硫酸工艺中硫磺粉尘危险性分析
作者：杜斌杰北京联合普肯HAZOP分析师
?硫磺是化学工业生产的重要原料，是目前国内普遍采用的制取硫酸生产工艺的原料。
?硫磺是易燃易爆的化学品，其特殊的化学性质决定了生产过程中防火防爆安全的重要性。硫磺在装卸、生产过程中很容易产生硫磺粉尘，且其粉尘起爆能量低，爆炸浓度下限低，当硫磺粉尘在空气中浓度达到35g/m、点火源能量达到0.15mJ时，就能发生火灾爆炸事故。
硫磺的性质
硫磺的主要成分是硫(s)，其含量99.50%；块状硫磺为淡黄色块状结晶体，粉末为淡黄色粉末，有特殊臭味，能溶于二硫化碳，不溶于水。工业硫磺呈黄色或淡黄色，有块状、粉状、粒状或片状等。有多种同素异形体，斜方硫又叫菱形硫或α-硫，在95.5℃以下最稳定，密度2.1g/cm3，熔点.8℃，沸点℃，质脆，不易传热导电；单斜硫又称β-硫，在95.5℃以上时稳定，密度1.96g/cm3；弹性硫又称γ-硫是无定形的，不稳定，易转变为α-硫。斜方硫和单斜硫都是由S8环状分子组成，液态时为链状分子组成，蒸气中有S8、S4、S2等分子，℃以上时蒸气由S2组成。
硫磺的安全性质
?硫磺自燃温度为℃；
?爆炸极限为空气中35～g/m3，μm级的硫磺粉尘爆炸下限为2.3g/m3；
?燃点为～℃；
?最大爆炸压力2.79kg/cm2；
?在正常情况下燃烧缓慢，如果与氧化剂混合则燃烧速度大大加快，遇明火、高温易发生爆炸。
由于磺制硫酸工艺生产过程中所使用的原料为硫磺粉末，而硫磺属于易燃品，其粉尘在空气中易闪爆，燃烧爆炸产物二氧化硫具有有毒有害性和强腐蚀性，因此磺制硫酸工艺生产过程中存在着多种与硫磺相关的危险因素。
?在生产过程中，硫磺仓库、硫磺投料、输送等过程中都容易产生粉尘，这些粉尘容易积聚在设备、钢架、防护栏、梯子、仓库屋顶、墙体等部位。因此，硫磺库区的硫磺输送设备、熔硫罐沉降槽、精硫池等区域是硫磺制酸生产过程中硫磺粉尘控制的重点区域。
对人体的危害
硫磺对人体有很大危害性，硫磺粉尘容易通过呼吸道吸入或经食道进入到体内，吸入通常有灼烧感、咳嗽、咽喉痛等症状，吸入硫磺粉末容易引起鼻炎和呼吸道炎。长期吸入会导致慢性支气管炎；食入会使人产生呕吐、腹泻、恶心等症状。长期接触可能导致慢性中毒，甚至致癌；该物质刺激眼睛和皮肤，引起皮肤眼睛发红、疼痛、视力模糊，反复或长期与皮肤接触可能引起皮炎、视力下降。
火灾爆炸危险性
硫磺的储存、使用环境大多为火灾、爆炸危险环境。首先，生产区使用的火源种类很多，分布也较广，常见的主要有：
①明火焰（动火作业、气焊割等）；
②高温表面（高温设备、高温管道、动设备摩擦生热、照明灯等）；
③静电或金属器具摩擦、撞击产生的火花；
④未装阻火器的机动车辆尾气飞火、吸烟等。
?硫磺粉尘随空气流动扬起，悬浮于空气，很容易与空气混合形成爆炸性混合物。
?硫磺粉尘在点火源作用下发生的反应过程如下：热能加于硫磺颗粒表面，温度逐渐上升，硫磺颗粒表面的分子发生热分解或干馏作用，在颗粒周围产生气体，产生的气体与空气混合形成爆炸性混合气体，发生燃烧，由燃烧产生的热进一步促使硫磺粉尘分解，产生可燃气体，由于局部爆炸，爆炸波的传播使堆积的粉尘受动而飞扬，成爆炸雾，从而可能连续产生二次、三次爆炸。
同时，硫磺粉尘一旦爆炸，将会产生大量有强烈刺激性的有毒SO2气体，造成对现场操作人员及施救人员中毒。因此，硫磺粉尘比一般粉尘爆炸危险性更大。
