搪瓷反應罐是一種常見的化學實驗設(shè)備,可根據(jù)不同的反應容量和工藝要求,采用不同形式的搪瓷反應罐。其結(jié)構(gòu)由內(nèi)外兩部分組成,內(nèi)部為鋁合金或不銹鋼壓鑄結(jié)構(gòu),外部覆蓋有搪瓷層。搪瓷反應罐具有三個主要功能:保護和隔熱反應體,防止反應物相互發(fā)生化學反應,起到防腐蝕作用,延長使用壽命。
搪瓷反應罐具有良好的機械性能,如抗壓性、耐磨性和耐熱度,可以承受一定的壓力和溫度,保證反應體得到適當?shù)臒崃亢蜌鈮?,以滿足良好的反應條件。此外,搪瓷反應罐具有較好的熱穩(wěn)定性,采用合理的隔熱結(jié)構(gòu)和襯里,減少溫度變化,提高反應過程的精度和可靠性。同時,搪瓷反應罐采用低堿度耐火陶瓷,具有良好的耐腐蝕性和抗熱性,保證安全可靠。
搪瓷反應罐是一種實驗設(shè)備,用于化學實驗。由于采用搪瓷材料制成,因此得名。搪瓷反應罐具有耐腐蝕、耐高溫、耐化學腐蝕、均勻加熱、易清潔等多種優(yōu)點,在實驗中得到廣泛應用。有多種不同的形式,從小型實驗室釜到大型工業(yè)釜等。容積一般為100-3000升,也可根據(jù)實驗要求定制不同容量的反應釜。
搪瓷反應罐表面光滑、耐腐蝕、容易清潔,無腐蝕性和劇毒性,便于添加劑的施加,適用于多種容量和材料的實驗操作,是實驗室必備儀器。此外,搪瓷反應罐具有抗熱穩(wěn)定性強、減少氣體排放、不易腐蝕、易清洗等優(yōu)點,可以保證實驗質(zhì)量,是實驗室重要的安全設(shè)備。搪瓷反應罐作為一種重要實驗室設(shè)備,具有高強度、耐腐蝕、不易生銹、不粘附顆粒等特點,可安全用于復雜的化學實驗。
在使用搪瓷反應罐時,通常需要確定反應物的數(shù)量和目的,將其裝入釜中,加熱和加壓,然后在控制室內(nèi)溫度、壓力和濕度的條件下進行反應,以達到理想的實驗效果。搪瓷反應罐具有良好的安全性、耐腐蝕性和加熱均勻性,可安全用于復雜的實驗操作,是實驗室中重要的安全保障設(shè)備之一。

搪瓷反應罐是常用的進行物料化學反應的容器設(shè)備, 通過在金屬基體上高溫復合一層光滑、致密的特殊性能的玻 璃材料,增加設(shè)備的抗腐蝕性能。
目前多數(shù)搪瓷反應罐采用內(nèi)筒體加外夾套形式,其內(nèi) 筒工作壓力分為負壓、常壓和承壓,夾套因加熱或冷卻介質(zhì) 不同其工作壓力也不盡相同。由于大多數(shù)搪瓷反應罐夾套 內(nèi)需通入蒸汽或有機熱載體來加快反應速度,因此即使內(nèi)筒 不承壓,這類設(shè)備也屬于壓力容器。由于參與反應的原料以 及催化劑多為易燃、易爆的物質(zhì),反應過程中稍有不慎就會 引發(fā)火災和爆炸,事故發(fā)生率高。反應釜爆炸所產(chǎn)生的強大 沖擊波和有毒、易燃、易爆物料泄漏而引起的火災易導致建 筑物倒塌、人員大量傷亡,有的甚至引起連鎖爆炸,將整個 車間、廠區(qū)夷為平地。故加強對反應釜很壓泄放裝置的安全 管理,預防此類事故的發(fā)生十分重要。

TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第 9.1.2 很壓泄放裝置的裝設(shè)要求:本規(guī)程適用范圍內(nèi)的壓力 容器,應當根據(jù)設(shè)計要求裝設(shè)很壓泄放裝置(安全閥或者爆 破片裝置),壓力源來自壓力容器外部,并且得到可靠控制 時,很壓泄放裝置可以不直接安裝在壓力容器上。
