加氫裂化裝置火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

屈曉雪，王茂廷，黃 磊

（遼寧石油化工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

石化企業(yè)中加氫裂化裝置是在高溫、高壓、氫氣的環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)物是汽油、煤油、柴油和潤滑油，因此，過程中存在較大的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)。道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法能夠?qū)に囘^程、生產(chǎn)設(shè)備及所含物料的潛在火災(zāi)、爆炸和反應(yīng)危險(xiǎn)逐步推算并進(jìn)行客觀的定量評(píng)價(jià)，揭示生產(chǎn)過程中發(fā)生事故的可能性，評(píng)價(jià)事故的嚴(yán)重程度[1]。由于裝置系統(tǒng)中的設(shè)備管線以及配套設(shè)施較多，并且存在一定安全防護(hù)措施，為了避免過程復(fù)雜并符合實(shí)際需要，用危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)法對裝置的固有危險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行劃分，針對高危等級(jí)單元進(jìn)行指數(shù)法評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出安全措施，對企業(yè)的安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 工藝流程

原料進(jìn)入裝置與H2混合，加熱到一定溫度首先在精制反應(yīng)器里的催化劑作用下，發(fā)生加氫飽和反應(yīng)，生成精制油。然后進(jìn)入裂化反應(yīng)器，在催化劑作用下發(fā)生加氫異構(gòu)化和裂化反應(yīng)。經(jīng)降壓降溫分離后，大部分氣相進(jìn)入循環(huán)氣系統(tǒng)，小部分氣相脫硫后做PSA原料，液相則進(jìn)入脫丁烷和輕烴吸收塔進(jìn)行分離，產(chǎn)物為液化氣、干氣和生成油。生成油進(jìn)入常壓塔，分離出輕、重石腦油、航煤、柴油和尾油。而尾油經(jīng)過減壓蒸餾，生產(chǎn)出乙烯料、潤滑油。工藝流程見圖1。

圖1 加氫裂化裝置工藝流程簡圖Tab.1 Process chart of hydrocracker

2 危險(xiǎn)性分析

生產(chǎn)中主要存在有害的物質(zhì)有蠟油、H2、瓦斯、液化石油氣、石腦油、航煤、柴油、氨、H2S和N2。其中多數(shù)物質(zhì)具有閃點(diǎn)低、易燃、易爆的特性。根據(jù)GB 18218-2000《重大危險(xiǎn)源辯識(shí)標(biāo)準(zhǔn)》[6]對加氫裂化裝置進(jìn)行重大危險(xiǎn)源的辨識(shí)。取有害物質(zhì)1min的流量計(jì)算，石腦油 0.353t，航煤 0.371t，H20.028t，液化氣 0.035t，瓦斯 0.009t。

由此可知，加氫裂化裝置是甲類火災(zāi)危險(xiǎn)裝置，整體屬于重大危險(xiǎn)源。生產(chǎn)過程中溫度、壓力大幅度波動(dòng)并且負(fù)荷頻繁變化的情況下會(huì)造成設(shè)備、管線等附件熱膨脹不均、振動(dòng)加大而造成密封面泄漏，遇到火源就會(huì)發(fā)生爆炸。

3 道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法

美國道化學(xué)公司提出的物質(zhì)指數(shù)作為系統(tǒng)安全的評(píng)價(jià)方法，是以工藝過程中物料的火災(zāi)，爆炸潛在危險(xiǎn)性為基礎(chǔ)，結(jié)合工藝條件，物料量等因素求取火災(zāi)、爆炸指數(shù)，進(jìn)而可得出經(jīng)濟(jì)損失的大小，以經(jīng)濟(jì)損失評(píng)價(jià)生產(chǎn)裝置的安全性，并制定出相應(yīng)的安全措施，保證生產(chǎn)的安全運(yùn)行[2]。評(píng)價(jià)程序見圖2。

圖2 道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法的評(píng)價(jià)程序Tab.2 Dow Chemical Hazard index assessment routine of fire and exploration

3.1 劃分評(píng)價(jià)單元

以整個(gè)加氫裂化裝置作為評(píng)價(jià)對象，按照工藝流程、平面布置的原則將對象分成若干個(gè)單元進(jìn)行危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)并編制了“危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)取值表”[5]，能夠定量地對單元進(jìn)行固有危險(xiǎn)等級(jí)劃分。首先將裝置劃分為6個(gè)系統(tǒng)31個(gè)單元，通過危險(xiǎn)源辨識(shí)確定危險(xiǎn)物質(zhì)，對各單元的物質(zhì)、容量、溫度、壓力和操作這五項(xiàng)按規(guī)定的四個(gè)分段（10、5、2、0）賦分，由分值之和求得各單元危險(xiǎn)度分?jǐn)?shù)，16點(diǎn)以上為高度危險(xiǎn)（Ⅰ級(jí)），列出6個(gè)Ⅰ級(jí)單元，見表1。

表1 加氫裂化裝置高危單元危險(xiǎn)度匯總表Fig.1 Summary sheet of risk factors of high risk unit of hydrocracker

