年產(chǎn)10w噸乙苯合成工藝及生產(chǎn)裝置危險性分析畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　2014 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p>　　題 目：年產(chǎn)10萬噸乙苯合成工藝和生產(chǎn)</p><p><b>　　裝置危險性分析</b></p><p>　　專 業(yè)： 安全工程</p><p>　　班 級：XXX</p><p>　　姓

2、 名： XXX</p><p>　　指導(dǎo)老師：XXX</p><p><b>　　起訖日期：XXX</b></p><p>　　2014年 6 月</p><p>　　年產(chǎn)10萬噸乙苯合成工藝和生產(chǎn)裝置危險性分析</p><p><b>　　摘 要</b>&

3、lt;/p><p>　　本文從近年來國內(nèi)外乙苯生產(chǎn)的發(fā)展趨勢以及安全現(xiàn)狀方面出發(fā)，對年產(chǎn)10萬噸乙苯合成工藝和生產(chǎn)裝置進(jìn)行了危險性分析。介紹了烷基化生產(chǎn)乙苯的生產(chǎn)工藝，分析了工藝過程物料及產(chǎn)品的危險性，在乙烯、苯及乙苯三種主要物質(zhì)中苯的毒性最大，而乙烯的爆炸危險性則較大；同時對工藝所涉及的烷基化、烷基轉(zhuǎn)移、苯回收、乙苯回收和多乙苯回收五個單元采用危險與可操作性性研究，探討了引起烷基化和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)失控型火災(zāi)爆炸事故的

4、工藝偏差和原因，發(fā)現(xiàn)溫度和流量是重要的工藝偏差，并提出了應(yīng)急對策；對泄漏型火災(zāi)、反應(yīng)失控型火災(zāi)和由于腐蝕引起的事故進(jìn)行了裝置事故模式分析，探討了引起以上兩類事故的主要原因，并提出了相應(yīng)的安全對策措施；重點(diǎn)應(yīng)用目前已經(jīng)較為成熟的道化學(xué)火災(zāi)爆炸危險指數(shù)法，對生產(chǎn)過程中的烷基化反應(yīng)器和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器兩個單元進(jìn)行了火災(zāi)爆炸危險評價，確定了各單元的危險等級，發(fā)現(xiàn)烷基化單元的火災(zāi)爆炸危險指數(shù)較大，處于最大危險級，但進(jìn)過安全補(bǔ)償措施后，其危險性明顯下

5、降，成為安全級。</p><p>　　關(guān)鍵詞：乙苯 危險性分析 危險與可操作性性研究 道化學(xué)火災(zāi)爆炸危險指數(shù)法 事故模式分析</p><p>　　Hazard analysis of synthesis process and production equipment of an annual output of 100000 tons ethylbenzene</p>

6、<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper，from the point of the development tendency and safe situation of the domestic and international ethylbenzene production in recent years. the pr

7、ocess hazard analysis and production equipment that carries out analysis of fire explosion risk for 100,000 tons of ethylbenzene synthesis has been done. Describes the production of ethylbenzene alkylation production pro

8、cess, a fire and explosion hazard analysis process materials and products; while using hazard and operability studies, expl</p><p>　　Key words: Ethylbenzene ; risk analysis; HAZOP; Dow; accident model analy

9、sis</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要Ⅰ</b></p><p>　　AbstractⅡ</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1

10、</b></p><p>　　1.2 研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 研究步驟2</p><p>　　1.3.1危險、有害因素識別2</p><p>　　1.3.2確定危險性分析單元2</p><p>　　1.3.3選擇相應(yīng)的危險性分析方法2</p><p>　　1

11、.4 研究內(nèi)容2</p><p>　　1.5 危險性分析評價方法概述3</p><p>　　1.5.1 定性分析評價3</p><p>　　1.5.2 定量分析評價3</p><p>　　第2章 乙苯生產(chǎn)技術(shù)簡介5</p><p>　　2.1 乙苯工藝簡介5</p><p>　　2.

12、1.1 工藝流程說明5</p><p>　　2.2 烷基化反應(yīng)原理及影響因素6</p><p>　　2.2.1 烷基化反應(yīng)原理6</p><p>　　2.2.2 烷基化反應(yīng)的影響因素7</p><p>　　2.3 烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的原理及影響因素8</p><p>　　2.3.1 烷基轉(zhuǎn)移的反應(yīng)機(jī)理8</

13、p><p>　　2.3.2 烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的影響因素9</p><p>　　第3章 合成工藝危險有害因素辨識及裝置事故模式分析11</p><p>　　3.1 工藝物料危險性11</p><p>　　3.1.1 乙烯11</p><p>　　3.1.2 苯12</p><p>　　3.1.3

14、 乙苯12</p><p>　　3.2 原料和產(chǎn)物火災(zāi)爆炸危險性12</p><p>　　3.3 主要工藝設(shè)備的危險性和有害性12</p><p>　　3.4 裝置事故模式分析14</p><p>　　3.4.1 泄漏型火災(zāi)爆炸14</p><p>　　3.4.2 反應(yīng)失控型火災(zāi)爆炸14</p>

15、<p>　　3.5 常見反應(yīng)失控及物料泄漏原因的具體分析15</p><p>　　3.5.1換熱器管束泄漏15</p><p>　　3.5.2管道減薄、穿孔15</p><p>　　3.5.3苯回收塔管道孔蝕16</p><p>　　3.5.4 高溫高壓部位開裂16</p><p>　　3.5.

16、5 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子腐蝕17</p><p>　　3.5.6 腐蝕18</p><p>　　3.6 安全對策措施20</p><p>　　3.6.1 材質(zhì)升級20</p><p>　　3.6.2 消除高溫部位應(yīng)力20</p><p>　　3.6.3 報警及聯(lián)動裝置20</p><p>　　

17、3.6.4 定期檢查重要部件21</p><p>　　第4章 乙苯工藝危險與可操作性研究22</p><p>　　4.1 節(jié)點(diǎn)劃分22</p><p>　　4.2 烷基化反應(yīng)器危險與可操作性分析（HAZOP）23</p><p>　　4.3 轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器HAZOP分析24</p><p>　　4.4 苯回收

18、塔、乙苯回收塔及多乙苯回收塔HAZOP分析25</p><p>　　第5章 道（DOW）化學(xué)火災(zāi)爆炸危險指數(shù)法評價28</p><p>　　5.1 道（DOW）化學(xué)火災(zāi)爆炸危險指數(shù)法簡介28</p><p>　　5.2 道（DOW）化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法評價30</p><p>　　5.2.1 選取評價單元30</p>&

19、lt;p>　　5.2.2 物質(zhì)系數(shù)MF的選取30</p><p>　　5.2.3 一般工藝危險系數(shù)F1的確定30</p><p>　　5.2.4 特殊工藝危險系數(shù)F2的確定31</p><p>　　5.2.5 確定單元危險系數(shù)F332</p><p>　　5.2.6 確定單元火災(zāi)爆炸指數(shù)F&EI32</p>

20、<p>　　5.2.7 單元安全措施補(bǔ)償系數(shù)32</p><p>　　5.2.8 補(bǔ)償后的各單元火災(zāi)爆炸指數(shù)33</p><p>　　5.2.9 單元危害確定33</p><p>　　5.2.10 各單元火災(zāi)爆炸危險程度34</p><p>　　5.3 評價結(jié)果34</p><p>　　5.4

21、安全措施35</p><p>　　5.4.1 火災(zāi)爆炸指數(shù)影響因素分析35</p><p>　　5.4.2 安全措施36</p><p><b>　　第6章 結(jié)論37</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)39</b></p><p><b>　　第

22、1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　乙苯是重要的化工原料，主要用于脫氫生產(chǎn)苯乙烯，苯乙烯是制造聚苯乙烯及共聚物的化工原料單體。目前，全世界乙苯年產(chǎn)量達(dá)20Mt以上。在乙苯的生產(chǎn)過程中，工藝復(fù)雜且典型，涉及典型裝備眾多，如離心泵，計量泵，壓縮機(jī)、虹吸式換熱器，釜式換熱器，固定床反應(yīng)器、正壓精餾塔、負(fù)壓精餾

