MTBE裝置工藝中危險(xiǎn)因素分布初探

王宇博，王 建，王茂廷

（1. 遼寧石油化工大學(xué)，遼寧 撫順 113001； 2. 中國(guó)石油管道公司沈陽(yáng)調(diào)度中心, 遼寧 沈陽(yáng)110031）

MTBE裝置工藝中危險(xiǎn)因素分布初探

王宇博1，王 建2，王茂廷1

（1. 遼寧石油化工大學(xué)，遼寧 撫順 113001； 2. 中國(guó)石油管道公司沈陽(yáng)調(diào)度中心, 遼寧 沈陽(yáng)110031）

MTBE裝置從加工原料到產(chǎn)品均為易燃易爆并易揮發(fā)物質(zhì)，一旦泄漏其蒸氣就可能與空氣混合形成爆炸性氣體混合物，且發(fā)生的醚化反應(yīng)為中強(qiáng)度放熱反應(yīng)，因此本裝置存在的主要危險(xiǎn)因素為火災(zāi)爆炸。對(duì)比MTBE裝置中的催化蒸餾塔、甲醇萃取塔和甲醇回收塔裝置的危險(xiǎn)因素，找出MTBE裝置的危險(xiǎn)隱患分布。

MTBE裝置；催化蒸餾塔；甲醇

煉油廠中的MTBE裝置主要采用C4原料和甲醇在樹(shù)脂催化劑的作用下，在醚化反應(yīng)器中發(fā)生醚化反應(yīng)，生產(chǎn)所需要的MTBE產(chǎn)品。主要由原料配制和混相反應(yīng)、催化蒸餾和產(chǎn)品分離、甲醇萃取和回收等部分組成，主要設(shè)備包括醚化反應(yīng)器、催化蒸餾塔以及甲醇萃取塔等。

MTBE裝置從加工原料到產(chǎn)品均為易燃易爆并易揮發(fā)物質(zhì)，一旦泄漏其蒸氣就可能與空氣混合形成爆炸性氣體混合物，且發(fā)生的醚化反應(yīng)為中強(qiáng)度放熱反應(yīng)，因此本裝置存在的主要危險(xiǎn)因素為火災(zāi)爆炸。防止泄漏是保證 MTBE裝置安全運(yùn)行最好的保護(hù)措施。所以要及時(shí)的對(duì)裝置進(jìn)行檢修，排除安全隱患。

1 工藝過(guò)程危險(xiǎn)性分析

1.1 原料的配制和混相反應(yīng)

本MTBE裝置設(shè)置醚化反應(yīng)器一臺(tái)，操作溫度60 ℃，操作壓力0.7 MPa，操作條件較為緩和，但醚化反應(yīng)為中強(qiáng)度放熱反應(yīng)，反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量主要靠反應(yīng)產(chǎn)物與催化蒸餾塔底 MTBE產(chǎn)品換熱帶出，若反應(yīng)熱不及時(shí)取走會(huì)造成床層超溫，催化劑使用周期下降，也會(huì)使反應(yīng)壓力上升，可能造成反應(yīng)器薄弱環(huán)節(jié)的泄漏或安全閥的起跳。

另外在醚化反應(yīng)器中還會(huì)發(fā)生一些副反應(yīng)，如異丁烯水合生成叔丁醇(TBA)，異丁烯自聚生成二聚物(DIB)，甲醇縮合生成二甲醚(DME)，正丁烯與甲醇生成甲基仲丁基醚(MSBE)［1］。其中異丁烯自聚反應(yīng)也為放熱反應(yīng)，如果反應(yīng)條件控制不好，引起副反應(yīng)增多，也可導(dǎo)致反應(yīng)床層超溫和反應(yīng)壓力上升。這就要求在工藝中要有效的對(duì)異丁烯自聚反應(yīng)進(jìn)行降溫控制。

1.2 催化蒸餾和產(chǎn)品分離部分

本部分主要設(shè)備為催化蒸餾塔，塔內(nèi)進(jìn)行深度的醚化反應(yīng)和產(chǎn)品分離。此塔操作溫度 60/135 ℃（頂/底），塔頂壓力0.65 MPa(g)，塔內(nèi)介質(zhì)主要有易燃易爆的烴類(lèi)、甲醇及MTBE物質(zhì)，此塔從上至下依次為精餾段、反應(yīng)段和提餾段。

其中在反應(yīng)段中為醚化反應(yīng)器產(chǎn)物中剩余的異丁烯和甲醇繼續(xù)反應(yīng)生成MTBE，因此本部分主要危險(xiǎn)仍為放熱反應(yīng)可能帶來(lái)的超溫、超壓事故，在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意反應(yīng)段各床層溫度和壓力變化情況。

催化蒸餾塔頂餾出的物料為剩余C4和甲醇的共沸物，塔頂物料經(jīng)過(guò)塔頂冷凝器后，在塔頂回流罐中變?yōu)橐合?，一部分作為塔頂回流，一部分作為甲醇萃取進(jìn)料。塔頂回流罐的液位控制是本部分操作的重點(diǎn)。若回流罐液位過(guò)高，可使塔頂餾出物流出不暢，造成催化蒸餾塔塔頂憋壓，從而可能導(dǎo)致蒸餾塔本體、附件等損壞或塔頂安全閥起跳；若回流罐液位過(guò)低，一是可使塔頂回流中斷，從而打亂分餾塔操作，二是可能是塔頂氣相餾出物通過(guò)回流泵進(jìn)入甲醇回收系統(tǒng)，即可能損壞機(jī)泵，造成物料泄漏，又會(huì)影響回收系統(tǒng)操作，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致裝置停車(chē)處理［2］。