通過危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)可以看出，子單元眾多，選取危險(xiǎn)度較大的6個(gè)重點(diǎn)設(shè)備單元：反應(yīng)進(jìn)料加熱爐、加氫精制反應(yīng)器、加氫裂化反應(yīng)器、反應(yīng)流出物/進(jìn)料換熱器，熱高壓分離器以及新氫壓縮機(jī)。利用道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法對它們進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2 確定物質(zhì)系數(shù)

物質(zhì)系數(shù)是物質(zhì)在由燃燒或其他化學(xué)反應(yīng)引起的火災(zāi)、爆炸過程中釋放能量大小的內(nèi)在特性[3]，氫是生產(chǎn)階段中多數(shù)存在并且具有較大危險(xiǎn)潛能的物質(zhì)。查物質(zhì)系數(shù)確定表得氫（MF=21），根據(jù)道化學(xué)法混合物質(zhì)系數(shù)原則，選取MF最高的21。

3.3 計(jì)算評(píng)價(jià)結(jié)果

由圖2的評(píng)價(jià)程序[4]計(jì)算出F&EI、更換價(jià)值、基本 MPPD、C、實(shí)際 MPPD、MPDO 及 BI，將數(shù)據(jù)綜合并繪制出表2。

4 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

通過對加氫裂化裝置各單元的評(píng)價(jià)可以看出，反應(yīng)進(jìn)料加熱爐、加氫精制反應(yīng)器、加氫裂化反應(yīng)器、熱高壓分離器、新氫壓縮機(jī)的危險(xiǎn)程度非常高，反應(yīng)流出物/進(jìn)料換熱器的危險(xiǎn)程度較高。在控制、隔離和防火等方面的安全措施之下，6個(gè)評(píng)價(jià)單元為中等危險(xiǎn)程度。該裝置總體處于高危險(xiǎn)等級(jí)，在現(xiàn)有安全措施下，各單元已達(dá)到系統(tǒng)可以接受的危險(xiǎn)程度。但如果某些安全措施缺失，其危險(xiǎn)程度就會(huì)恢復(fù)固有等級(jí)，必須加強(qiáng)安全生產(chǎn)管理和重點(diǎn)防范。除了擁有完善的安全防護(hù)設(shè)施外，還必須與良好的職工素質(zhì)相結(jié)合。

表2 加氫裂化裝置工藝單元危險(xiǎn)分析匯總表Fig.2 Summary sheet of risk factors analysis of high risk unit of hydrocracker

5 安全對策

（1）防止超溫超壓導(dǎo)致的火災(zāi)爆炸事故。首先應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視加氫反應(yīng)器的溫度變化，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，要盡量用多種手段控制溫度，定期對反應(yīng)器和安全連鎖裝置進(jìn)行檢驗(yàn)。其次裝置的安全附件必須齊全、靈活，并加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)。最后在生產(chǎn)中應(yīng)注意壓力、液面的變化，將這些參數(shù)嚴(yán)格控制在指標(biāo)之內(nèi)。

（2）對設(shè)備腐蝕造成的泄露應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)預(yù)防。檢修測厚時(shí)對密封面、焊口、管線接口等腐蝕嚴(yán)重部位應(yīng)當(dāng)特別關(guān)注。

（3）防止明火或其他電火花出現(xiàn)。完善動(dòng)火管理制度，并定期檢測防雷、防靜電設(shè)施。生產(chǎn)中隨時(shí)檢查防爆設(shè)備的完好情況。

（4）不斷改善作業(yè)條件和環(huán)境。按規(guī)定使用防護(hù)器具，加強(qiáng)日常監(jiān)管力度和重點(diǎn)設(shè)備的檢查。

（5）提高員工素質(zhì)。避免因誤操作或操作不及時(shí)引起的事故，并且定期進(jìn)行事故應(yīng)急救援的演練。

6 結(jié)語

運(yùn)用道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法對加氫裂化裝置的重點(diǎn)設(shè)備單元進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)并提出必要改進(jìn)措施。在過程中，由于單元危險(xiǎn)因素比較復(fù)雜，參數(shù)取值因人而異，并且指標(biāo)體系和檢查條款或許存在遺漏，結(jié)果受到多方面因素的影響，存在一定局限性。還應(yīng)通過其它評(píng)價(jià)方法的綜合使用對重點(diǎn)方面進(jìn)行分析和研究，實(shí)現(xiàn)改善裝置安全狀況的目標(biāo)。

［1］伍愛友,蔡康旭,宋譯.碳二餾分加氫反應(yīng)裝置火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)［J］.中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),2004,14（7）:90-93.

［2］于雁武,劉玉存,袁俊明.環(huán)氧乙烷生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性評(píng)價(jià)［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào),2005,5（1）:115-117.

［3］李苗.石化企業(yè)火災(zāi)危險(xiǎn)性分析方法的研究［D］.天津:天津大學(xué),2006.

［4］呂瑞彬.石化企業(yè)典型裝置安全評(píng)價(jià)的研究［D］.沈陽:東北大學(xué),2003.

［5］張乃祿,劉燦.安全評(píng)價(jià)技術(shù)［M］.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2007.97-108.

［6］GB18218-2000,重大危險(xiǎn)源辨識(shí)標(biāo)準(zhǔn)［S］.