23、塔；還涉及到儀表控制，如聯(lián)鎖保護(hù)、分程控制、串級控制等。此外，乙苯合成工藝多涉及高溫高壓，所使用的原輔料以及產(chǎn)物多為危險化學(xué)品，一旦發(fā)生事故，將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此，對乙苯合成工藝極其生產(chǎn)裝置進(jìn)行綜合危險性分析，并在此危險性分析的基礎(chǔ)上制定安全控制策略是極其必要的。[3，4]</p><p>　　乙苯蒸氣或生產(chǎn)乙苯的原料與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險。并且

24、裝置之間有可能引起連鎖反應(yīng)，形成一連串的爆炸，后果極其嚴(yán)重。</p><p>　　所以，認(rèn)識、了解乙苯項目存在的危險有害因素，對此進(jìn)行分析、評價并提出相依措施，從而找出一套較為可行的解決乙苯項目生產(chǎn)過程中存在的危險因素的方法，具有積極的意義。</p><p><b>　　1.2 研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　陳福利在《管道技術(shù)與設(shè)計》針

25、對苯乙烯裝置乙苯過熱器焊縫開裂現(xiàn)象，進(jìn)行了熱膨脹計算、受力狀況分析和各種應(yīng)力計算；以設(shè)備實際的自身缺陷為例，對焊縫開裂原因做了詳盡的論證，通過理論計算和綜合分析得出焊縫開裂的原因是制造過程中錯邊量過大和焊接裂紋[10]。參照其分析方法，本人對乙苯工藝裝置進(jìn)行了事故類型的分析，總結(jié)出兩種主要的事故類型，分別列出了其發(fā)生的主要原因。</p><p>　　環(huán)境風(fēng)險評價是建設(shè)項目環(huán)境影響評價工作的新內(nèi)容，特別針對安全隱患

26、極高的化工項目顯得尤為重要，但目前我國尚未出臺針對某種行業(yè)或項目的環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)規(guī)范 [11]作者李冰晶針對干氣制乙苯項目的環(huán)境風(fēng)險評價，以某6萬t/a干氣制乙苯項目為例，從風(fēng)險識別、源項分析、風(fēng)險預(yù)測和事故風(fēng)險防范措施及應(yīng)急預(yù)案等方面分析和探討了此類項目環(huán)境風(fēng)險評價的重點(diǎn)和技術(shù)要點(diǎn)。對氯乙烯生產(chǎn)裝置進(jìn)行危險性分析，可知系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在著大量的危險、有害因素，可能引起火災(zāi)、爆炸、中毒等重大事故[13] 。在做危險有害因素辨識時，上

27、述兩篇文章起了很大的幫助。</p><p>　　二氧化碳的弱酸腐蝕是脫非芳塔頂管道及換熱設(shè)備腐蝕和尾氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子腐蝕的主要原因，采用高Cr鋼是應(yīng)對二氧化碳腐蝕較為有效的手段。高壓凝結(jié)水管道的腐蝕失效主要由沖刷腐蝕造成，應(yīng)增加管道壁厚并將材質(zhì)更換為15CrMo等較為抗沖刷腐蝕的材質(zhì)以抑制該類腐蝕。工藝阻聚劑管道的腐蝕失效主要為氯離子造成的孔蝕，主要從材質(zhì)升級、降低阻聚劑溫度以及增加阻聚劑在管道內(nèi)的流速三方面以消除孔

28、蝕。應(yīng)力腐蝕是高溫部位壓力儀表接管的斷裂失效主要原因，提高材質(zhì)的抗應(yīng)力能力，消除應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的環(huán)境因素是杜絕該類腐蝕失效的根本途徑[15]。參照其原理，本文對乙苯裝置給出了一些腐蝕防護(hù)方面的建議。</p><p><b>　　1.3 研究步驟</b></p><p>　　1.3.1危險、有害因素識別 </p><p>　　根據(jù)工藝及設(shè)備周邊環(huán)境

29、、生產(chǎn)使用的物料及產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝流程或場所的特點(diǎn)，識別其潛在的危險、有害因素。 </p><p>　　1.3.2確定危險性分析單元 </p><p>　　在危險、有害因素識別和分析基礎(chǔ)上，根據(jù)分析的需要，將工藝分成烷基化、轉(zhuǎn)烷基化和精餾系統(tǒng)三個單元。 </p><p>　　1.3.3選擇相應(yīng)的危險性分析方法 </p><p>　　根據(jù)被分析對

30、象的特點(diǎn)，選擇科學(xué)、合理、適用的定性、定量分析方法。</p><p><b>　　1.4 研究內(nèi)容</b></p><p>　　本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：</p><p>　?。?）分析乙苯生產(chǎn)中所使用的物質(zhì)（主要包括工藝物料、溶劑、催化劑及產(chǎn)品）的火災(zāi)爆炸危險特性。</p><p>　?。?）采用HAZOP，

31、探討烷基化反應(yīng)、烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)以及精餾系統(tǒng)火災(zāi)爆炸事故可能的工藝偏差和原因，提出應(yīng)急對策。</p><p>　?。?） 探討乙苯合成工藝與生產(chǎn)裝置的各種事故模式，提出相應(yīng)的安全對策措施。</p><p>　?。?）應(yīng)用道化學(xué)火災(zāi)指數(shù)法，對生產(chǎn)過程中主要存在火災(zāi)爆炸危險的烷基化反應(yīng)器和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器兩個單元，進(jìn)行火災(zāi)爆炸危險評價，確定各單元的火災(zāi)爆炸性等級和事故嚴(yán)重度</p>&

32、lt;p>　　1.5 危險性分析評價方法概述</p><p>　　危險性分析評價是從事故發(fā)生的可能性、影響范圍與損失程度等方面入手，運(yùn)用系統(tǒng)工程理論去識別、分析和評價固有或潛在的危險因素，根據(jù)分析評價結(jié)果，采取相應(yīng)的安全措施，提高生產(chǎn)裝置的安全可靠性。目前，危險性分析評價方法有很多種，根據(jù)評價結(jié)果的量化程度可分為定性分析評價和定量分析評價。</p><p>　　1.5.1 定性分析評

33、價</p><p>　　定性分析評價方法是依靠人的觀察分析能力，借助于經(jīng)驗和判斷能力進(jìn)行分析評價的方法，主要有安全檢查表、預(yù)先危險性分析、故障類型和影響分析、危險與可操作性研究等。定性分析評價方法的特點(diǎn)是簡單、便于操作，評價過程及結(jié)果直觀。但這類方法往往依靠經(jīng)驗，帶有一定的局限性，對系統(tǒng)危險性的描述缺乏深度。不同類型對象的評價結(jié)果沒有可比性。本文使用的定性分析方法是危險與可操作性研究。</p>&l

34、t;p>　　1.5.2 定量分析評價</p><p>　　定量分析評價主要從事故發(fā)生的可能性、事故的影響范圍與損害程度三方面入手，按照科學(xué)的程序和方法，對生產(chǎn)過程中固有的或潛在的危險因素、發(fā)生事故的可能性及這些危害因素可能造成的損失和傷害程度進(jìn)行識別、分析和評估，并以設(shè)定的指數(shù)、級別和概率，對所評估的系統(tǒng)的危險性給以量化處理，確定其發(fā)生概率和危險程度，以便采取最經(jīng)濟(jì)、合理及有效的安全對策，保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行

35、，為預(yù)防事故的發(fā)生提供行之有效的安全對策和管理方法。根據(jù)對危險性量化處理的方式不同，定量危險分析評價又可分為指數(shù)法、概率法和傷害（或破壞）范圍法。本文使用的定量分析方法是道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法。</p><p>　　第2章 乙苯生產(chǎn)技術(shù)簡介</p><p>　　2.1 乙苯工藝簡介</p><p>　　本文采用UOP/Lummus液相分子篩工藝（EBOne工藝），該工

