譚靖輝，童夢良，梁建軍

（湖南化工職業(yè)技術學院，湖南 株洲 412004）

在某企業(yè)進行工學交替實習期間，在高純碲車間一次氫化崗位頂崗實習的幾名學生與筆者就崗位上的事情交流較多，該崗位頻繁發(fā)生的生產(chǎn)故障引起了筆者較多的關注。筆者認為，通過對一次氫化崗位生產(chǎn)故障原因的分析、整改措施的制定、工藝改進、技術總結，不但可以提高實習師生的專業(yè)技術水平，更重要的是可以為實習企業(yè)解決實際問題，加強校企合作。

1 對高純碲及一次氫化的解釋

高純碲中碲的含量要求大于等于99.999%，Ag、Al、Cd、Fe、Mg、Ni、Pb、Se、Sn 雜質(zhì)總量小于 10×10-6。高純碲主要用于制備Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體，太陽能電池，熱電轉換原件，致冷原件，氣敏、熱敏、壓敏、光敏、壓電晶體和核輻射探測、紅外探測器等基礎材料。

高純碲生產(chǎn)過程中，雜質(zhì)Se首先通過一次氫化除去。反應式如下：

該反應采用管式反應器，反應器材質(zhì)為石英玻璃。反應溫度控制在350～440℃，生成的SeH2是無色、有惡臭的有毒氣體，比空氣重。由于雜質(zhì)硒的含量低，因此，生成的SeH2氣體量也較少。

2 故障的具體體現(xiàn)及危害

一次氫化崗位的生產(chǎn)故障，集中體現(xiàn)在兩個方面：（1）一次氫化反應時間過長；（2）一次氫化崗位頻繁發(fā)生管式反應器的起火爆炸事故。

一次氫化屬于無機化學反應，反應時間長達30多個小時。對于化工生產(chǎn)中的無機化學反應，反應時間一般為1～2.5h，即使是有機化學反應，反應時間一般也在6h以內(nèi)。一次氫化反應時間長達30多個小時是不正常的、也是罕見的，反應時間過長會給生產(chǎn)帶來被動，降低生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)能力，也不便于生產(chǎn)管理。

一次氫化崗位頻繁發(fā)生管式反應器的起火爆炸事故（一個月平均發(fā)生4～5起），這種起火爆炸事故雖然只炸石英玻璃管反應器后再起火，爆炸威力不大，火勢也較小容易撲滅，但它對正常生產(chǎn)秩序及企業(yè)員工心態(tài)的影響是相當嚴重的。每一次管式反應器起火爆炸事故的發(fā)生，都會造成一次氫化崗位在幾天時間內(nèi)部分停產(chǎn)甚至全部停產(chǎn)，嚴重妨礙了正常生產(chǎn)的進行。更為嚴重的是，這種起火爆炸事故頻繁地威脅該崗位員工的人身安全，使該崗位員工經(jīng)常處于提心吊膽的工作狀態(tài)，員工的離職率相當高。毫無疑問，一次氫化是制約高純碲車間正常生產(chǎn)的瓶頸崗位。

3 生產(chǎn)故障原因及其分析

筆者認為，一次氫化崗位之所以反應時間過長以及頻繁地發(fā)生管式反應器起火爆炸事故，不是由于操作、設備、基層管理等原因?qū)е碌?，而是由于一次氫化崗位工藝設計存在缺陷所致。

一次氫化的工藝流程是，比高純碲（Te-05）純度低的原料Te中的雜質(zhì)Se與H2在管式反應器中反應后，生成的SeH2氣體由抽風機抽走。筆者認為，采用抽風機抽走SeH2氣體是該崗位工藝流程設計中的明顯缺陷，必須進行技術改進。

一次氫化崗位工藝流程的設計中，設置抽風機的目的是用于抽走一次氫化所生成的SeH2氣體，但是抽風機除了能抽走SeH2氣體外，還能將氫氣鋼瓶輸送至管式反應器中的大部分H2抽走，這樣會導致如下后果：

（1）H2在管式反應器中停留時間大大縮短，與雜質(zhì)Se不能充分反應，工藝指標上表現(xiàn)為反應時間過長。

（2）相當多的H2被抽風機抽走后排空，既造成了H2的消耗增加，更使H2在尾氣排放口處濃度較高，存在嚴重的安全隱患。

（3）管式反應器存在物料口，物料口是供一次氫化時原料加入和反應后物料取出的，反應過程中用橡皮管帽套在物料口處，以防空氣吸入。與設備、管線的焊接、法蘭連接形式相比，橡皮管帽套在物料口處的氣密性是較差的，在抽風機抽氣過程中，容易從管式反應器物料口處抽入空氣，抽入的空氣在管式反應器中與氫氣形成混合氣體。由于氫氣-空氣混合氣爆炸范圍較寬，一旦混合氣在管式反應器中達到爆炸極限（含H29.5%～65%，體積百分數(shù)），在高溫作用下（350～440℃的反應溫度，電加熱）必然發(fā)生起火爆炸事故。