安全措施
根据粉尘爆炸条件五角形，只要控制其中一个要素即可有效防止粉尘爆炸的产生。
降低生产、存储过程中硫磺粉尘浓度，使之处于爆炸下限(35g/m3)以下。加强流程的密闭性，从硫磺贮存、输送、熔融，最大限度地实施密闭化操作，以减少生产场所与贮存仓库内的硫磺粉尘量。
加强通风排气及粉尘的清扫。鉴于硫磺粉尘的危险性，硫磺仓库釆取全面通风或局部通风，使硫磺粉尘不易积聚，降低硫磺粉尘在空气中的浓度；对生产场所与仓库进行改造，加强通风排气功能，仓库增设敞口窗户，加强自然通风能力；加强对硫磺仓库、硫磺拆包、投料、输送等区域的卫生清扫力度，及时清除积聚在设备、钢架、防护栏杆、梯子、仓库屋顶、墙体等部位的硫磺粉尘。
消除点火源。消除点火源是硫磺制酸生产过程中防火防爆安全最有效的措施。鉴于硫磺粉尘的最小点火能量0.15mJ，爆炸下限35g/m3两项爆炸指标相对较低，危险程度大，因此必须尽可能地消灭和控制点火源，加强火源管理。
①消除和控制电气火花
电气设备和线路必须符合防火防爆要求，避免产生电气火花、电弧火花等火源；
现场作业必须使用防爆工具，严禁使用铁器产生撞击火花；
操作人员上岗操作必须穿着不产生静电和火花的工作服装。
②消除和控制炽热表面
易产生硫磺粉尘的区域不得有高温物体存在。值得一提的是，作业场所的照明灯表面温度随灯泡功率不同而不同，如W时表面温度是～℃，W时表面温度是～℃，因此选用照明灯具时必须考虑这些因素，避免积聚在灯泡表面的硫磺粉受热自燃。
加强设备设施维护和作业环节的管理
定期维护与清洗电气设备、机泵等传动装置，及时更换润滑剂，避免由于机械摩擦发热而导致环境中硫磺粉尘因受热而爆炸；定期人工除尘，装置现场设置专用的除尘工具，每天清扫地面、墙面以及卫生死角处的粉尘，从根本上消除爆炸源，仓库及厂区严禁烟火，禁止无防护措施的机动车辆通行。
①完善工艺规程和设备操作规程
针对现有生产工艺过程和生产设备，必须对其工艺规程、设备操作规程进行修订和完善，严格贮存操作过程的控制和管理。
②完善安全规章制度
针对现有生产工艺操作和设备维护，必须对其安全技术规程、安全管理制度进行必要的修订和完善，如设备检修与用火安全管理、个人的防护等。
③完善应急处理预案与培训教育的管理
加强对本单位的从业人员进行安全教育，如消防安全教育、操作安全教育、电气作业等，从业人员必须按照国家有关规定经过安全培训，考核合格后持证上岗。
④加强对职工职业安全卫生的宣传、教育培训
加强职业卫生宣传教育，使职工养成良好的职业卫生习惯，提高自我保护意识，自觉正确地使用劳动保护用品，遵章守纪，减少职业伤害事故发生，以促进企业安全生产和经济效益的可持续发展。建议完善作业场所内有毒有害物质定期监测制度，配备职业安全卫生防护设施与用品。
落实消防措施
配置有效消防设施在仓库、厂房等危险区域要配置足够的消防栓，水源要充足，一旦发生事故就能及时启用消防设施，以降低或减少损失。
结语
由于硫磺制酸工艺本身不可避免会产生一定的硫磺粉尘，因此，控制硫磺粉尘在空气中的浓度，及时清除设备内、生产、储存场所的粉尘，加强通风，才能确保硫磺粉尘加工生产的安全，从而实现安全生产。
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