36、藝目前在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛，主要采用Y型分子篩、R型分子篩或MCM型分子篩催化劑，不同的技術(shù)提供商所采用的催化劑類型不同，分子篩催化劑活性高，使用壽命可達(dá)3年以上，催化劑一般選擇器外再生，此類催化劑選擇性較好，積碳率低。</p><p>　　乙烯和苯在液相條件下發(fā)生烷基化反應(yīng)生成乙苯，烷基化反應(yīng)溫度控制在200～270℃，反應(yīng)器壓力控制在2.9～4.4MPa，苯/乙烯摩爾比為3～6，苯的單程轉(zhuǎn)化率可達(dá)到30%

37、，乙烯的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到100% 。</p><p>　　苯與多乙苯在轉(zhuǎn)烷基反應(yīng)器中發(fā)生轉(zhuǎn)烷基反應(yīng)，此反應(yīng)為熱中性反應(yīng)，反應(yīng)壓力為2.6～3.7MPa,溫度為170～275℃，苯/多乙苯摩爾比為3～15。</p><p>　　中石化石油化工研究院開發(fā)了擁有全部自主產(chǎn)權(quán)的液相分子篩催化制乙苯工藝技術(shù)，此工藝采用部分反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)的流程布置，保證了乙烯的溶解度、床層溫升的控制，催化劑活性、穩(wěn)定性良好

38、，工藝流程簡單，操作方便。</p><p>　　液相法分子篩工藝開發(fā)成功以后，國內(nèi)外的分子篩催化劑技術(shù)發(fā)展很快，20世紀(jì)90年代分子篩催化劑為UOC-4120，目前主流的烷基化催化劑為UOP公司生產(chǎn)的EBZ-500和中石化石油化工研究院開發(fā)的AEB-6烷基化催化劑。與UOC-4120催化劑相比，烷基化反應(yīng)器中的苯/乙烯摩爾比由6下降到3左右。</p><p>　　同時由于烷基轉(zhuǎn)移催化劑具有

39、良好的低溫活性，烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器中的苯/多乙苯比明顯降低，裝置的物耗、能耗得以降低，同時也降低了投資和運(yùn)行成本。</p><p>　　2.1.1 工藝流程說明</p><p>　　乙苯單元分為三個子系統(tǒng)，它們是烷基化、轉(zhuǎn)烷基化、精餾系統(tǒng)，如圖2-1所示。</p><p>　　圖2.1 乙苯工藝流程簡圖</p><p>　　在液相烷基化部分，乙烯

40、進(jìn)料同液相苯在烷基化催化劑上反應(yīng)生成乙苯，還有少量的多乙苯。</p><p>　　在轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)系統(tǒng)中，烷基化反應(yīng)器中產(chǎn)生的多乙苯同苯反應(yīng)生成乙苯。多乙苯回收塔頂?shù)酿s出物同苯混合后進(jìn)入轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)系統(tǒng)中，預(yù)熱后進(jìn)入轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器頂部，重新同苯反應(yīng)生成乙苯。轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)也是液相反應(yīng)。</p><p>　　在精餾單元，將沒有反應(yīng)的苯、反應(yīng)生成的乙苯、多乙苯、和重組份從烷基化反應(yīng)器和烷基遷移反應(yīng)

41、器出口物流中分離出來，得到有用的乙苯產(chǎn)品。</p><p>　　2.2 烷基化反應(yīng)原理及影響因素</p><p>　　2.2.1 烷基化反應(yīng)原理</p><p>　　在一定溫度、壓力下，乙烯與苯在酸性催化劑上進(jìn)行烷基化反應(yīng)生成乙苯，生成的乙苯可以進(jìn)一步與乙烯反應(yīng)生成多乙苯。反應(yīng)器中的反應(yīng)物通過催化劑上的微孔擴(kuò)散至分子篩催化劑上的活性中心并進(jìn)行反應(yīng)，然后反應(yīng)產(chǎn)物再通過

42、微孔擴(kuò)散至物流中。其化學(xué)方程式如下：</p><p>　　C2H4 + C6H6 C6H5C2H5</p><p>　　上述化學(xué)反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，其放出的反應(yīng)熱約為1072.6kJ/kg乙苯，生成的乙苯還可以與乙烯進(jìn)一步反應(yīng)生成乙苯，方程如下所示：</p><p>　　C2H4 + C6H5C2H5 → C6H4C2H5)2</p><p>

43、;　　nC2H4 + C6H6 → C6-n(C2H5)</p><p>　　這些反應(yīng)都是快速的第一級的不可逆反應(yīng)。反應(yīng)物通過催化劑的孔隙擴(kuò)散到“活基”，在這里發(fā)生反應(yīng)，然后通過孔道擴(kuò)散到流動的物流中。</p><p>　　從分子動力學(xué)上講，反應(yīng)的速度常數(shù)隨著苯環(huán)上已經(jīng)有的乙基數(shù)量的加而增大。例如，生產(chǎn)二乙苯的速度常數(shù)大約是生產(chǎn)乙苯速度常數(shù)的二倍。這個進(jìn)程將進(jìn)行下去，直到由于乙基連接到苯環(huán)

44、上的空位的難度增加造成的原子空間上的障礙使反應(yīng)變慢，由于限制大分子在催化劑活基上的存在增加了它們在粒子內(nèi)擴(kuò)散的難度。這樣產(chǎn)生五乙苯和六乙苯的速度很慢，只能產(chǎn)生很微量的一部分。</p><p>　　另外少量的乙烯在高溫、催化劑的作用下會發(fā)生齊聚反應(yīng)，生成丙烯和丁烯;苯進(jìn)料中的雜質(zhì)非芳烴在高溫下也可生成丙烯和丁烯，丙烯和丁烯與苯反應(yīng)生成丙苯和丁苯。丙苯和丁苯與苯或乙烯進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)重組份，如二苯基甲烷、二苯乙烷和

45、其它雙環(huán)化合物;苯環(huán)中氫發(fā)生轉(zhuǎn)移反應(yīng)還產(chǎn)生少量的聯(lián)環(huán)化合物，如萘和甲基萘等。</p><p>　　乙苯發(fā)生歧化反應(yīng)可生成少量二甲苯，相似的反應(yīng)還可生成甲苯。丙苯和丁苯容易堵塞催化劑空隙，導(dǎo)致催化劑內(nèi)孔結(jié)焦，導(dǎo)致催化劑緩慢失活。</p><p>　　2.2.2 烷基化反應(yīng)的影響因素</p><p><b>　　（1）苯烯比</b></p&g

46、t;<p>　　烷基化系統(tǒng)的關(guān)鍵是控制全部的苯/乙烯的進(jìn)料流量比率。烷基化反應(yīng)器設(shè)計的總摩爾比大約是3.5:1。這相當(dāng)于9.75的重量比。比率太低會增加PEB的產(chǎn)生，而比率太高將增加能耗，而且會增加苯回收塔的負(fù)荷。在降低產(chǎn)量（即較低的乙烯進(jìn)料量）期間，可以保持苯的進(jìn)料量，從而在不增加苯回收塔負(fù)荷的情況下獲得較高的比率。3.5的比率是操作成本和副產(chǎn)物產(chǎn)生量之間一個好的平衡。</p><p><b

47、>　?。?）反應(yīng)溫度</b></p><p>　　在較低的反應(yīng)溫度下，EB的收率增加而殘液（flux oil）量減少。如果反應(yīng)溫度太低，催化劑將以令人無法接受的速度失活。反應(yīng)器的操作溫度范圍選定在保持催化劑穩(wěn)定的前提下獲得最高的收率。</p><p><b>　?。?）空速</b></p><p>　　在設(shè)計階段確定，一般不變