4 對降低H2流量及增加一臺抽風機抽風能減少一次氫化起火爆炸事故頻率的分析與評價

為了避免高純碲車間一次氫化崗位發(fā)生起火爆炸事故，目前采取的措施是降低一次氫化的H2流量并增加一臺抽風機抽風，單臺管式反應器H2流量由原來的 7～8L·min-1降至 3～4L·min-1，抽風機由原來的一臺增加至兩臺。增加一臺抽風機抽風能使抽入管式反應器中的空氣量增加，降低H2流量能使管式反應器中H2量減少，這樣管式反應器中氫氣-空氣混合氣中H2被稀釋，混合氣的濃度往往低于爆炸下限濃度（含H29.5%，體積濃度），從而能有效減少一次氫化起火爆炸事故的頻率。從工藝上分析，目前采取的這種措施依然具有局限性，具體體現(xiàn)在：

（1）由于管式反應器中H2被空氣稀釋，會使一次氫化反應速率降低，反應時間更長，會制約高純碲的產(chǎn)量。當然，為了提高高純碲的產(chǎn)量，可以增加管式反應器的臺數(shù)，但這樣會使高純碲生產(chǎn)的投資費用、人工工資費用、設備折舊費用、維修費用增加，反映在技術經(jīng)濟指標上體現(xiàn)為高純碲的生產(chǎn)成本增加，亦會使管理難度增加。

（2）降低一次氫化的H2流量并增加一臺抽風機抽風并不能完全避免一次氫化崗位起火爆炸事故的發(fā)生。當生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生波動時，比如H2壓力與流量的波動、管式反應器運行臺數(shù)的變化、抽風機發(fā)生故障（如跳閘）、突然性的停電等，都會使管式反應器起火爆炸的可能性大大增加。

5 工藝改進措施

筆者認為，工藝上最根本的改進措施是，拆除一次氫化崗位的抽風機，改為讓SeH2氣體通過液封裝置稍帶正壓排放，而不是在抽風條件下呈負壓排放。因為SeH2氣體比空氣重（分子量為80.98，大于空氣的平均分子量29.0）、有毒、呈弱酸性、溶于水，所以液封裝置中應盛裝稀NaOH溶液對SeH2氣體進行化學吸收，殘余H2從液封裝置上帶阻火器的排氣管排空。液封裝置上進氣管插入稀NaOH溶液中的深度要根據(jù)石英玻璃管反應器的耐壓程度進行工藝計算，以保證管式反應器中反應壓力以3～5kPa（表壓）為宜。

6 實施步驟

為使該技改項目穩(wěn)妥進行，應采取如下實施步驟：

（1）從高純碲車間一次氫化崗位上多臺石英玻璃管反應器中單獨拿出一至兩臺進行工藝改進施工，新增加的設備、管線采用PVC材質(zhì)。

（2）由車間生產(chǎn)骨干對改造后的管式反應器進行操作，詳細記錄工藝參數(shù)與現(xiàn)象，工藝技術人員現(xiàn)場跟蹤指導，時間兩個星期。

（3）收集一次氫化崗位兩個星期中的原始記錄，對實施工藝改進和未實施工藝改進的工藝技術參數(shù)、安全性能進行對比、分析、總結。

（4）將一次氫化崗位其余管式反應器全部進行工藝改進施工，時間控制在一至兩天。

（5）一次氫化開車后工藝技術人員現(xiàn)場跟蹤指導，并進行崗位員工的技術培訓，時間一個月。

（6）資料、原始記錄收集整理，撰寫技術總結報告，召開技改總結會議。

7 配套整改措施

配套整改措施的重點是：保持設備、管線的氣密性；將高純碲車間一次氫化崗位廠房由封閉式廠房改為框架式廠房；將門禁系統(tǒng)（用于員工刷卡考核）改為向外開的門；H2濃度報警儀請儀表生產(chǎn)廠家每年進行一次定期檢測、校核。

實施工藝改造后，管式反應器稍帶正壓，當H2萬一泄漏時，以上配套整改措施能保證該崗位的安全生產(chǎn)。

8 對企業(yè)技術保密制度的思考

任何一家企業(yè)對技術保密都是很重視的，都具有一套嚴密的技術保密制度。該制度可以最大限度地維護企業(yè)權益，確保股東利益，使企業(yè)在市場競爭中不斷發(fā)展、壯大，但辯證地看，企業(yè)技術保密制度過嚴也可能使企業(yè)技術團隊各成員之間的交流、協(xié)作受到制約，使企業(yè)的技術創(chuàng)新、技術改造和員工培訓受到束縛，這是值得企業(yè)股東和高管深思的。