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来亦子;冯桂
【摘 要】本文通过对国内主要的三乙基铝生产工艺过程的争论,分析了引起该工艺火灾爆炸事故发生的各种危急因素;特别针对反响釜火灾爆炸事故进展了事故树争论,通过建立反响釜火灾爆炸事故树,分析了根本缘由大事及其因果规律关系,并对该事故树最小割集和最小径集进展了计算,确定了各根本大事的构造重要度;依据事故树分析结果,结合三乙基铝的生产工艺,从技术、治理和操作等方面提出了预防该类火灾爆炸事故发生的有效措施.
【期刊名称】《安全与环境工程》
【年(卷),期】2025(018)005
【总页数】5 页(P83-86,92)
【关键词】三乙基铝;生产工艺;火灾爆炸;事故树分析;预防措施
【作 者】来亦子;冯桂
【作者单位】浙江省安全生产宣传教育中心,杭州 310012;浙江省安全生产科学争论所,杭州 310012
【正文语种】中 文
【中图分类】;X937
在石油化学工业中，三乙基铝主要用作烯烃聚合催化剂，它与烯烃反响能制得烯烃二聚体及各种 α-烯烃、高碳醇和其他化学中间体，还可作为烷基化剂，是齐格勒- 纳塔型催化剂的组分之一［1］。另外，三乙基铝可用于制备叔醇、仲醇催化剂，
也可作为制备其他金属有机化合物的原料、镀铝，其纯品可用于金属有机化学气相
沉积〔MOCVD〕工艺。此外，三乙基铝还是火箭燃料以及太阳能有机硅原料生产的关键材料。
三乙基铝具有较特别的物化性质［2］，它为无色液体，化学性质活泼，氧化反响猛烈，在空气中能自燃，遇水爆炸分解成氢氧化铝和乙烷，与酸、卤素、醇胺类接触发生猛烈反响，对人体有灼伤作用。近年来，随着国内石化工业的进展，化工企
业生产三乙基铝的规模也在渐渐增大。由于三乙基铝作为一种危急化学品具有易燃、易爆的化学性质，因此其生产过程中的安全问题也日益突出。为了防止三乙基铝生 产过程中火灾爆炸事故的发生，笔者针对该生产工艺的特点，运用安全系统工程及 安全掌握理论的原理和方法，分析了生产过程中存在的各种危急因素，以为指导企 业的安全生产供给牢靠依据。
目前三乙基铝的工业化生产方法主要有两种：两步法和一步法。国内主要承受一步法，其主要反响为加氢反响和乙基化反响［3］。加氢反响用三乙基铝为种子，在氢化釜中参加铝粉，通入氢气，生成二乙基氢化铝；然后将反响物输送到乙基化反响釜，通入乙烯，生成三乙基铝；最终再进展分别。三乙基铝生产工艺流程〔见图1〕如下：
首先对留有确定数量种子三乙基铝的反响釜在 90℃、常压和封闭的状况下进展搅拌，将铝粉从铝粉罐压放到反响器中。
然后进展加氢反响，即在加完铝粉且连续搅拌的反响器中经充分释放余氮并重封闭时，开头用热油对釜料进展升温直到 119℃停顿，同时在压力掌握下通
过插底管向反响器充氢加压并维持反响器压力在 MPa，并对反响的放热以 10℃ 冷油撤除而维持反响温度在 119℃，直到反响不再耗氢为止，最终切断氢气完成
氢化反响。该反响完毕时生产的中间产物为二乙基氢化铝。
最终在反响器完成降温、释压、氢气闪蒸和隔离之后，再向反响釜输入乙烯，
在温度 89℃、压力 MPa 条件下进展乙基化反响。经过反响釜氢化、乙基化反
应后生成的三乙基铝含有铝粉及其氧化物等固体杂质，再通过蒸馏、提纯以及深度乙基化等方法得到合格的三乙基铝成品。
物质的危急性分析
三乙基铝生产工艺主要涉及以下危急物质：原料〔氢气、乙烯、铝粉〕、产品〔三乙基铝〕、工艺关心性物质〔氮气、液氨、戊烷、己烷〕［4］。其主要物料性质见表 1。