48、，除非由于產(chǎn)量的原因改變進(jìn)料量?？账俚停ń?jīng)過反應(yīng)器的流量低），副反應(yīng)增加，選擇性降低。</p><p>　　在烷基化反應(yīng)器內(nèi)，高的空速需要能夠使乙烯完全反應(yīng)的比較大的床層裝填量。這就可以看作是為了達(dá)到最大的溫度需要更高的床層高度</p><p><b>　?。?）水含量的影響</b></p><p>　　盡管要避免游離水進(jìn)入反應(yīng)器，少量的水對烷

49、基化反應(yīng)還是有好處的，它的主要影響是降低對不可轉(zhuǎn)烷基化的化合物（殘液）的選擇性，從而提高產(chǎn)率。大量的溶解水會降低分子篩催化劑的活性。然而，不希望得到的副反應(yīng)比希望得到的烷基化反應(yīng)受到更大的抑制。接近1000wt-ppm的水對烷基化催化劑的活性沒有負(fù)面的影響。</p><p><b>　?。?）原料中的雜質(zhì)</b></p><p>　　乙烯和苯進(jìn)料中的雜質(zhì)都會降低EB的

50、收率或EB的純度。苯進(jìn)料中的雜質(zhì)大多數(shù)是生產(chǎn)進(jìn)料苯的裝置精餾區(qū)操作不當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。有機(jī)氮是催化劑的一種毒物，它可能來自新鮮苯的工藝單元或者在裝卸過程中收到污染。必須通過化驗分析進(jìn)行監(jiān)控，并采取正確的措施將污染物除去。乙烯進(jìn)料的問題通常是由乙烯裝置存在問題造成的。</p><p>　　2.3 烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的原理及影響因素</p><p>　　2.3.1 烷基轉(zhuǎn)移的反應(yīng)機(jī)理</p>

51、<p>　　烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)是在特定的壓力、溫度條件下，在酸性催化劑的作用下，多乙苯與苯反應(yīng)轉(zhuǎn)化成為乙苯的反應(yīng)。其主要方程式如下：</p><p>　　C6H6 + C6H4(C2H5)2 2C6H5C2H</p><p>　　C6H6 + C6H3(C2H5)3 C6H5C2H5 + C6H 4(C2H5)2</p><p>　　烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)是二級可逆反應(yīng)，

52、熱力學(xué)接近平衡。由于烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的熱效應(yīng)很小，因此催化劑床層中幾乎沒有溫升。</p><p>　　同烷基化反應(yīng)一樣，烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)也是發(fā)生在分子篩催化劑的酸性活性中心上。除了生成乙苯外，還可生成重質(zhì)化合物，從而導(dǎo)致物耗增加，乙苯收率下降，因此應(yīng)最大可能地減少副反應(yīng)的發(fā)生。</p><p>　　對于烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，增加停留時間，提高進(jìn)料中的苯/多乙苯比率和反應(yīng)溫度，有助于提高多乙苯的轉(zhuǎn)化率，但也

53、同時增加了重組分的生成。由于催化劑是逐漸失活的，可通過逐步提高反應(yīng)溫度的方法，保持催化劑的活性。</p><p>　　2.3.2 烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的影響因素</p><p>　?。?）苯與多乙苯分子比</p><p>　　這個比率是控制轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器操作的一個主要參數(shù)，有時也用苯基與乙基的比率（P/E）來表示。轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器設(shè)計的全部苯與PEB的重量比大約是3.9。如果

54、苯/PEB比率太低（就是說苯的流量降低，PEB的流量升高），PEB的轉(zhuǎn)化率會降低，殘液（flux oil）量會增加。提高比率對轉(zhuǎn)化率的影響很小，但是會增加公用工程費(fèi)用。進(jìn)入和離開轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器的物流組成用于計算P/E的摩爾比率。</p><p><b>　?。?）反應(yīng)溫度</b></p><p>　　要小心地控制轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)的溫度，以獲得最佳的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率。象烷基化反

55、應(yīng)一樣，較高的溫度增加殘液的生成，從而降低產(chǎn)率。較低的溫度會降低平衡轉(zhuǎn)化率。在實踐中，轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器在能夠提供足夠的轉(zhuǎn)化率，從而使精餾區(qū)能夠處理由此而產(chǎn)生的循環(huán)PEB的最低溫度下操作。溫度對轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器的運(yùn)行周期沒有明顯的影響。</p><p>　　隨著轉(zhuǎn)烷基化催化劑的老化，必須提高溫度以保持同樣的轉(zhuǎn)化率。轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器在能夠提供足夠的轉(zhuǎn)化率的最低溫度下操作，這個轉(zhuǎn)化率要使精餾區(qū)能夠處理產(chǎn)生的循環(huán)PEB。<

56、;/p><p><b>　?。?）含水量</b></p><p>　　在轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器中，溶解水降低催化劑活性，對提高產(chǎn)率沒有好處。因此，干苯用作轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器的進(jìn)料，以獲得最大的轉(zhuǎn)化率。一定要避免游離水進(jìn)入轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器。</p><p><b>　　（4）空速</b></p><p>　　在設(shè)計階段

57、確定，一般不變，除非由于產(chǎn)量的原因改變進(jìn)料量?？账俚停ń?jīng)過反應(yīng)器的流量低），副反應(yīng)增加，選擇性降低?？账儆幸粋€上限，以防止床層流動。</p><p><b>　　（5）反應(yīng)壓力</b></p><p>　　壓力的控制是為了使反應(yīng)器內(nèi)的物質(zhì)保持液相。因為反應(yīng)物是液相的，所以壓力變化不會有影響。</p><p>　　第3章 合成工藝危險有害因素辨識

58、及裝置事故模式分析</p><p>　　本章節(jié)運(yùn)用本質(zhì)安全化的思想，從工藝所涉及的物質(zhì)以及主要的生產(chǎn)裝置來進(jìn)行危險有害因素的識別。另外，對常見的泄漏型火災(zāi)爆炸事故和反應(yīng)失控型火災(zāi)爆炸事故進(jìn)行分析，探討其發(fā)生的一系列原因，并針對性的提出相應(yīng)的對策措施。</p><p>　　3.1 工藝物料危險性</p><p>　　工藝涉及的主要物料有：乙烯，乙苯，苯</p&g

59、t;<p><b>　　3.1.1 乙烯</b></p><p>　　健康危害：具有較強(qiáng)的麻醉作用。</p><p>　　急性中毒：吸入高濃度乙烯可立即引起意識喪失，無明顯的興奮期，但吸入新鮮空氣后，可很快蘇醒。對眼及呼吸道粘膜有輕微刺激性。液態(tài)乙烯可致皮膚凍傷。</p><p>　　慢性影響：長期接觸，可引起頭昏、全身不適、乏力

60、、思維不集中。個別人有胃腸道功能紊亂。</p><p>　　危險特性：易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物。遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險。與氟、氯等接觸會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。</p><p>　　有害燃燒產(chǎn)物：一氧化碳。</p><p>　　滅火方法：切斷氣源。若不能切斷氣源，則不允許熄滅泄漏處的火焰。噴水冷卻容器，可能的話將容器從火場移至空曠處。

61、</p><p>　　滅火劑：泡沫、二氧化碳、干粉。</p><p>　　泄漏應(yīng)急處理：迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風(fēng)處，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防靜電工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風(fēng)，加速擴(kuò)散。噴霧狀水稀釋。如有可能，將漏出氣用排風(fēng)機(jī)送至空曠地方或裝設(shè)適當(dāng)噴頭燒掉。漏氣容器要妥善處理，修復(fù)、檢驗后再用。</p><p&

62、gt;　　操作注意事項：密閉操作，全面通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員穿防靜電工作服。遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、鹵素接觸。在傳送過程中，鋼瓶和容器必須接地和跨接，防止產(chǎn)生靜電。搬運(yùn)時輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。</p><p>　　運(yùn)輸注意事項：采用剛瓶運(yùn)

