2011安全评价师基础知识：硫酸生产风险分析

硫酸是一种重要的基本化工原料，其用途十分广泛，在国民经济中占有举足轻重的地位。硫酸的主要生产原料为硫磺、硫铁矿、冶炼烟气、硫化氢等，目前主要生产工艺为接触法，包括原料二氧化硫的生成、二氧化硫向三氧化硫的催化转化和三氧化硫的吸收。由于硫酸生产所涉及的化学物质和工艺过程具有一定的安全风险，所以应引起足够的重视并采取适当的防范措施。本文对此分析如下。

1 硫酸生产中主要化学物质风险分析

1.1 原料

硫酸生产中涉及安全风险的原料主要为硫磺和硫化氢。

1.1.1 硫磺

硫磺为淡黄色脆性结晶或粉末，可能因含少许硫化氢而有特殊臭味，183.8℃时蒸气压0.13kPa，闪点207℃，熔点119℃，沸点444.6℃，相对体积质量(水为1)2.0，自燃温度232℃，爆炸下限2.3g/m3。

硫磺属易燃固体，遇明火、高热易燃，与氧化剂混合能形成爆炸性混合物。硫磺粉体与空气可形成爆炸性混合物。硫磺为不良导体，在干燥状态下会因搅拌、输送和注入等操作产生静电。硫磺能在肠内部分转化为硫化氢而被吸收，故大量口服可导致硫化氢中毒。硫磺可引起眼结膜炎、皮肤湿疹，对皮肤有弱刺激性。生产过程中长期吸人硫磺粉尘一般无明显毒性作用。

硫磺的毒性相对较小，主要危险是粉尘爆炸。在气候干燥、通风不良的情况下处置硫磺，会造成粉尘富集，达到爆炸极限后在外部能量的作用下引发爆炸。由于硫磺表面易产生静电积累，更加剧了爆炸的危险。

1.1.2 硫化氢

硫化氢是可燃性无色气体，具有典型的臭鸡蛋味，沸点-60.3，相对体积质量(空气为1)为1.19，易溶于水及醇类、二硫化碳、石油溶剂和原油，20℃时蒸气压为1 874.5kPa，空气中爆炸极限(体积分数)为4.3%-45.5%，自燃温度260℃。

硫化氢是一种神经毒剂，亦为窒息性和刺激性气体。硫化氢经粘膜吸收较快，经皮肤吸收甚慢。急性硫化氢中毒一般发病迅速，出现以脑和(或)呼吸系统损害为主的临床表现，亦可　伴有心脏等器官功能障碍。临床表现因接触硫化氢的浓度等因素的不同而有明显差异。中枢神经系统损害最为常见，轻则出现头痛、头晕、乏力、共济失调及轻度意识障碍，重则出现意识模糊、昏迷、呼吸困难或呼吸停止后心跳停止，与极高浓度(1 000mg/m3以上)硫化氢接触可发生电击样死亡。

硫化氢的主要危险是致人中毒，由于爆炸下限较低，也容易引发爆炸事故。硫化氢体积质量较空气大，在低处泄漏时会聚积在地面，在高处泄漏时也会扩散至地面，因此容易导致严重后果。

1.2 中间产物

硫酸生产的中间产物是二氧化硫和三氧化硫，它们均具有一定的安全风险。

1.2.1 二氧化硫

二氧化硫为五色、有刺激性臭味、有毒气体，不可燃，易液化，沸点-10℃，相对体积质量(空气为1)2.26，是一种还原剂。

二氧化硫易被湿润的粘膜表面吸收生成亚硫酸、硫酸，对眼睛及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。急性影响为：轻度中毒时发生流泪、畏光、咳嗽，咽喉灼痛等，严重中毒后可在数小时内引发肺水肿，极高浓度吸人可引起反射性声门痉挛而致窒息，皮肤或眼接触会发生炎症或灼伤。慢性影响为：长期低浓度接触可产生头痛、头昏、乏力等全身症状以及慢性鼻炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉及味觉减退等，少数工人有牙齿酸蚀症。

二氧化硫的主要危险是致人中毒。

1.2.2 三氧化硫

三氧化硫在常态下为无色液体或者无色至白色晶体，不可燃，有发烟、吸湿特性，沸点45℃，相对体积质量(空气为1)2.8，是一种强氧化剂。

三氧化硫与可燃物质、还原性物质及有机化合物激烈反应，有着火和爆炸危险;与水和潮湿空气激烈反应，生成硫酸;水溶液是一种强酸;与碱剧烈反应;腐蚀金属，生成爆炸性气体氢。三氧化硫对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用，可引起结膜炎、水肿、角膜混浊以致失明;对呼吸道有刺激作用，重者造成呼吸困难和肺水肿;高浓度接触会引起喉痉挛或声门水肿致死;口服后会灼伤消化道形成溃疡，严重者可造成胃穿孔、腹膜炎、喉痉挛和声门水肿、肾损害、休克等;慢性影响有牙齿酸蚀症、慢性支气管炎、肺气肿和肝硬变等。

三氧化硫的主要危险是致人中毒。

1.3 产品

产品硫酸为透明粘稠的油状液体，无气味，颜色自五色、黄色至黄棕色，相对体积质量(水为1)1.834，易溶于水同时放出大量热量。浓硫酸有明显的脱水、氧化作用和腐蚀性。硫酸本身虽然不燃烧，但因其化学性质活泼，遇水及许多可燃物质，如木屑、稻草、纸张、电石、高氯酸盐、雷酸盐、硝酸盐、苦味酸盐等会发生剧烈反应，放出高热并可能引起燃烧;稀硫酸遇金属会反应放出氢气，引发爆炸。硫酸腐蚀性强，能严重灼伤眼睛并有造成失明的危险，对皮肤有刺激性，会导致皮炎或灼伤。与三氧化硫一样，硫酸可引起上呼吸道炎症及肺损害，其毒性表现见上述“三氧化硫”部分。