GB150-2011《壓力容器》第 1 部分通用要求的附錄 B 很壓泄放裝置規(guī)定:容器在操作過程中可能很壓時,應按本 附錄的要求配備很壓泄放裝置;本附錄使用于容器上的泄放 裝置,包括安全閥、爆破片安全裝置、安全閥與爆破片安全 裝置的組合裝置。
從以上規(guī)范和標準可以看出,搪瓷反應罐在設(shè)計時應 該設(shè)置很壓泄放裝置。
化工企業(yè)在采購搪瓷反應罐時,一般根據(jù)壓力、溫度、 容積等參數(shù),向搪玻璃設(shè)備制造單位購置定型產(chǎn)品。以下是 一臺搪瓷反應罐出廠技術(shù)參數(shù):
由于搪玻璃設(shè)備制造單位不是根據(jù)需求單位提供的容 器技術(shù)參數(shù)進行搪瓷反應罐的設(shè)計制造,故提供的設(shè)備屬 于通用設(shè)備。所以大多數(shù)搪瓷反應罐出廠的質(zhì)量證明文件 和圖紙上,都未設(shè)置很壓泄放裝置。用戶在設(shè)備投用前還需 根據(jù)設(shè)備使用的具體情況配置有關(guān)安全附件和儀表,但多數(shù) 用戶沒有全面掌握壓力容器安全管理知識,認為內(nèi)筒不承壓 的搪瓷反應罐出廠未配置很壓泄放裝置,所以反應釜運行時不需要很壓泄放裝置。在用的搪瓷反應罐到達全面檢驗
周期時,有的檢驗人員在檢驗前審查資料發(fā)現(xiàn)圖紙上無很壓 泄放裝置,也就認為該設(shè)備不需要很壓泄放裝置。上述情況 造成搪瓷反應罐在運行過程中埋下嚴重事故隱患。 許多化學反應在正常情況下常壓或者負壓進行反應,但 物料的添加量及添加速度、反應溫度、攪拌速度等參數(shù)的變 化都會影響反應的速度和壓力,異常情況時化學反應有可能不可控,從而造成反應釜很壓,這時如有 很壓泄放裝置及時泄壓,就可避免事故發(fā)生。
很壓泄放裝置不能由使用單位隨意進行選型和設(shè)置。根 據(jù)《安全生產(chǎn)法》、《危險化學品安全管理條例》等有關(guān)規(guī) 定,危險化學品建設(shè)項目須進行安全設(shè)施的設(shè)計。設(shè)計單位 從開始的進料-反應-出料均能夠以較高的自動化程度完成 預先設(shè)定好的反應步驟,對反應過程中的溫度、壓力、力學 控制(攪拌、鼓風等)、反應物濃度等重要參數(shù)進行嚴格的 調(diào)控。設(shè)計時還應考慮在壓力失控情況下,合理科學地設(shè)計 很壓泄放裝置,以保證設(shè)備安全。
以氯氣與有機物的氯化反應為例,根據(jù)國家安全監(jiān)管總 局安監(jiān)總管三〔2009〕116 號“關(guān)于公布首批重點監(jiān)管的危 險化工工藝目錄的通知”,氯化工藝列入了首批重點監(jiān)管的 危險化工工藝目錄,重點監(jiān)控工藝參數(shù)有:反應釜溫度和壓 力的報警和聯(lián)鎖;反應物料的比例控制和聯(lián)鎖;攪拌的穩(wěn)定 控制;進料緩沖器;緊急進料切斷系統(tǒng);緊急冷卻系統(tǒng);安 全泄放系統(tǒng);事故狀態(tài)下氯氣吸收中和系統(tǒng);可燃和有毒氣 體檢測報警裝置等。安全設(shè)施包括:安全閥、高壓閥、緊急放空閥、液位計、單向閥及緊急切斷裝置等。