63、輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放，并應(yīng)將瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超過車輛的防護(hù)欄板，并用三角木墊卡牢，防止?jié)L動。運(yùn)輸時運(yùn)輸車輛應(yīng)配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材。裝運(yùn)該物品的車輛排氣管必須配備阻火裝置，禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具裝卸。嚴(yán)禁與氧化劑、鹵素等混裝混運(yùn)。夏季應(yīng)早晚運(yùn)輸，防止日光曝曬。中途停留時應(yīng)遠(yuǎn)離火種、熱源。公路運(yùn)輸時要按規(guī)定路線行駛，勿在居民區(qū)和人口稠密區(qū)停留。鐵路運(yùn)輸時要禁止溜放。</p>

64、;<p><b>　　3.1.2 苯 </b></p><p>　　由于苯的揮發(fā)性大，暴露于空氣中很容易擴(kuò)散。人和動物吸入或皮膚接觸大量苯進(jìn)入體內(nèi)，會引起急性和慢性苯中毒。中華人民共和國《危險貨物品名表》（GB 12268-2005）規(guī)定，苯屬于第三類危險貨物易燃液體中的中閃點(diǎn)液體。而且由于它的揮發(fā)性，可能造成蒸汽局部聚集，因此在貯存，運(yùn)輸時要求遠(yuǎn)離火源和熱源，防止靜電。<

65、;/p><p><b>　　3.1.3 乙苯</b></p><p>　　健康危害：本品對皮膚、粘膜有較強(qiáng)刺激性，高濃度有麻醉作用。急性中毒：輕度中毒有頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、步態(tài)蹣跚、輕度意識障礙及眼和上呼吸道刺激癥狀。重者發(fā)生昏迷、抽搐、血壓下降及呼吸循環(huán)衰竭?？捎懈螕p害。直接吸入本品液體可致化學(xué)性肺炎和肺水腫。 </p><p>　　慢性影響

66、：眼及上呼吸道刺激癥狀、神經(jīng)衰弱綜合征。皮膚出現(xiàn)粘糙、皸裂、脫皮。 </p><p>　　燃爆危險：本品易燃，具強(qiáng)刺激性。 </p><p>　　危險特性：易燃，其蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險。與氧化劑接觸猛烈反應(yīng)。流速過快，容易產(chǎn)生和積聚靜電。其蒸汽比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會著火回燃。</p>&l

67、t;p>　　3.2 原料和產(chǎn)物火災(zāi)爆炸危險性</p><p>　　表3-1 原料及產(chǎn)物火災(zāi)爆炸危險性[11]</p><p>　　注：毒性危害分級中，Ⅰ表示極度危害；Ⅲ表示中度危害；Ⅳ表示輕度危害。</p><p>　　從表中數(shù)據(jù)可知，原料乙烯的爆炸范圍相當(dāng)寬，且常溫常壓下為氣態(tài)，屬于極其易燃易爆的物質(zhì)；相比較而言，苯和乙苯就要稍安全一些，但也屬于易燃易揮發(fā)液

68、體，他們與空氣混合能形成爆炸性混合物。遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險。另外，原料苯的毒害性極大為極度危害的物質(zhì)，人和動物吸入或皮膚接觸大量苯進(jìn)入體內(nèi)，會引起急性和慢性苯中毒。</p><p>　　3.3 主要工藝設(shè)備的危險性和有害性</p><p>　　針對工藝涉及的烷基化反應(yīng)器、轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器、苯回收塔、乙苯回收塔和多乙苯回收塔5個主要設(shè)備的危險性和有害性的辨識見表3-

69、2。</p><p>　　表3-2主要工藝設(shè)備的危險性和有害性</p><p>　　從上表可知乙苯工藝中主要的設(shè)備都有火災(zāi)爆炸危險性，部分設(shè)備物料還有毒性，且都屬于重大危險源的范疇。應(yīng)在政府進(jìn)行重大危險源登記備案。并且制定現(xiàn)場事故應(yīng)急救援預(yù)案，并且定期檢驗和評估現(xiàn)場事故應(yīng)急救援預(yù)案和程序的有效程度，以及在必要時進(jìn)行修訂。一旦發(fā)生事故，能夠有效地減少事故對工人、居民和環(huán)境的危害。</p

70、><p>　　3.4 裝置事故模式分析</p><p>　　3.4.1 泄漏型火災(zāi)爆炸</p><p>　　泄漏型火災(zāi)爆炸是指處理、存貯或輸送可燃物質(zhì)的容器、機(jī)械或設(shè)備因某種原因而使可燃物質(zhì)泄漏到外部或助燃物進(jìn)入設(shè)備內(nèi)，遇點(diǎn)火源后引發(fā)的火災(zāi)爆炸。泄漏的原因主要有以下三個方面：</p><p>　?。?）設(shè)備材料性能降低引起的泄漏。由于介質(zhì)的腐蝕作

71、用、熱影響和載荷作用，設(shè)備材料的機(jī)械性能會有所降低。在正常壓力范圍或壓力異常變化時，設(shè)備會出現(xiàn)裂縫而使可燃?xì)怏w或液體泄漏。</p><p>　?。?）設(shè)備缺陷引起的泄漏。設(shè)備在設(shè)計、制造、安裝過程中存在隱患，或設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障而未及時修復(fù)形成的缺陷，導(dǎo)致設(shè)備泄漏。</p><p>　　（3）人為因素引起的泄漏。誤操作、違章操作、設(shè)備運(yùn)行維修保養(yǎng)不善等原因是直接導(dǎo)致泄漏事故發(fā)生的常見原因。&

72、lt;/p><p>　　3.4.2 反應(yīng)失控型火災(zāi)爆炸</p><p>　　烷基化反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)器床層溫度控制不當(dāng)，可能導(dǎo)致體系熱量積累，溫度升高，致使反應(yīng)失控而引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。如果原料多投或投料速度過快、物料不純可能引發(fā)劇烈反應(yīng)，熱量不能很快泄放出去，使反應(yīng)無法控制時會造成火災(zāi)爆炸事故。而制冷設(shè)備失效、送冷不足等是引起散熱不利的原因。</p><p>　　3

73、.5 常見反應(yīng)失控及物料泄漏原因的具體分析</p><p>　　3.5.1換熱器管束泄漏</p><p>　　在乙苯裝置脫非芳塔頂部管線以及后續(xù)冷換設(shè)備多次出現(xiàn)泄漏的現(xiàn)象，影響了裝置的正常運(yùn)行。脫非芳塔頂冷凝器和脫非芳塔頂后冷器是非芳塔頂出料線上的兩臺冷換設(shè)備，其管束材質(zhì)均為10號碳鋼。脫非芳塔頂冷凝器管束多次出現(xiàn)換熱管斷裂現(xiàn)象，冷卻水漏入物料中，使脫非芳塔回流帶水，造成塔壓波動，影響脫非

74、芳塔和循環(huán)苯塔的正常運(yùn)行;脫非芳塔頂后冷器為使用低溫水的深冷器，其管束也多次出現(xiàn)換熱管斷裂，導(dǎo)致氣相的非芳物料漏入低溫水中，造成冷凍水系統(tǒng)壓力升高，乙苯烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器部分處于較高位置的換冷設(shè)備由于不凝器在管道中的高位聚集形成氣阻，烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器溫度失控，壓力過高導(dǎo)致反應(yīng)器泄漏甚至破裂，從而物料大量泄漏。</p><p>　　3.5.2管道減薄、穿孔</p><p>　　在換熱器管束泄漏的同

75、時，脫非芳塔頂管線也多次在不同位置出現(xiàn)泄漏。經(jīng)過測量該部分管道最薄處由原先的6 mm減薄至3 mm，在脫非芳塔頂冷凝器管箱出口接管與法蘭連接處的焊道上出現(xiàn)穿孔（見圖3-1）[15]。除此之外，乙苯裝置4臺再沸器的高壓凝結(jié)水管道材質(zhì)為20G，多次出現(xiàn)彎頭腐蝕減薄和穿孔泄漏的現(xiàn)象。</p><p>　　裝置長期運(yùn)行，法蘭明顯穿孔，換熱器效率明顯降低，最終法蘭斷裂，換熱器失效，導(dǎo)致反應(yīng)溫度失控，反應(yīng)失控。此時，反應(yīng)器極