硫酸的主要危险源启其化学活泼性和强腐蚀性，有可能引发燃烧、爆炸和人体严重伤害。

2 硫酸生产过程风险分析

2.1 火灾爆炸

处置硫磺时存在粉尘爆炸危险，熔硫槽会因蒸汽加热管的腐蚀泄漏而发生超压爆炸，或因水漏人急剧气化而发生蒸汽爆炸。硫铁矿沸腾炉和预热燃烧炉点火升温时可能发生爆炸和喷　火，用冷却水冷却处理沸腾炉结疤或清灰时会因温差太大而引发爆炸，沸腾炉水箱漏水等也可能引发爆炸。因设备、管道腐蚀或其它故障而致使硫酸泄漏时，硫酸与可燃物接触会引起燃烧，遇电石、金属粉末等接触能发生爆炸或着火。在硫酸容器的检修过程中，设备内残余的浓硫酸会吸收空气中的水分而稀释，继而腐蚀钢材并放出氢气，当氢气浓度达到爆炸极限时会引发爆炸。这类事故即使在近年也屡有发生。如果控制不当或发生设备故障，废热锅炉以及其它压力容器存在超压爆炸的危险。

2.2 化学灼伤

化学灼伤是硫酸生产中常见的危险。如果有关设备、管道发生腐蚀或存在缺陷导致硫酸泄漏，与之接触会造成化学灼伤。

2.3 中毒

由于生产不正常、工艺控制不当、设备及管道腐蚀及故障等，在焚(焙)烧、净化、转化等工序会造成硫化氢、二氧化硫、三氧化硫泄漏，从而引起人员中毒事故。

2.4 高温灼伤

硫铁矿焙烧炉在900℃左右运行并有高温矿渣排出，在清理排渣、处理除尘设备及焙烧炉故障或人工运送热渣时，均有可能发生高温灰渣灼伤事故。焚硫炉操作温度高达1 000℃左右，废热锅炉、各类换热器及熔硫槽等温度也都较高，如果发生泄漏，都可能造成高温灼伤事故。

2.5 粉尘危害及触电

在硫铁矿破碎、硫磺运输及更换钒催化剂的过程中，存在粉尘危害;在炉气净化过程中，存在高压触电危险。

3 安全对策

3.1 严格控制工艺指标，确保设备完好

严格控制熔硫槽加热蒸汽压力、液硫液位及焚硫炉、吸收塔等关键部位的工艺指标，是保证安全生产的重要前提，同时应尽量提高工艺的自动控制水平。另外，应确保设备完好，防止熔硫槽加热蒸汽管及吸收塔等部位的腐蚀，提前做好设备维护，避免跑、冒、滴、漏。

3.2 防火防爆措施

a.按照GB 50016---2006《建筑设计防火规范》等标准的要求，硫酸生产厂房为乙类火灾危险，故装置设计时应符合有关乙类厂房的耐火等级、面积和平面布置、防火间距及安全疏散的要求。

b.办公室、休息室等不应设置在硫酸生产厂房内，当必须与本厂房毗邻建造时，其耐火等级不应低于二级，并应采用耐火极限不低于3.00h的不燃烧体防爆墙隔开和设置独立的安全出口。

c.按标准规定确定电气设施及工具的防爆级别。

d.重视硫酸储槽等接触硫酸的设备、管道可能引发的爆炸危险。维护硫酸储槽、管道时，要特别注意充分置换，分析储槽内的氢含量并采取相应，的安全措施，避免维修动火引起的火灾、爆炸事故。

e.加强硫酸生产区域火源的管理。

3.3 物料储存

a.为了防止硫酸泄漏后流溢，硫酸罐区宜布置在地势较低的地带，罐区要有围堰。罐区内储罐应保持适当的间距，并应与易燃或可燃物、碱类及金属粉末分开存放。罐区周围应设置明显的警告标志。

B 硫铁矿和矿渣堆场应通风良好，以降低粉尘浓度。

c.固体硫磺仓库的设计与管理应符合下列要求：宜为单层建筑;每座仓库的总面积不应超过2000m2，且仓库内应设防火墙隔开，防火墙间的面积不应超过500m2;仓库与甲类厂房的防火间距不小于12.0m，与民用建筑之间的防火间距不小于25.0m，与重要公共建筑之间的防火间距不小于30.0m;保持通风良好，以防止仓库内温度过高，降低硫磺粉尘浓度;硫磺料堆高度不得超过3m，且应尽量加大料堆间的距离;仓库中严禁使用易产生火花的金属工具，应采用防爆电器，严格动火检修制度。

d.平时应注意对硫磺仓库、硫酸罐区内的防火设施定期检查。

3.4 个体防护

作业人员应根据操作规程穿戴合适的个体防护用品，包括防护眼镜、面罩、手套、胶靴及防护服等。现场应设有洗眼器、淋浴器及清洗喷头。

3.5 应急处置及应急预案

普及硫化氢、三氧化硫中毒及硫酸灼伤时的急救知识。如与硫酸接触，应立即用大量水连续冲洗，冲洗后再用质量分数为4%-5%的碳酸氢钠溶液进行中和清洗。冲洗眼睛时水流不能过急。

制订事故应急预案，定期进行事故演练，不断完善应急预案;提高人员应对突发事故的能力，以便在发生事故时能及时、正确地处置，使事故损失降至最小。