很壓泄放裝置是搪瓷反應罐重要的安全設(shè)施,對于新 建項目,安全設(shè)施設(shè)計單位應按國家有關(guān)法規(guī)、部門規(guī)章、 規(guī)范標準為反應容器設(shè)計必備的很壓泄放裝置;安裝單位應 按圖施工,保證很壓泄放裝置的安裝質(zhì)量符合規(guī)定;使用單 位在設(shè)備運行過程中要加強很壓泄放裝置的維護保養(yǎng),保證 其靈敏可靠;特種設(shè)備設(shè)備檢驗機構(gòu)在檢驗搪瓷反應罐 時,應按檢驗規(guī)程對很壓泄放裝置進行全面檢驗,很壓泄放 裝置不合格設(shè)備不得投入使用。

以前,一家小化工廠的反應釜發(fā)生了爆炸事故,導致整個容器沿著焊縫被撕裂成三塊。經(jīng)過調(diào)查,發(fā)現(xiàn)該反應釜的制造質(zhì)量很差,所有類別為A、B的對接焊縫都存在嚴重的未焊透問題。在我們進行在用壓力容器檢驗時,發(fā)現(xiàn)一些反應釜在投入使用之前就存在先天性缺陷,比如錯邊量、棱角過大、咬邊很標、焊縫凹陷、封頭皺折等。究其原因,少數(shù)制造廠在搪瓷反應罐的加工制作過程中,沒有嚴格按照《壓力容器制造質(zhì)量保證手冊》(以下簡稱《手冊》)的規(guī)定要求進行操作,甚至有些單位讓無證焊工焊接壓力容器的承壓部件。此外,部分檢驗人員沒有盡職盡責,只是形式化地進行檢驗,對一些很標缺陷沒有按照《手冊》規(guī)定進行返修或采取其他處理方式。這些新出廠的壓力容器存在著固有的問題,為今后的運行埋下了安全隱患。
一些使用單位對壓力容器的特性根本不了解,不按照規(guī)定要求進行修理和改造,甚至擅自改變反應釜的結(jié)構(gòu)形式,例如在承壓部位開孔。在某化工廠,筆者在檢驗一臺反應釜時發(fā)現(xiàn),該反應釜的支腳在安裝時被工人使用火焰切割方式切割,導致在承壓部件的夾套頭上留下了5mm深的火焰灼傷溝痕,這個深度已經(jīng)很過了母材原始壁厚的一半。還有一些單位將反應釜埋地安裝,導致無法進行定期檢驗,而且由于長期埋地,反應釜的外夾套也受到了嚴重的腐蝕。
在生產(chǎn)過程中,很多反應釜在常壓或負壓下進行反應。雖然在正常工作時,反應釜內(nèi)部并不存在壓力,但由于操作失誤或設(shè)備損壞,仍然有可能發(fā)生爆炸事故。經(jīng)過對各類反應釜爆炸事故原因的分析,我們可以總結(jié)出以下幾個情況:
(1). 對于進行放熱反應的反應釜,夾套內(nèi)部循環(huán)冷卻水用于散熱。如果由于某種原因?qū)е吕鋮s水循環(huán)系統(tǒng)堵塞,無法及時吸收鍋內(nèi)反應產(chǎn)生的熱量,鍋內(nèi)溫度會上升,進而加快反應速度釋放更多熱量。鍋內(nèi)反應速度加快,短時間內(nèi)鍋內(nèi)壓力會迅速上升幾倍甚至幾十倍。即使反應釜內(nèi)部設(shè)有泄壓出口或安全泄壓裝置,由于其泄壓面積遠遠不足以滿足要求,無法保證及時安全泄壓,較終可能導致容器爆炸。
(2). 在某些化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,需要通過控制投料的比例、速度和時機來保持化學反應處于受控狀態(tài)。如果由于投料閥門損壞、操作人員失誤或攪拌器突然停止運行等原因?qū)е律鲜鰲l件破壞,反應速度(或局部反應速度)可能加快,壓力急劇增大。
