何為本質(zhì)安全？
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本質(zhì)安全是指通過設計等手段使生產(chǎn)設備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會造成事故的功能。
是指設備、設施或技術(shù)工藝含有內(nèi)在的能夠從根本上防止事故發(fā)生的功能。
本質(zhì)安全一詞源于GB3836.1-2000標準，本質(zhì)安全型防爆電器是專供煤礦井下使用的防爆電器設備的分類之一。
我的理解是，本質(zhì)安全的生產(chǎn)工藝就是說即使出現(xiàn)工人違反操作規(guī)程、開錯閥門、忘記關(guān)閥、加錯物料、睡崗、串崗、離崗，或者遇到設備故障、管路突然斷裂、墊片損壞、視鏡破裂等工廠常見的現(xiàn)象和問題，這套裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自我保護，均不會發(fā)生事故。
能達到上述要求，應該就可以做到“無人工廠”、“黑燈工廠”。我在臺灣義方化學看到日本人設計的一套硝酸生產(chǎn)裝置，一個班只有1名操作工，裝置完全自動運行，操作工巡檢時，一日三餐時間，DCS控制室完全無人值守。曾經(jīng)遇到一次操作工去吃飯時，設備管路損壞、噴了酸，回來后，裝置已經(jīng)自動停車了，操作工通過查詢報警信息，找到原因并匯報給生產(chǎn)課長，問題解決后，兩個人就把裝置重新開起來了。
曾經(jīng)看到有宣傳提出全酸性固定床生產(chǎn)工藝是本質(zhì)安全的過氧化氫生產(chǎn)工藝，是不是呢?相信您看了義方化學的硝酸裝置，心中已有答案。那么過氧化氫生產(chǎn)工藝能實現(xiàn)本質(zhì)安全嗎？
要回答這個問題，首先需要了解過氧化氫生產(chǎn)過程中有哪些風險。
其一，蒽醌法采用可燃、易燃的工作液循環(huán)加氫、氧化來生產(chǎn)強氧化劑（過氧化氫），強氧化劑的禁忌物之一就是可燃物。許多事故是過氧化氫分解產(chǎn)生熱量和釋放氧氣從而引燃了工作液，或者分解引發(fā)容器爆炸，爆炸碎片擊中了工作液管道，引燃了泄漏的工作液。比如：2004年“寧波善高4.22事故”，2006年“上海遠大7.28事故”，2012年“山東國金8.25事故”，2016年“江西樟樹4.25事故”，還有剛剛發(fā)生的“東明旭陽化工9.14事故”也是樹脂塔爆炸引發(fā)了裝置燃燒爆炸。
還有一些事故是由靜電、過熱、電焊等其他火源引燃了工作液或者含芳烴的尾氣，比如：2008年“12.19某公司氧化塔尾氣閃爆”，2014年“10.30某公司因V1503A蒸汽加熱過熱引發(fā)的閃爆”。
蒽醌法過氧化氫生產(chǎn)無論是流化床技術(shù)還是全酸性固定床技術(shù)，要真正實現(xiàn)本質(zhì)安全，應該用不可燃或不易燃的工作液代替現(xiàn)有工作液，以降低其固有風險。
如果不可燃的工作液難以實現(xiàn)，是否應該在增加聯(lián)鎖停車、聯(lián)鎖撤料，減少系統(tǒng)工作液存量，提高工作液閃點，避免過氧化氫分解、提高自動化控制、增加自動監(jiān)視測量設備配備、減少現(xiàn)場人工操作等方面增加防護措施，從而避免或降低過氧化氫分解、工作液燃爆的系統(tǒng)風險呢？
