應對反應釜的安全性是最不利的，必須引起高度重視。
四、為了確保反應釜的安全性應采取的對策措施1、針對反應釜在檢維修過程中的質(zhì)量問題的對策
反應釜大都是在高溫高壓生產(chǎn)條件下運行，運行環(huán)境比較惡劣，很容易造成反應釜出現(xiàn)這樣或那樣的故障和問題。所以企業(yè)應當采取一些措施，確保反應釜完好。
一是應該制定全面、適用、可操作的反應釜安全操作規(guī)程，用以指導反應釜的操作人員正確操作，不給反應釜造成因操作失誤或不當而帶來的損傷或損壞。
二是應該制定反應釜定期檢維修保養(yǎng)制度。將反應釜的檢維修、保養(yǎng)提前做，預防反應釜發(fā)生故障或損壞而造成的安全生產(chǎn)事故。
三是加強日常檢查。反應釜每運行一次，都要對反應釜的各個結(jié)構(gòu)部分進行全面檢查，對關(guān)鍵部位應重點檢查，特別要檢查儀器儀表的完好性，各種管道的完好性，安全裝置的完好性和熱交換器的完好性。
四是檢維修保養(yǎng)人員要取得一定的資質(zhì)，并且要符合壓力容器焊接要求的水平，這樣才能保證檢維修和保養(yǎng)的質(zhì)量。
五是檢維修完以后，一定要搞水壓試驗，確保檢維修后的壓力原件能夠承受設計壓力。
結(jié)論：反應釜的檢維修，要嚴格把好質(zhì)量關(guān)，檢維修完成后，必須進行水壓試驗，合格后方可投入生產(chǎn)使用
2、針對反應釜熱交換器冷卻水進水工藝缺陷的對策
物料在反應釜內(nèi)發(fā)生化學反應時，是放熱反應，熱交換器進水閥發(fā)生故障，則很危險，很有可能造成反應溫度、反應壓力過高，造成反應釜爆炸事故。所以，應對那些只有一個閥門控冷卻水進水老舊的反應釜，加以改造。具體辦法是，在原控制閥門跟前，再安裝一個旁通閥，一用一備，當正常使用的閥門發(fā)生故障的時候，就可以采取打開旁通閥的方法，保障熱交換器冷卻水能即時給予，從而保障反應溫度能夠得到有效的控制。最好是將主閥設置為受溫度控制的自動閥，旁通閥設置為手動閥。這樣既實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，又保障了生產(chǎn)的安全，避免由于人工控制對溫度掌握的不準確，造成對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，同時也減輕了操作員工的勞動強度。當然，如果手動閥是主閥，旁通閥自動閥是副閥，那么就會造成自動閥常年處于關(guān)閉不使用的狀態(tài)，在這種情況下，操作員工要定期對自動閥進行開閉試驗，確保自動閥經(jīng)常處于完好狀態(tài)。
結(jié)論：反應釜的熱交換器冷卻水進水管道控制閥門旁邊必須有旁通，一用一備確保萬無一失。
3、反應釜儀表對反應釜安全性的影響的對策
反應釜的儀器儀表，就是反應釜內(nèi)的化學反應正常與否的眼睛，特別是壓力表和溫度計，必須具備兩個條件，一是精確；二是準確。所謂精確，就是要求企業(yè)要按照《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表檢定規(guī)程》（JJG52-2013）“第2.7.5條檢定周期：壓力表的檢定周期可根據(jù)使用環(huán)境及使用頻繁程度確定，一般不超過6個月的要求”對壓力表定期進行檢定。溫度度也一樣，也要按照有著標準要求進行定期檢定，確保壓力表、溫度表的精確性。所謂準確，就是一臺反應釜在投入生產(chǎn)運行過程中，溫度計、壓力表反應的數(shù)據(jù)是準確的，誤差不能超過一定的數(shù)量。
那么怎么才能判斷溫度計、壓力表反應的數(shù)據(jù)是準確的呢。這就要求每一臺反應釜，都應該各安裝不同類型的兩只壓力表、兩只溫度計。在運行過程中，可以通過兩種不同類型的計量儀器儀表進行比較，一但兩只儀器顯示的數(shù)據(jù)不一致時，那就肯定是有一只儀表是有問題的，就樣儀表出現(xiàn)問題就能夠及時發(fā)現(xiàn)。避免因儀表出現(xiàn)問題給反應釜帶來的安全風險。
結(jié)論：反應釜的儀器儀表都應該是雙儀表，雙計量，雙顯示，當同一參數(shù)兩只儀表顯示不一致時，就說明有一只儀表是有問題的，便于及時發(fā)現(xiàn)儀表出現(xiàn)的問題，消除隱患，避免事故。
4、反應釜內(nèi)物料之間的物理反應對反應釜安全性影響的對策