76、其不穩(wěn)定，隨時可能發(fā)生超溫超壓爆炸，后果不堪設(shè)想。</p><p>　　圖3-1 管箱出口接管出現(xiàn)減薄、穿孔</p><p>　　3.5.3苯回收塔管道孔蝕</p><p>　　苯回收塔管道材質(zhì)為201不銹鋼，在運(yùn)行中多次出現(xiàn)大量的針刺狀微孔，管道壁厚未出現(xiàn)明顯的減薄現(xiàn)象，造成高毒性的物料苯泄漏（見圖3-2）[15]。孔蝕初期，工作人員和檢測人員不易發(fā)現(xiàn)不明顯的孔蝕

77、現(xiàn)象，但其已成為重大的安全隱患，日積月累可能引起嚴(yán)重的泄漏事故，泄漏不但容易引起火災(zāi)爆炸事故，而且容易造成操作人員中毒。</p><p>　　圖3-2阻聚劑管道孔蝕</p><p>　　3.5.4 高溫高壓部位開裂</p><p>　　烷基化反應(yīng)器是乙苯裝置溫度最高和壓力最高的反應(yīng)設(shè)備，材質(zhì)均為304H不銹鋼，使用溫度在200～247℃，壓力在3.3～4.1MPa。

78、在使用第一周期，多處儀表接管以及少部分小管徑的管道與主管連接處出現(xiàn)開裂（見圖3-3）[15]，甚至完全斷裂的情況。因烷基化系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，接管的開裂或斷裂，大量有毒物料將會迅速泄漏，不加以阻止裂縫會越來越大，人和動物吸入或皮膚接觸大量苯進(jìn)入體內(nèi)，會引起急性和慢性苯中毒，泄漏的物料與外界空氣接觸形成的可燃?xì)怏w極其容易發(fā)生燃燒爆炸事故，后果將不堪設(shè)想。</p><p>　　圖3-3 烷基化反應(yīng)器高溫部位開裂</

79、p><p>　　3.5.5 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子腐蝕</p><p>　　乙烯壓縮機(jī)為雙螺桿壓縮機(jī)，轉(zhuǎn)子材質(zhì)為38 CrMoAI（轉(zhuǎn)子表面經(jīng)滲氮處理）。在第一運(yùn)行周期末期，出現(xiàn)乙烯壓縮機(jī)出入口壓力大幅度波動的現(xiàn)象，只能通過增大噴淋水量，減小波動幅度。裝置檢修期間，乙烯壓縮機(jī)由廠家解體檢查發(fā)現(xiàn)，陰陽轉(zhuǎn)子的嚙合間隙由起初的0. 5 mm增大到最大2 mm，表面滲氮層剝落嚴(yán)重（見圖3-4）[15]。</

80、p><p>　　這樣的參數(shù)誤差會造成乙烯壓縮機(jī)乙烯泄漏，泄漏的乙烯與空氣的混合物很容易發(fā)生閃燃閃爆現(xiàn)象，后果極其嚴(yán)重。</p><p>　　圖3-4 壓縮轉(zhuǎn)子腐蝕</p><p><b>　　3.5.6 腐蝕</b></p><p><b>　　（1）二氧化碳腐蝕</b></p><

81、p>　　二氧化碳腐蝕是較為常見的，二氧化碳腐蝕的發(fā)生離不開水對鋼鐵表面的浸濕作用。在一定壓力下，二氧化碳在水中的溶解度隨溫度升高而降低。二氧化碳溶解于水生成的H2C03不能夠完全分解，是一種弱酸。二氧化碳腐蝕的機(jī)理如下:</p><p>　　Fe + 2C02 + 2H20→Fe + 2H2 C03 → Fe2+ + H2 + 2 H C03?</p><p>　　陽極反應(yīng)機(jī)理： F

82、e + H20 → Fe0Had + H+</p><p>　　Fe0Had → FeOH+</p><p>　　FeOH+ + H+ → Fe2+ + Fe2+ + H20</p><p>　　陰極反應(yīng)機(jī)理： CO2，ad + H2O → H2 C03，ad</p><p>　　H2 C03，ad → H+ + HC03?</p>

83、;<p>　　鋼鐵表面生成不具備保護(hù)性的松軟且不致密的FeC03，且鋼的腐蝕速率在此區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)極大值，此時腐蝕為均勻腐蝕。脫非芳塔頂工作溫度為35～110℃，工作壓力0.35MPa，根據(jù)分析數(shù)據(jù)，塔頂冷凝氣中CO2體積分?jǐn)?shù)超過4%，由于該處有液態(tài)水和苯存在，CO2較容易溶解于水中，形成H2C03并與塔頂管道中的Fe發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，F(xiàn)e2+不斷流失于水中，使得管道壁厚逐漸減薄。由于管箱出口接管與法蘭的焊道未熔透，且工作最低溫度

84、只有35℃， H2C03在焊道內(nèi)側(cè)的溝槽內(nèi)滯留和聚積，使得該部位的腐蝕加重，形成穿孔，乙苯從穿孔中泄漏出來，乙苯聚集到一定量時遇明火容易被點(diǎn)燃，引發(fā)火災(zāi)。</p><p><b>　?。?）氯離子腐蝕</b></p><p>　　工藝阻聚劑DNBP中含有游離酸，其中含有少量的C1?, C1?是孔蝕發(fā)生的激發(fā)劑，隨著C1?離子濃度增加，孔蝕電位下降，孔蝕容易發(fā)生。該管道

85、上有伴熱管線，使管道內(nèi)阻聚劑溫度升高，金屬的值顯著降低，使孔蝕加速。工藝阻聚劑的流量12kg/h，阻聚劑管道的直徑為40 mm，介質(zhì)流動緩慢，孔蝕容易發(fā)生。綜合以上三種原因，工藝阻聚劑管道的孔蝕現(xiàn)象主要是由阻聚劑中存在的C1?離子所引起。此時，高壓的乙烯很容易被壓如阻聚劑管道，從阻聚劑管道泄漏，引起閃燃閃爆。</p><p><b>　?。?）沖刷腐蝕</b></p><

86、p>　　3. 5 MPa蒸汽作為加熱介質(zhì)經(jīng)過再沸器后變?yōu)槟Y(jié)水，凝結(jié)水經(jīng)過150 m長的管道輸送至高壓凝結(jié)水罐，該部分管道設(shè)有一個三通和八個彎頭。高壓凝結(jié)水在經(jīng)過三通或彎頭時，由于方向突然改變，造成了湍流和沖擊。湍流不僅加速陰極表面去極劑的供應(yīng)量，而且又附加一個流體對金屬表面的切應(yīng)力，這個高切應(yīng)力能夠把己經(jīng)形成的腐蝕產(chǎn)物剝離并讓流體帶走，形成不規(guī)則的表面。不規(guī)則的表面使流動方向更加紊亂，產(chǎn)生更強(qiáng)的切應(yīng)力，在磨損和腐蝕的協(xié)同作用下形

87、成腐蝕坑。高壓凝結(jié)水在流動過程中存在壓力降，降壓時凝結(jié)水中會出現(xiàn)氣泡，氣泡的存在會使切應(yīng)力的力矩得到增強(qiáng)，使金屬表面的磨損腐蝕更加嚴(yán)重。施工過程中，由于取材不當(dāng)，高壓凝結(jié)水管道上的彎頭壁厚為5. 5 mm，比管道壁厚6 mm要薄。隨著沖刷腐蝕的積累，彎頭部位的金屬表面不斷減薄，造成局部穿孔泄漏。蒸汽泄漏可能導(dǎo)致人員燙傷事故。</p><p><b>　?。?）應(yīng)力腐蝕</b></p&g