其二，蒽醌加氫過程使用易燃易爆氣體（氫氣），且加氫催化劑的活性組分采用鈀或鎳，過氧化氫遇到金屬鈀、鎳等重金屬就會分解生成水和氧氣，而氧氣和氫氣混合能夠產(chǎn)生爆炸性混合物。氫氣泄漏著火或在容器內(nèi)發(fā)生閃爆，從而引燃工作液是氫化工序發(fā)生事故最常見的原因之一。比如：2005年“某企業(yè)氫氣串料進入V1503B導致閃爆事故”，2006年“柳化盛強12.16循環(huán)工作液貯槽閃爆事故”，2010年“寧夏三雅8.23氫化液貯槽閃爆事故”，2015年“海明化工3.18事故”，2016年“某企業(yè)1.25氫化塔著火事故”。
無論何種工藝，因為必須使用氫氣，那么氫氣泄漏著火，氫氣和空氣或氧氣形成爆炸性混合氣體引起的閃爆風險就始終存在。實現(xiàn)本質(zhì)安全是否應該是采用更安全的氣體替代氫氣？
同樣，如果氫氣無法替代，是否應該在增加聯(lián)鎖、自控、監(jiān)測儀器上下功夫，若裝置區(qū)出現(xiàn)氫氣泄漏能夠監(jiān)測報警并聯(lián)鎖停車、氮氣置換，從而避免因氫氣泄漏著火、閃爆引發(fā)更大事故；若氫化系統(tǒng)各個設備內(nèi)部氧含量高，也能夠監(jiān)測報警、聯(lián)鎖停車、氮氣置換，從而杜絕形成爆炸性混合氣體。另外，從管道設計上杜絕氫氣串入其他工序的可能性，是否應將氫化工序和其他工序隔離開，避免著火后相互影響。
其三，蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫采用空氣（或富氧空氣）鼓泡氧化易燃、可燃的工作液，氧化反應還是放熱反應；溶劑芳烴揮發(fā)后可在氧化尾氣中形成爆炸性混合氣體；氧化產(chǎn)物（過氧化氫）遇到雜質(zhì)（焊渣、設備被腐蝕后形成的重金屬離子、氧化鋁粉、催化劑粉、堿性物質(zhì)等）容易分解產(chǎn)生氧氣，從而拓寬尾氣中芳烴的爆炸極限。比如：1995年“某企業(yè)7.20氧化塔爆破片閃爆事故”，2008年“某企業(yè)12.19氧化塔尾氣閃爆事故”，2012年“山東國金8.25事故”，2013年“某企業(yè)1.19氧化塔閃爆事故”。
無論何種蒽醌法工藝，采用空氣（或富氧空氣）氧化可燃、易燃的工作液都是一樣不可避免，若要實現(xiàn)本質(zhì)安全也應該是用不可燃、不易燃的工作液替代。
如果無法替代，首先，良好的靜電跨接，控制較低的氧化溫度，降低氧化尾氣的氧含量，采用沸點和閃點更高的溶劑（C10芳烴、TBU、TOP等）都是可行的措施，以避免含芳烴蒸汽形成爆炸性氣體混合物；其次，加強過濾系統(tǒng)，確保開車前氧化工序設備的清潔程度和鈍化效果，增加聯(lián)鎖停車、聯(lián)鎖撤料措施，一旦出現(xiàn)過氧化氫分解，能夠及時停車撤料，避免出現(xiàn)設備爆炸等惡性事故；此外，采用TBU等新型溶劑、逆流氧化塔等新型設備，減少和避免產(chǎn)生氧化殘液的產(chǎn)生也是提高安全性的重要措施。
其四，雙氧水的凈化、純化工序，分別采用易燃的芳烴和大孔吸附樹脂、陰陽離子交換樹脂來吸附去除雙氧水中的有機碳、陰陽離子等。芳烴和雙氧水接觸的風險前面已經(jīng)分析過，樹脂和雙氧水其實也是一對冤家，雖然我們都是選擇的和雙氧水相容性很好的樹脂，但是相容性實驗都是用的新樹脂測試的，吸附了雜質(zhì)后的樹脂和雙氧水的相容性就大幅下降了，因此樹脂塔停車時設備內(nèi)的雙氧水必須用純水清洗置換；此外，大孔吸附樹脂再生采用甲醇再生，陰離子樹脂再生采用氫氧化鈉再生，而甲醇、氫氧化鈉和雙氧水都是禁忌物，兩者相遇就出事。比如：2015年“某企業(yè)6.20樹脂塔爆炸事故”，2015年“石家莊煉化11.24事故”，2023年“東明旭陽化工9.14事故”。