(3). 對于一些需要在真空條件下進行生產(chǎn)的化工產(chǎn)品,反應過程必須避免與空氣中的氧氣或其他氣體接觸。如果由于密封損壞或其他原因?qū)е驴諝膺M入反應釜,正常反應條件將被破壞,可能引發(fā)事故。
需要注意的是,以上情況只是一些可能導致反應釜爆炸的因素,具體分析應根據(jù)不同的工藝條件和實際情況進行。在使用反應釜時,必須嚴格按照操作規(guī)程和安全操作要求進行操作,保證反應釜的安全性能。
搪瓷反應罐主要用于化工原料的反應過程,這些原料通常具有易燃、易爆、有毒和腐蝕的特性。如果在使用過程中不采取相應的防范措施,反應釜很容易受到介質(zhì)的侵蝕和破壞。特別是在進料口下方、底部出料口及下接環(huán)周圍以及夾套內(nèi)壁的底部,這些部位容易受到腐蝕破壞。
在進行檢驗時,我們曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)一臺使用了僅2年的反應釜,其外壁已經(jīng)嚴重腐蝕而不得不判定為廢棄狀態(tài)。在進料口下方形成了嚴重的腐蝕帶,較小壁厚僅為原始壁厚的1/3左右。
因此,在使用搪瓷反應罐時,必須采取相應的防腐措施,定期檢查和維護反應釜的外壁和關(guān)鍵部位,以確保其安全可靠的運行。
大多數(shù)使用搪瓷反應罐的單位在外壁上都有保溫層,這給檢驗工作的質(zhì)量帶來了一定的困難。由于拆除保溫層會給受檢單位帶來一定的損失,根據(jù)《檢規(guī)》的規(guī)定,是否拆除保溫層應根據(jù)使用工況和外部環(huán)境條件而定,并規(guī)定了幾種情況下可以不拆除保溫層。事實上,許多搪瓷反應罐的檢驗案例都是在沒有完全拆除保溫層的情況下進行的。盡管這種處理方法基本上可行,但仍存在著被漏檢的危險性缺陷。
對于一些使用一段時間后,在搪瓷反應罐內(nèi)鍋的鍋壁上有許多殘留物的情況,很難完全清除,而清除過程中也容易損壞搪層。另外,反應釜內(nèi)鍋的外壁被夾套封閉,長期受到夾套內(nèi)殘留水的侵蝕,目前還沒有有效的方法來檢測其腐蝕狀況。這些情況的存在無法保證對搪瓷反應罐的檢驗質(zhì)量。
在小型化工企業(yè)的安全生產(chǎn)方面存在著普遍的問題。許多企業(yè)對安全生產(chǎn)的重視程度不夠,沒有真正將安全放在應有的高度上。有些單位甚至沒有完善的安全操作規(guī)章制度。還有一些單位雖然制定了一些安全管理制度,但沒有真正貫徹執(zhí)行,只是形式上的存在。
一些單位使用沒有證書的壓力容器進行運行,甚至使用被淘汰或報廢的反應釜設(shè)備。許多操作人員的素質(zhì)較低,壓力容器操作工沒有資質(zhì)上崗,對壓力容器的知識了解有限。他們只是機械地按照規(guī)定的操作程序進行簡單的操作,一旦遇到異常情況,就不知道如何處理,導致本來可以及時控制的事故不可避免地發(fā)生。
例如,2001年11月15日,一家個體化工廠的一臺反應釜發(fā)生了爆炸事故。調(diào)查后發(fā)現(xiàn),該反應釜實際上沒有證書運行了一年多的時間,相關(guān)管理部門對該廠的壓力容器一無所知,這可以說是壓力容器安全監(jiān)管方面的漏洞。
為了避免事故的發(fā)生,我們應該在各個環(huán)節(jié)上加強對壓力容器的安全管理,努力消除事故的隱患。只有這樣,才能保證安全生產(chǎn),防止事故的發(fā)生。
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