氢化反应工艺设计的注意点

氢化反应是国家安监总局公布的首批重点监管的危险化工工艺。危险性源自以下几点:

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氢气的危险性

氢气具有其它可燃气体或有机溶剂蒸汽所不具备的特点：

① 比空气轻；

② 易扩散；

③ 在空气中爆炸范围极宽（4%~75%）；

④ 氢气点火能很低；

⑤ 氢气化学活性大。

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加氢反应的危险性

加氢反应的危险性包括：

① 加氢反应一般在高压下进行，有的高达 10MPa，反应罐需特殊设计；

② 加氢反应是强放热反应，控制不当容易使系统超压发生事故；

③ 加氢工艺使用的催化剂具有很高的活性，容易在空气中自燃，使用时必须特别注意。



本文分析了氢化反应的危险性，并从投料、氮气置换、反应过程控制、反应后的泄压以及异常工况下的安全泄放等环节探讨了氢化反应工艺系统设计的注意点。

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氢化反应工艺设计注意点

1）反应前的投料、氮气置换

氢化反应的催化剂如雷尼镍、钯炭，其干燥的粉末会在空气中自燃，投料操作需要在氮气保护下的密闭投料装置中进行。氢化反应罐在开始通氢气反应前必须进行氮气置换，当系统中氧含量小于0.5%时置换才能结束。置换的方法有压力置换法、抽空置换法、注水排气法。

2）反应过程控制

工艺及自控设计必须根据反应安全风险评估的结果，明确安全操作条件，从工艺设计、仪表控制、报警与紧急干预（安全仪表系统）、物料释放后的收集与保护，厂区和周边区域的应急响应等方面来进行工艺和安全设施的设计。

3）反应后的泄压

氢化反应结束后需要泄放罐内压力，然后通氮气置换后才能放料。氢化反应罐的排气管须单独设置，出口应高出屋顶 2 米，排气管口处应设置阻火器。排气管切断阀后应设止回阀防止气体回流。

4）安全泄放措施

氢化反应罐应设置安全阀或爆破片等安全泄放装置。反应较剧烈时宜设置两个安全泄放装置，并使它们的开启压力或爆破压力存在一定的梯度，其中任一安全泄放装置均需满足要求的最大泄放量。安全阀或爆破片出口的泄放管应先接至泄爆罐中再放空。

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土建、电气、通风条件的注意点



1）工艺专业在提给土建专业的条件中应注明氢气这一特殊介质，土建专业在房间及钢平台的设计时需要注意不能有妨碍氢气扩散的结构。氢化间的上部空间应通风良好，顶棚内表面应平整，避免死角，防止氢气在顶部凹处积聚。建筑物顶部或外墙上部应设气窗或排气孔，排气孔应设在最高处，并朝向安全地带。

2）氢化间内的电气设施选型，不应低于氢气baozha*物的级别、组别（ⅡCT1）。暴露于室外的设备如泄爆罐，屋面的风机、风管、氢化反应罐的放空管等应有防雷措施。

3）氢化反应间应通风良好，采用机械通风的建筑物进风口应设在建筑物下方，排风口设在上方。氢化反应间正常通风的换气次数每小时不得少于 3 次，事故排风装置换气次数每小时不得少于 12 次，事故排风装置应与氢气检测装置联锁。



在生产与安全的关系中，一切以安全为重，安全必须排在第一位。必须预先分析危险源，预测和评价危险、有害因素，掌握危险出现的规律和变化，采取相应的预防措施，将危险和安全隐患消灭的萌芽状态。

在设计氢化反应工艺时，必须高度重视氢气的易燃易爆特性以及加氢反应本质上的高压和强放热特性。以下是一些关键的注意点：

1. 投料和氮气置换：
   - 使用密闭投料装置，在氮气保护环境下进行催化剂等物质的投料。
   - 在加氢前，采用氮气置换以清除氢化反应罐内的氧气，通常要求氧含量小于0.5%方能结束置换。

2. 反应过程控制：
   - 必须基于安全风险评估确定安全操作条件，并在工艺设计中考虑这些条件。
   - 使用仪表来控制反应条件，并设置报警和紧急干预措施，确保在异常情况下能够及时采取行动。
   - 设计必须包括物料泄漏后的收集系统并保护设施，以及周边区域的应急响应能力。

3. 反应后的泄压：
   - 反应完成后对氢化反应罐内的压力进行泄压。
   - 排放气体之前应确保气体通过阻火器，避免火焰回溯。
   - 排气管应设置止回阀，防止气体回流。

4. 安全泄放措施：
   - 设置安全阀或爆破片作为安全泄放装置，以便在压力异常时释放压力。
   - 安全泄放装置应有梯度的开启压力或爆破压力，并能够承担最大泄放量。
   - 泄放管应先接至泄爆罐，再安全排放。

5. 土建、电气和通风条件：
   - 土建设计时应考虑氢气的特性，避免阻碍氢气扩散的结构。
   - 氢化间顶棚内表面应平整，应设气窗或排气孔以保证良好通风。
   - 电气设施的防爆等级不应低于氢气baozha*物的标准。
   - 通风系统设计要求事故排风装置应当足以保持氢气浓度在安全水平以下，并与氢气检测装置联锁。

最后，氢化反应过程中应始终把安全放在首位，进行充分的危险源分析，并制定相应的预防措施，确保安全生产。
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