上述物质属易燃易爆、有毒物质，它们分别具有易燃、易爆、易流淌集中、易挥发、易腐蚀、毒害等危急特性，假设在储存、使用和生产作业过程中操作不当，有可能 会导致火灾、爆炸、中毒、化学灼伤、冻伤等事故的发生。
火灾爆炸的危急因素分析
三乙基铝生产从铝粉、氢气加压稳压后与三乙基铝种子氢化反响开头到最终生产出合格的产品三乙基铝，一共经过 7 个工序，各工序的生产为间歇式的，但每一个反响釜的生产却是连续的。整个操作过程中，启停各种泵〔进料泵、真空泵、过料泵、压缩机〕十余次，开关各种节门和倒用加热或冷却节门屡次，假设投料量不准
〔物料比失当〕、次序颠倒、超温、超压等均可造成反响特别，酿成事故。该生产过程引起火灾爆炸的危急因素主要有：
反响器投料前如氮气转换不彻底，铝粉湿含量超出掌握指标，在参加种子三
乙基铝时，则会发生着火；在参加铝粉前如接口充氮置换不彻底或参加的铝粉受潮， 同样也会引起种子着火［5，6］。
氢化反响器的压力掌握是依靠对氢气进展压力调整来掌握的，假设压力调整阀失效，则会引起反响器超温超压，一旦超出反响器的承压极限，则可能发生物理爆炸进而发生化学爆炸。
氢化反响器温度掌握的主要方法是通过进反响器夹套的 10℃冷油的流量来
调整，一旦流量调整阀失效，则因冷油流量的失控而引起反响温度的失控，因此确
保制冷系统的正常工作以确保冷油温度是保证反响器温度掌握的重要条件。另外， 一旦反响温度失控而超温超压，如此时泄压装置又失灵，则也会发生火灾爆炸事故。
氢化反响的速度打算于氢气通入量的大小和催化剂的多少，如催化剂投入过多，或氢气通入量超过掌握要求，则会造成氢化反响速度失控而造成超温超压。
氢化反响器的搅拌转速直接影响反响热能是否准时传到反响釜壁，如转速过小或搅拌失效，将会使釜内局部温度过高而反响失败，造成隐患。
乙基化反响中异戊烷初始的加热及后期的冷凝分别依靠热水和冷水，冷热水的水泵运行及水压的调整直接影响反响器是否能正常工作，一旦冷却失效而造成超温超压，极可能发生爆炸事故。
乙基化反响的原料二乙基氢化铝是在管道反响器进口连续参加的，且乙烯主要分 5 个点逐步参加，假设乙烯参加布点不合理，则有可能造成局部反响温度过高而引发事故。
综上所述，在三乙基铝的生产过程中，造成火灾爆炸事故发生的因素较多，必需在 上述诸多因素正常的前提下，才能确保生产的安全运行，否则，将会造成严峻后果。
事故树模型
由三乙基铝的生产工艺可知，其生产过程最重要和最危急的过程都是在反响釜中进展的，主要的火灾爆炸事故也都是发生在反响釜中，因此分析导致反响釜火灾爆炸事故发生的缘由，对制定预防和掌握火灾爆炸的措施具有重要的意义。为此，笔者依据上面的火灾爆炸危急因素分析，运用事故树分析方法，分析了各因素在反响釜火灾爆炸事故中的危急程度［7］。反响釜火灾爆炸事故树见图 2。
最小割集和最小径集
该事故树的对偶成功树的构造函数式为
确定各根本大事的构造重要度
构造重要度分析是从事故树的构造上，分析各根本大事发生对顶上大事发生所产生
的影响程度〔不考虑各根本大事的发生概率，即认为各根本大事发生与不发生的概率一样〕［8］，它可由构造重要度近似推断。承受赋值法求各根本大事的构造重要度为
事故树各根本大事的构造重要度的挨次如下：
根本大事重要度分析