88、t;<p>　　應(yīng)力腐蝕是在腐蝕介質(zhì)與拉應(yīng)力共同作用下引起的金屬或合金破裂現(xiàn)象。烷基化反應(yīng)器的部分儀表接管管徑較?。―N25）且管壁較薄，在焊接到直徑達(dá)DN500的主管道時，由于該部位無法進(jìn)行有效的熱處理，存在焊接應(yīng)力。另外，該部分高溫壓力儀表接管本身帶有隔離包，隔離包的存在使接管與主管連接處產(chǎn)生一個拉應(yīng)力。因此，烷基化反應(yīng)器的高溫接管部位存在產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的條件，應(yīng)力腐蝕是高溫部位壓力儀表接管開裂的根本原因。易燃易爆物料從

89、開裂部位泄漏從而引發(fā)嚴(yán)重的火災(zāi)爆炸事故。</p><p>　　3.6 安全對策措施</p><p>　　3.6.1 材質(zhì)升級</p><p>　　催化劑為酸性活性中心的催化劑，堿性物質(zhì)容易造成催化劑失活，因此烷基化反應(yīng)器塔頂管道及設(shè)備的防護(hù)措施不適合用緩蝕劑，而只能采用抗二氧化碳腐蝕的材質(zhì)。根據(jù)資料顯示，高含Cr鋼相比較能夠抗酸腐蝕。在生產(chǎn)過程中，己將一些管束材質(zhì)升

90、級為316L不銹鋼。由于與設(shè)備相關(guān)的管道依然為普通碳鋼，且在同類裝置烷基化反應(yīng)器塔頂部封頭出現(xiàn)大面積減薄的現(xiàn)象，存在腐蝕泄漏的風(fēng)險，因此裝置廠家決定將該部分管道更換為304不銹鋼或其它材質(zhì)的不銹鋼，同時在烷基化反應(yīng)器塔頂部封頭內(nèi)部采取堆焊1Cr13或2Cr13不銹鋼復(fù)合層的方法以減輕二氧化碳腐蝕。</p><p>　　在實際運(yùn)行中，乙烯壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子和殼體都有不同程度的腐蝕，經(jīng)過到同類裝置的實地考察以及對材質(zhì)的研究

91、分析，將重新制造的尾氣壓縮機(jī)的殼體材質(zhì)升級為1Cr13，轉(zhuǎn)子材質(zhì)升級為2Cr13，以避免二氧化碳對轉(zhuǎn)子和殼體的腐蝕。</p><p>　　高壓凝結(jié)水管道采取提高管道壁厚并將該部分管道的材質(zhì)更換為抗沖刷腐蝕的15 CrMo鋼，是消除沖刷腐蝕的有效途徑。</p><p>　　工藝阻聚劑管道采用材質(zhì)升級為304不銹鋼;管道直徑由DN40降至DN25，以增加流速;并將該段管道上的伴熱停用，以降低氯

92、離子對管道的孔蝕。</p><p>　　3.6.2 消除高溫部位應(yīng)力</p><p>　　為防止高溫部位的壓力表引壓管再次出現(xiàn)斷裂，大檢修時，對該部位的接管進(jìn)行更換。將原先接管與主管道的支管臺由DN25更換為DN80，且壁厚由原來的3 mm增加為8 mm，以增加支管臺抗拉應(yīng)力的能力;同時，在焊接時，采取退火的熱處理方式消除焊道的焊接應(yīng)力。在接管部位的保溫采用不含氯化物的含錯硅酸鋁隔熱毯，并

93、且采取防雨水滲入措施。經(jīng)過改造后，脫氫反應(yīng)器高溫部位的壓力表接管未出現(xiàn)開裂或斷裂現(xiàn)象。[15]</p><p>　　3.6.3 報警及聯(lián)動裝置</p><p>　　在乙烯和苯壓縮機(jī)組，烷基化反應(yīng)器、轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器以及精餾系統(tǒng)的關(guān)鍵接頭處的適當(dāng)位置安裝合適的可燃?xì)怏w報警裝置，并與中控室聯(lián)動。報警裝置一旦啟動，中控室的控制人員就能立即針對泄漏部位進(jìn)行及時的補(bǔ)救措施及人員疏散工作。</p&

94、gt;<p>　　3.6.4 定期檢查重要部件</p><p>　　通過定期檢查發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的安全隱患，提出改進(jìn)措施。檢查項目可以包括場地、周邊環(huán)境、設(shè)施、設(shè)備、操作、管理等各方面。安全檢查易懂，易學(xué)，易操作。另外，定期的安全檢查力求做到系統(tǒng)化、科學(xué)化，不漏掉任何可能導(dǎo)致事故的因素。</p><p>　　第4章 乙苯工藝危險與可操作性研究</p><p&

95、gt;<b>　　4.1 節(jié)點(diǎn)劃分</b></p><p>　　在獲得乙苯生產(chǎn)裝置管道儀表圖、工藝流程圖、生產(chǎn)操作規(guī)程（包括各工藝過程的控制點(diǎn)，異常情況及原因）等必要的資料之后，應(yīng)用危險性和可操作性研究方法對該單元工藝過程的危險性分別進(jìn)行分析。節(jié)點(diǎn)劃分見圖4-1。</p><p>　　圖4-1 乙苯生產(chǎn)裝置節(jié)點(diǎn)劃分</p><p>　　本文將乙

96、苯工藝劃分為儲罐、烷基化反應(yīng)器、烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器、苯回收塔、乙苯回收塔和多乙苯回收塔六個工藝單元。由于儲罐相對與其他五個單元來說比較穩(wěn)定，所以在此本文不對儲罐進(jìn)行危險與可操作性研究。</p><p>　　4.2 烷基化反應(yīng)器危險與可操作性分析（HAZOP）</p><p>　　烷基化反應(yīng)器是一個充滿液相的反應(yīng)器，苯同乙烯在烷基化反應(yīng)器的六個催化劑床層中催化連續(xù)反應(yīng)生成乙苯。烷基化反應(yīng)屬于放熱

97、反應(yīng)，在反應(yīng)器床層中劇烈的溫升。為了維持烷基化反應(yīng)全過程中都是在液相下，烷基化反應(yīng)器要控制適當(dāng)?shù)膲毫Γ⒃诘谌偷谖宕呋瘎┐矊拥某隹谖锪现袩崃客ㄟ^蒸汽發(fā)生器，帶走乙烯與苯烷基化反應(yīng)釋放出的熱量，均勻的乙烯的進(jìn)料分配使得各層催化劑床層放出的反應(yīng)熱幾乎相等。烷基化反應(yīng)器HAZOP分析見表4-1。</p><p>　　表4-1 烷基化反應(yīng)器HAZOP分析</p><p>　　進(jìn)過上述分析，不難發(fā)

98、現(xiàn)在烷基化反應(yīng)中，如果投料過多或投料速度過快，可能引發(fā)劇烈反應(yīng)；制冷設(shè)備失效、送冷不足，蒸汽發(fā)生器故障也會造成反應(yīng)失控而引發(fā)火災(zāi)爆炸事故；反應(yīng)器管道接口在高溫高壓下斷裂或開裂，也會導(dǎo)致物料泄漏從而引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。另外，在反應(yīng)器相應(yīng)位置設(shè)置溫度壓力檢測設(shè)備和防爆膜能夠有效防止反應(yīng)器失控。</p><p>　　4.3 轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器HAZOP分析</p><p>　　轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器的作用是將

99、苯和多乙苯在兩個轉(zhuǎn)烷基化催化劑床層上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成乙苯。轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)系統(tǒng)正常操作，主要是對反應(yīng)物進(jìn)料的苯流量控制和反應(yīng)器進(jìn)口溫度的控制。從操作的最佳安全效益考慮，苯和多乙苯在設(shè)計值的比率下進(jìn)入轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器入口溫度恒定，增加反應(yīng)器進(jìn)料的溫度能夠增加催化劑的活性，同時提高了多乙苯的轉(zhuǎn)化率，也同樣增加了焦油的生成。轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器的壓力由反應(yīng)器出口的壓力調(diào)節(jié)閥通過控制去苯回收塔的流量來實現(xiàn)。增加操作壓力將增加苯進(jìn)料和

