双氧水生产工艺的危险性分析

摘要：双氧水生产涉及国家重点监管的化工工艺（过氧化工艺），生产过程中涉及到的氢气、重芳烃、蒽醌、磷酸三辛酯、磷酸等危险、危害物质。双氧水在生产过程中较易发生火灾、爆炸事故。为了预防事故的发生，对火灾爆炸危害性有定量的分析认识。本文分析了事故严重程度，为事故预防提供理论依据。一旦事故发生，可以启动事故应急救援预案，及时、有效地处理事故，把事故造成损失降到最低。希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。 关键词：双氧水；生产工艺；危险性 引言

双氧水因其使用对环境无污染，其在化工生产过程中需求越来越大。从双氧水生产以来，双氧水的生产方法主要有电解法、异丙醇氧化法及蒽醌法。蒽醌法是现今双氧水生产普遍使用的方法。过氧化氢作为一种多功能的绿色氧化剂，广泛用于化工、建筑、军工、环保、造纸、医药、食品、航空航天等行业，工业用一般浓度范围在27.5%~70%之间，浓度在99.5%~100%的过氧化氢被用在火箭推进剂和鱼雷等军事工业。通常情况下，双氧水较稳定，然而，在高温、光照、接触金属杂质，或在碱性条件下会迅速发生分解而生成水和氧气并放出大量的热，具有热分解爆炸危险性。化学反应失控事故在化工厂事故案例中占有很大比例，而过氧化氢的特性直接或间接导致了多起热分解爆炸事故。2016年某化工公司

“4.25”较大爆燃事故，在试生产准备阶段，双氧水在碱性条件下迅速分解并放热，产生高温和助燃气体氧气，引起密闭的储槽容器压力骤升而爆炸，直接造成3人死亡，1人轻伤，直接经济损失达1500余万元。另外，对近几年国内过氧化氢爆炸事故进行了统计，分析可知，其爆炸原因主要是由于高温或混入杂质等因素而导致过氧化氢快速热分解爆炸。近年来，国内外学者对过氧化氢的热爆炸机理、热分解过程及其热稳定性进行了大量的理论和实验研究。对国内外过氧化氢热爆炸的理论研究包括热失控模型、基于热动力学进行了研究，对受热、杂质引起的热爆炸等方面进行了归纳整理。研究评估各种金属化合物对过氧化氢水溶液失控反应危害的影响。采用差示扫描量热法评估了双氧水与丙酮、Fe2O3、FeSO4、盐酸、HNO3、氢氧化钠等溶剂的热危险性。采用快速筛选法（RSD）对不同配比的双氧水/CH3COOH氧化体系的放热过程进行了初步分析，针对危险性相对较大的配比以及双氧水溶液进行绝热量热试验，分析了乙酸对过氧化氢热稳定性的影响。使用C80微量量热仪对27.5%、50%和70%过氧化氢的热分解特性进行了实验研究，并计算了分解活化能、绝热条件下达到最大反应速率所需时间（TM-Rad）等参数。利用泄放小试模拟实验装置研究了碱性环境下10%、15%双氧水的分解反应失控特性，建立了反应失控的临界判据。为了保证利用双氧水氧化氯丙烯直接环氧化制备环氧丙烷新工艺的安全开发，对工艺涉及到的混合危险物料，利用pH计、C80量热仪及AKTS软件处理得到了混合物料中双氧水的热分解参数、热动力学数据等。综上所述，对双氧水热分解机理的分析及定量研究较多，然而对其危险特性的风险评估还不够充分。通常情况下，对物质的热危险性评估多采用分解热估算法，但仅此来评估物质危险性是不够全面的。 1事故模拟分析

通过对双氧水生产工艺中的氢化塔进行道化学火灾爆炸指数评价分析，其火灾爆炸危险等级有了认识，我们再利用事故后果模拟分析（压缩气体容器爆破能量计算），了解氢化塔（工作压力为0.4MPa，容器体积为350m3）发生爆炸事

故时，对工厂、厂内职工、厂外居民，甚至对环境造成危害的程度。氢化塔爆炸时的冲击波超压见下图。由冲击波超压对照找出对人员和建筑物的伤害、破坏作用。氢化塔爆炸冲击波在8.5m范围内，会造成大部分人员死亡；在12.5m范围内，会造成内脏严重损伤或死亡；在18m范围内，听觉器官损伤或骨折；在23m范围内，会造成轻微损伤。在7m范围内，会造成大型钢架结构破坏；在8.5m范围内，会造成建筑物防震钢筋混凝土破坏，小房屋倒塌；在10.5m范围内，砖墙倒塌；在35m范围内，窗框损坏。仅考虑氢化塔爆炸，影响相对较小，但是双氧水生产装置不仅仅只有氢化塔，当氢化塔爆炸时，冲击波8.5m范围内还有氧化塔、萃取塔等设备，各设备中都存在易燃易爆物质，影响将扩大，爆炸影响范围甚至将扩散至厂外，企业应加强管理，避免事故的发生。 2过氧化工艺防火、防爆措施

过氧化工艺防火、防爆措施主要涉及到两个方面：（1）首先要求必须严格控制工艺参数，包括：过氧化反应釜内pH值、温度、过氧化反应釜内搅拌的速度、（过）氧化剂的流量、参加反应物质的配料比、过氧化物的浓度以及气相氧含量等。（2）其次要求必须具备报警或联锁装置，即：反应釜的压力及温度的报警和联锁、反应物料的比例控制和联锁及紧急切断动力系统、紧急断料系统、紧急冷却系统、紧急送人惰性气体的系统、气相氧含量监测报警和联锁、紧急停车系统、安全泄放系统、可燃和有毒气体检测报警装置等。（3）第三必须将过氧化反应釜内的温度与釜内搅拌电流、过氧化物流量、过氧化反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系，设置紧急停车系统。 3安全措施补偿系数

安全措施补偿系数主要涉及如下内容：每个化工厂或化工装置必须具备一定能力的安全措施保障，从基础物料、工艺控制和防火、防爆三个方面入手，达到安全措施的可行性与保障性。安全措施补偿之后，相应的装置单元危险性也会降低，反应釜和双氧水安全措施补偿之后的危险等级均降为Ⅲ级，属于中度危险装置单元。 结语：

总而言之，在精细化工生产中，双氧水因为它的是强氧化性，加之其无论作为氧化剂还是还原剂都很“干净”，因为它通常反应后的产物不容易留下杂质，甚至不产生污染介质，可以有效地保护环境而被广泛使用。总之，协调、解决在生产、储存、运输、经营、使用、废弃处置各个环节中的重大安全问题，通过采用先进的科学技术和标准化手段，建立健全形成一个安全监管的良性循环机制至关重要。尤其是在双氧水生产过程中不能混入各种杂质，在储存、包装和运输过程中，对外部条件和容器材质的也要求相当严格，按规定双氧水应当用专门的包装桶和运输槽车，包装桶还要求设置有气孔，防止其分解爆炸。只有严格遵守有关法律法规，才能最终提高我国危险化学品的安全生产和管理水平。 参考文献：

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