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，需考虑氢气和加氢反应本身所带来的危险性，因此在工艺设计、操作、设备选型以及安全措施上都要非常谨慎。以下是一些重要的注意点：

1）反应前的投料、氮气置换
- 使用密闭投料装置，确保在氮气保护下进行操作。
- 通过氮气置换确保氧含量小于0.5%，避免与氢气生成爆炸性混合气体。

2）反应过程控制
- 根据安全风险评估制定严格的操作规程。
- 设计合理的自动控制和安全仪表系统，包括报警和紧急干预措施。
- 设计合理的物料收集和处理系统，包括废气和废液的安全处理。

3）反应后的泄压
- 反应后要小心泄放反应罐内多余的压力，并进行氮气置换以安全放料。
- 排气系统的设计需考虑预防反流、火花防范，确保安全排放。

4）安全泄放措施
- 安装安全阀或爆破片来防止反应过程中可能出现的超压情况。
- 安全泄放设备的设计要能够处理可能的最大泄放量。

土建、电气、通风条件的注意点:

1）土建设计
- 在土建设计时明确指出氢气的特殊性，确保建筑结构不影响氢气的扩散。
- 确保良好的通风和适当的排气设施设计。

2）电气安全
- 确保氢化间内的电气设备满足防爆要求（ⅡCT1级别和组别）。
- 对于室外暴露设备采取适当的防雷措施。

3）通风系统
- 氢化间要有良好的通风条件，机械通风应考虑空气流的有效流通路径。
- 设定合适的通风次数，事故排风率应明显增加，并与氢气检测装置联锁。

总体而言，在氢化反应工艺设计中，安全生产必须置于首位，合理预测潜在的危险和有害因素，采取必要的预防和控制措施，以确保整个生产过程的安全。
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