100、多乙苯進(jìn)料的控制閥的開度。并最終限制系統(tǒng)的進(jìn)料能力。降低反應(yīng)器壓力可能會使苯進(jìn)料產(chǎn)生閃蒸。轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器HAZOP分析見表4-2。</p><p>　　4-2 轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器HAZOP分析</p><p>　　根據(jù)上表，不難發(fā)現(xiàn)在烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)中，如果出口壓力調(diào)節(jié)閥開度過大，苯進(jìn)料會發(fā)生閃蒸，反應(yīng)器壓力過低將倒吸入空氣造成火災(zāi)爆炸事故；如果溫度過高，會生成焦油，管道會結(jié)碳，導(dǎo)致管道開裂物料泄

101、漏，引起火災(zāi)爆炸事故。另外，在反應(yīng)器相應(yīng)位置設(shè)置溫度壓力檢測設(shè)備和防爆膜能夠有效防止反應(yīng)器失控。</p><p>　　4.4 苯回收塔、乙苯回收塔及多乙苯回收塔HAZOP分析</p><p>　　苯回收塔的功能是用蒸餾方法回收烷基化反應(yīng)器反應(yīng)物和轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器反應(yīng)物中未反應(yīng)的苯。在苯塔中進(jìn)行二種關(guān)鍵分離:苯和乙苯。苯回收塔的進(jìn)料來自于烷基化反應(yīng)器、轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器和輕組分脫除塔塔釜，在苯回收

102、塔頂及回流罐中分離出水和惰性物去輕組分脫除塔。苯回收塔HAZOP分析見表4-3</p><p>　　表4-3 苯回收塔HAZOP分析</p><p>　　粗乙苯從苯回收塔塔釜進(jìn)料到乙苯回收塔系統(tǒng)，乙苯回收塔的作用是將粗乙苯進(jìn)料分離，在塔頂?shù)玫揭冶疆a(chǎn)品，多乙苯和重組分留在塔釜。塔底物料主要是多乙苯和少量的重組分，從乙苯回收塔塔釜依靠自身壓力進(jìn)入精餾序列的下一個塔，多乙苯回收塔。乙苯回收塔HA

103、ZOP分析見表4-4。</p><p>　　表4-4 乙苯回收塔HAZOP分析</p><p>　　二乙苯、三乙苯和重組分的混合物從乙苯回收塔塔釜進(jìn)入多乙苯回收塔系統(tǒng)。多乙苯回收塔的作用通過精餾操作將混和物分離，二乙苯、三乙苯由塔頂分離做為轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)系統(tǒng)的進(jìn)料，重組分進(jìn)入塔釜。多乙苯回收塔在真空下操作，其HAZOP分析見表4-5。</p><p>　　表4-4 多

104、乙苯回收塔HAZOP分析</p><p>　　根據(jù)上表，不難發(fā)現(xiàn)在精餾系統(tǒng)中，如果出口壓力調(diào)節(jié)閥開度過大，導(dǎo)致回收塔負(fù)壓，可能倒吸空氣，混合氣體極易被點(diǎn)燃發(fā)生爆炸事故；如果出口壓力調(diào)節(jié)閥開度過小，轉(zhuǎn)烷基化反應(yīng)器會超壓爆炸；如果壓力過大，會導(dǎo)致溫度升高，管道結(jié)碳開裂，引發(fā)火災(zāi)爆炸事故；由于苯回收塔及乙苯回收塔部分管道內(nèi)有水的存在，管道會發(fā)生二氧化碳及氯離子腐蝕，導(dǎo)致泄漏。另外，通過設(shè)置防爆膜、壓力表、溫度計以及壓力

105、調(diào)節(jié)閥和可燃?xì)怏w報警裝置能起到有效保護(hù)作用。</p><p>　　通過對烷基化反應(yīng)器、烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器、乙苯回收塔、多乙苯回收塔和苯回收塔五個單元的危險性與可操作性研究我們發(fā)現(xiàn)，過高的溫度壓力以及管道的異常都有可能導(dǎo)致三個單元發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，所以在生產(chǎn)中能夠有效地控制溫度壓力和管道異常尤為重要。另外，設(shè)置防爆膜、溫度檢測點(diǎn)、壓力表、壓力調(diào)節(jié)閥及可燃?xì)怏w報警裝置能夠有效避免發(fā)生事故。</p><

106、p>　　第5章 道（DOW）化學(xué)火災(zāi)爆炸危險指數(shù)法評價</p><p>　　5.1 道（DOW）化學(xué)火災(zāi)爆炸危險指數(shù)法簡介</p><p>　　由美國道化學(xué)公司提出的火災(zāi)爆炸危險指數(shù)評價法是～種最早的指數(shù)法。第一版發(fā)表于1964年，1994年發(fā)布了第七版。該評價方法是利用工藝過程中的物質(zhì)、設(shè)備、物料量等數(shù)據(jù)，通過逐步推算，得出工藝過程火災(zāi)爆炸危險等級、事故經(jīng)濟(jì)損失和影響范圍來度量事故

107、的危險程度。評價中使用的數(shù)據(jù)來源于對以往事故的統(tǒng)計分析、物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)及安全設(shè)施的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。它是國內(nèi)外石油化工企業(yè)進(jìn)行危險性評價普遍采用的方法。顯然，該方法可以有效地應(yīng)用到高密度聚乙烯生產(chǎn)的火災(zāi)爆炸危險性評價中，為了解其火災(zāi)爆炸危險程度，進(jìn)一步提高安全生產(chǎn)管理水平提供科學(xué)依據(jù)。道化法評價程序如圖5.1。</p><p>　　圖5.1 道化法評價程序圖</p><p>　　5.2 道（D

108、OW）化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法評價</p><p>　　5.2.1 選取評價單元</p><p>　　根據(jù)火災(zāi)爆炸指數(shù)法的單元選取原則，本著能夠最大限度地暴露裝置內(nèi)的危險程度，按工藝流程，選取對工藝影響較大的烷基化反應(yīng)和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)兩個單元進(jìn)行評價。</p><p>　　5.2.2 物質(zhì)系數(shù)MF的選取</p><p>　　在火災(zāi)爆炸指數(shù)計算時，物質(zhì)

109、系數(shù)是一個最基本的數(shù)值，它表述物質(zhì)在燃燒或其他化學(xué)反應(yīng)中引起的火災(zāi)、爆炸時所釋放能量的大小。選取物質(zhì)系數(shù)時，首先確定單元內(nèi)的主要物質(zhì)。單元內(nèi)的主要物質(zhì)一般指單元中以較多數(shù)量存在的危險性潛能較大的物質(zhì)。在烷基化反應(yīng)和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)這兩個單元中，烷基化反應(yīng)的主要物質(zhì)是乙烯，苯和乙苯；烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的主要物質(zhì)是苯和多乙苯。經(jīng)查物質(zhì)系數(shù)和特性表得烷基化反應(yīng)單元的MF為24，烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)單元的MF為16.</p><p>　　

110、5.2.3 一般工藝危險系數(shù)F1的確定</p><p>　　一般工藝危險系數(shù)是確定事故損害大小的主要因素。表5-1為一般工藝危險系數(shù)的確定。</p><p>　　表5-1 各單元一般工藝危險系數(shù)</p><p>　　5.2.4 特殊工藝危險系數(shù)F2的確定</p><p>　　特殊工藝危險是影響事故發(fā)生概率的主要因素，特定的工藝條件是導(dǎo)致火災(zāi)、

111、爆炸事故的主要原因。表5-2為特殊工藝危險系數(shù)值的確定。</p><p>　　表5-2 各單元特殊工藝危險系數(shù)</p><p>　　5.2.5 確定單元危險系數(shù)F3</p><p>　　各單元危險系數(shù)見表5-3.</p><p>　　表5-3 各單元危險系數(shù)</p><p>　　5.2.6 確定單元火災(zāi)爆炸指數(shù)F&am