由上述各根本大事的构造重要度挨次可以看出：防止氢化反响超压爆炸，最重要的是 X1、X2、X3，即保证一系列泄压装置的灵敏有效，首先是安全阀及其下面所装的爆破片，要依据釜体可承受的压力和操作压力，确定爆破片的爆破压力，选定爆破片的厚度及材质，并经屡次试验确定其灵敏牢靠，一旦安全阀发生故障，应保证自动排空阀启开工作，假设安全阀和自动排空阀均发生故障，必需保证现场操作的手动排空阀启动，通过三道泄压装置，依次设
防，将反响釜压力特别上升的险情化解；其次是 X4、X11、X12，即自动保护系统的牢靠有效，包括超温、超压报警信号装置准时报警，冷却油调整阀准时开大， 通氢气调整阀准时关闭，通过降低釜内温度和停顿氢气通入将压力特别上升的险情缓解。
三乙基铝生产工艺的火灾爆炸危急性集中在氢化反响和乙基化反响上，主要表现为氢化反响釜超压引起的物理爆炸和异戊烷泄漏形成的爆炸性混合气体的燃烧爆炸两个方面，同时要关注其他部位设备管道泄漏三乙基铝发生着火爆炸的问题。为了防止其火灾爆炸事故的发生，提出如下安全预防措施。
工艺安全措施
全部存有三乙基铝的容器和管线法兰接口应全部承受不锈钢缠绕垫片，即使有间隙泄漏着火，只要紧固螺栓，消退间隙即可。
由于三乙基铝对白钢、碳钢无腐蚀，因此装置中的设备和管道可全部承受白
钢或碳钢制造安装，以避开腐蚀造成的突发泄漏着火［9］。
三乙基铝的输送泵承受屏蔽泵，可避开外泄物料的可能。
厂房内的地面可做成肯定的倾斜度，如有三乙基铝泄漏，使其流淌到一个安全处，防止对其他设备构成危害。
容器设备全部承受分程掌握，并承受氮气保压保持容器不进空气。
工艺流程中全部容器和设备内的气相与外界大气接触之处，全部设置通过 3 个串连通氮的油封罐，为系统安全设置一道防线。
由于三乙基铝遇水爆炸，所以工艺系统的冷、热载体分别承受-35℃和 10℃ 的异戊烷和 125℃的白油进展热交换，除了实现三乙基铝避开与水接触外，又多了一层油隔离，从工艺配置上杜绝了三乙基铝遇水爆炸的发生。
三乙基铝与少量水份反响能产生氧化固体物而堵塞管线，因此凡三乙基铝生产系统试压完毕后，应承受枯燥矿物油冲洗枯燥，洗净残留水份。另外，置换时用氮气确保含水量低，掌握氮气含水露点在-50℃为宜。
安全治理措施
严格依据安全规程生产，且三乙基铝的工艺规程需经特地的科研和设计单位审定，未经这些部门的相应鉴定，不允许转变其生产工艺规程。
建立健全各项安全治理制度，包括防火、防爆等制度和措施，严格执行安全治理制度和安全操作规程，形成严格执行各项治理制度和操作规程的监视机制，避开在制度和规程执行上存在的漏洞和薄弱环节。
加强防护用品的配备和监护工作，完善生产现场安全防护装置，在易燃、易爆等危急场所张贴或悬挂醒目的警示标志［10］。
加强生产操作人员的安全培训，生产操作人员必需生疏生产工艺规程、操作条件、原材料、产品、中间产物的反响放热性和火灾爆炸危急性质，同时必需持证上岗。
通过承受事故树分析方法对三乙基铝生产工艺过程进展危急因素分析，可为企业的
生产经营供给安全治理的参考依据。生产经营单位应对三乙基铝生产工艺中的重大危急源建立实时的监控预警系统，应用系统论、掌握论、信息论的原理和方法，亲热结合自动检测与传感器技术，以及计算机仿真、网格通信等现代高技术，对危急源的安全状况进展实时监控，严密监视那些可能使危急源的安全状态向事故临界状态转化的各种参数的变化趋势，准时给出预警信息或应急掌握指令，以把事故隐患消灭在萌芽状态。
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