凈化、純化工序要實現(xiàn)本質(zhì)安全，應換掉芳烴、大孔吸附樹脂和陰離子樹脂。
實際上，研究人員已經(jīng)做了許多努力，目前還沒有更好的吸附材料能替代，抗氧化性好的反滲透膜目前還是被國外巨頭壟斷，而且進口的膜據(jù)說也只能用20天左右就需要更換，說明采用反滲透去除有機物，風險也還是存在的。提高安全性，可用的措施有：實現(xiàn)完全自動控制、布置在遠離主裝置區(qū)的位置、增加聯(lián)鎖撤料措施、降低溫度、避免禁忌物料接觸等等。
其五，風險最高的還要數(shù)配制工序，一是工作多變：調(diào)配工作液、洗芳烴、洗工作液、回收工作液、配堿液、堿洗工作液等等；二是人員近距離接觸危險物料（雙氧水生產(chǎn)常見物料配制工序都會接觸），大量人工操作，手動閥門居多，人員無法離開現(xiàn)場；三是體力勞動量大、環(huán)境惡劣（氣味、粉塵、油污），許多人不愿意干，大多數(shù)企業(yè)都是安排學歷低相對較低的人來做；四是工藝班長一般不去配制巡檢，車間領導巡檢也不常去，因此事故頻發(fā)。例如：2005年“青島堿液3.31事故”，2006年“浙江龍鑫6.15事故”，2010年“某公司8月份的配制釜爆炸事故”，2018年“某公司10.2配制釜爆炸事故”，2023年“山東魯西5.1事故”。
要實現(xiàn)本質(zhì)安全應該是取消配制工序。原材料配制和工作液回收、清洗均由專業(yè)的第三方服務商運輸?shù)竭h離雙氧水的場地來完成。
能實現(xiàn)嗎？我認為有可能，若看到商機的朋友可以試試，Idea拿走不謝。若暫時無法實現(xiàn)，各釜功能獨立，減少配制的工作任務，將該工序布置在遠離主裝置區(qū)的位置；采取自動化、機械化取代人工，最終完全消除現(xiàn)場人工操作是提高安全性的主要措施。
以上講全了蒽醌法生產(chǎn)過程中的全部風險了嗎？并沒有，例如：酸堿交替的固定床工藝還存在雙氧水遇堿分解，堿塔頂部氧含量高的問題；另外，氧化鋁床等設備頂部氣相空間氧含量高的問題；氧化殘液污水處理并不能完全消耗的問題，儲存氧化殘液的風險；使用磷酸、氫氧化鈉的風險等等，但是相信大家已經(jīng)看累了，對實現(xiàn)本質(zhì)安全也絕望了。
本文的目的并不在于打擊那些為實現(xiàn)過氧化氫生產(chǎn)本質(zhì)安全孜孜奮斗的企業(yè)家、科研人員、技術(shù)人員，而是希望通過本文引發(fā)大家思考：蒽醌法過氧化氫生產(chǎn)中存在哪些固有風險，而且消除這些固有風險并非易事，研究監(jiān)視測量儀表，提升裝置自動化水平，實現(xiàn)“無人工廠”才是實現(xiàn)本質(zhì)安全的目標。
全酸性固定床工藝僅僅是消除了堿液和雙氧水相遇這一個風險，但蒽醌再生若采用配制釜人工堿洗工作液，或者以增加氧化鋁消耗為代價，或者以低負荷運行為代價，則會帶來更大的風險，并不可取。既然以上固有風險無法從根本上消除，更貼近本質(zhì)安全的設計應該是加強裝置自動化，增加聯(lián)鎖停車、撤料措施，以實現(xiàn)“無人工廠”為目標，不應偏離方向，僅僅強調(diào)實現(xiàn)全酸性運行。
來源;過氧化物微觀點
聲明：本文僅代表個人觀點，文中觀點不一定正確，只希望能引起大家思考。