反應釜內(nèi)物料的物理反應雖然沒有化學反應對反應釜造成的隱患和風險大，但也有磨損、腐蝕等不同程度的影響，那么如何防止物理反應對反應釜安全性的影響呢？主要要考慮兩個方面：
一是磨損對反應釜的安全性的影響。物料在反應釜內(nèi)要通過攪拌漿的旋轉(zhuǎn)運動，帶動物料也在反應釜內(nèi)旋轉(zhuǎn)運動，物料旋轉(zhuǎn)運動對反應釜的摩損主要與物料的粒度、硬度有關(guān)系，特別是粉料的粒度，粉料的粒度越大，那么對反應釜的磨損就越大，所以，在選擇粉料的時候，尤其要選擇粒度小的粉料，另外，也與粉料的硬度有關(guān)，粉料的顆粒的硬度越大，對反應釜的磨損就越大，所以，在選擇粉料的時候，也要考慮選擇硬度小的粉料，這樣就可以減輕物料對反應釜的磨損，延長反應釜的使用壽命。
二是物料腐蝕對反應釜安全性的影響。物料的腐蝕性對反應釜使用壽命影響很大，同時也可能造成反應釜內(nèi)管道及反應釜體本身的損壞，特別是對管道的腐蝕，很有可能造成管道穿孔，如導熱油管道等，如果造成這些管道穿孔，就有可能將導熱油等不是生產(chǎn)原料的物質(zhì)進入反應釜，一方面產(chǎn)品質(zhì)量受到影響，別一方面也可能引起火災爆炸等事故，所以，在選擇物料時候，盡量選擇腐蝕性小的物料，代替腐蝕性大的物料，或者沒有腐蝕性的物料。這樣就能夠減輕因物料的腐蝕性，對反應釜安全性的影響。
結(jié)論：消除物料在反應釜內(nèi)發(fā)生物理反應對反應釜安全性影響，主要考慮物料中粉料的粒度和硬度，盡量選擇粒度小，硬度小的粉料。選擇腐蝕性小或者沒有腐蝕性的物料。
5、物料在反應釜里的化學反應是吸熱反應對反應釜安全性的影響的對策措施
物料在反應釜里的化學反應是吸熱反應，對反應釜安全性的影響主要是加熱過度，可能造成的火災爆炸事故。要杜絕在反應釜內(nèi)吸熱反應不發(fā)生加熱過度的事件，一是要加強對員工職業(yè)技能的培訓，特別是責任心和安全意識的培訓。操作員工一定要負起責任，上班工作期間，不從事與工作無關(guān)的工作，要時刻觀察物料在反應釜里溫度的變化，達到目標溫度應立即結(jié)束加熱。二是反應釜使用的儀器儀表一定要精確、準確，不能誤導操作人員，最好是同一參數(shù)兩套儀表顯示。當然，最好的杜絕過熱的方法是采用自動化控制儀表系統(tǒng)，如DCS控制系統(tǒng)，當溫度或壓力達到目標值的時候，自動化儀表系統(tǒng)就會自動切斷加熱系統(tǒng)，完全可以杜絕加熱過度事件發(fā)生。
結(jié)論：吸熱反應對反應釜安全性的影響，一是加強操作員工的責任心教育，二是加強儀器儀表的管理，三是采取自動化控制系統(tǒng)。
6、物料在反應釜里的反應是放熱反應對反應釜安全性的影響的對策措施
物料在反應釜里的化學反應是放熱反應對反應釜安全性的影響，是最危險的化學反應。當然正常情況下，只要操作得當，系統(tǒng)完好，正常運行是沒有問題的。這里邊最關(guān)鍵的工藝是換熱器的冷卻水系統(tǒng)不能出問題。當化學反應達到自放熱階段，如果冷卻水供應不上，那么，后果是災難性的，就是有安全閥、爆破片的泄壓安全裝置也無法避免火災爆炸事故，可見，這樣的放熱化學反應，必須保證熱交換器的冷卻水要萬無一失。跟第2個問題一樣，要在熱交換器進水閥旁邊再接一套加有控制閥門的進水旁通，這樣，一但主進水閥失效了，那么旁通進水閥就可以打開，給熱交換器供冷卻水。實現(xiàn)安全生產(chǎn)。采取自動化控制系統(tǒng)最好。
結(jié)論：要保障物料在反應釜里的反應是放熱反應時，確保反應釜溫度受控，不發(fā)生意外，就必須在熱交換器的冷卻水進水閥的旁邊，再加裝一套帶有控制閥門的旁通水路。萬一主供水閥出現(xiàn)異常的情況下，旁通照樣可以給熱交換器供冷卻水，保證放熱化學反應的溫度受控，保障安全生產(chǎn)。
總之，化工企業(yè)里的生產(chǎn)裝置也是關(guān)鍵的高風險的裝置，對于化工企業(yè)來講，利用一些安全評估的方法，對一些關(guān)鍵生產(chǎn)裝置的安全性進行分析，是實現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要途徑。反應釜是化工企業(yè)產(chǎn)生化學反應的一個常用裝置。對反應釜安全性的分析很有必要。（作者：白繪春）
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