塔底重沸器采用蒸汽為加熱熱源，若塔底液面波動(dòng)較大，因溫差熱應(yīng)力可導(dǎo)致重沸器的泄漏也存在火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)。

另外催化蒸餾塔塔頂壓力主要由塔頂管線的壓力控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，若此閥門(mén)損壞或壓力控制系統(tǒng)故障，可引起催化蒸餾塔操作壓力的不正常，從而可能導(dǎo)致物料泄漏或安全起跳等危險(xiǎn)事故。因此在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)此閥門(mén)的維護(hù)和檢查。

1.3 甲醇萃取和回收部分

本部分主要設(shè)備有甲醇萃取塔和甲醇回收塔，主要作用是用萃取水將甲醇萃取進(jìn)行回收。

本部分操作過(guò)程簡(jiǎn)單，條件較為緩和，因此本部分主要的危險(xiǎn)因素在于設(shè)備、管線、閥門(mén)法蘭等密封不嚴(yán)造成物料泄漏而引起火災(zāi)爆炸事故或人員中毒事故。

甲醇萃取塔塔頂壓力也由塔頂出口管線的壓力控制閥控制，因此在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)此閥門(mén)的維護(hù)和檢查，防止因此系統(tǒng)故障引起操作壓力不正常。

甲醇回收塔內(nèi)存在大量的氣態(tài)甲醇，熱甲醇蒸氣容易從閥門(mén)、法蘭處泄漏，不僅有爆炸危險(xiǎn)，且對(duì)人體有毒害性。因此做好甲醇回收塔的安全檢查，排除安全隱患尤為重要。

2 危險(xiǎn)因素分析主要結(jié)果

根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2008）和《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50058-92），本裝置火災(zāi)危險(xiǎn)類(lèi)別為甲類(lèi)，裝置大部分區(qū)域?qū)俦ㄎｋU(xiǎn)2區(qū)。由工藝流程、工藝操作參數(shù)和反應(yīng)物料、產(chǎn)品可以看出，火災(zāi)、爆炸是本裝置的主要危險(xiǎn)因素(表1)。

裝置主要危險(xiǎn)物料及因素分布情況見(jiàn)表2。

表1 MTBE裝置危險(xiǎn)有害因素分布情況表Table 1 The distribution table of harmful elements in MTBE unit

表2 MTBE裝置主要危險(xiǎn)物料和危險(xiǎn)因素分布表Table 2 The distribution table of main hazardous materials and factors in MTBE unit

3 MTBE裝置重大危險(xiǎn)源的辨識(shí)結(jié)果

根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》（GB18218-2009）的規(guī)定，重大危險(xiǎn)源的辨識(shí)依據(jù)是物質(zhì)危險(xiǎn)特性及其數(shù)量。辨識(shí)指標(biāo)規(guī)定，單元內(nèi)存在危險(xiǎn)物質(zhì)的數(shù)量等于或超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)（GB18218-2009）中規(guī)定的臨界量，即被定為重大危險(xiǎn)源。單元內(nèi)存在危險(xiǎn)物質(zhì)的數(shù)量根據(jù)物質(zhì)種類(lèi)的多少可分為兩種情況：

(1) 單元內(nèi)存在的危險(xiǎn)物質(zhì)為單一品種，則該物質(zhì)的數(shù)量即為單元內(nèi)危險(xiǎn)物質(zhì)的總量，若等于或超過(guò)相應(yīng)的臨界量，則定為重大危險(xiǎn)源。

(2) 單元內(nèi)存在的危險(xiǎn)物質(zhì)為多品種時(shí)，則按下式計(jì)算，若滿足下式的規(guī)定，則定為重大危險(xiǎn)源。

式中：q1，q2，…，qn—每種危險(xiǎn)物質(zhì)實(shí)際存在量，t；

Q1，Q2，…，Qn—與各危險(xiǎn)物質(zhì)相對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)場(chǎng)所或儲(chǔ)存區(qū)得危險(xiǎn)物質(zhì)的臨界量，t［3］。

對(duì)MTBE裝置進(jìn)行重大危險(xiǎn)源辨識(shí)，其辨識(shí)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 重大危險(xiǎn)源辨識(shí)表Table 3 The identification table of Major hazard

［1］ 劉延玲. 優(yōu)化操作降低 MTBE 雜質(zhì)含量[J].中小企業(yè)管理與科技,2010(07)：284．

［2］ 謝慶橋. 蒸餾塔頂冷凝器換熱管泄露原因分析及防護(hù)[J].廣州化工，2010, 38(04)：168-169．

［3］ 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，2007,5(1)：28-29．

Discussion on Distribution of Risk Factors in MTBE Unit

WANG Yu-bo1,WANG Jian2,WANG Mao-ting1
（1. Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China；2. China Petroleum Pipeline Company Shenyang Dispatching Center, Liaoning Shenyang 110031，China）

Raw materials and products of MTBE unit are inflammable, explosive and volatile. Once leaking, the steam may be mixed with air to form explosive mixture, and then exothermic etherification reaction may happen, so main risk factors of this unit are fire disaster and explosion. In this paper, main risk factors of catalytic distillation tower, methanol extraction tower, methanol recovery tower in the MTBE unit were analyzed and compared，then distribution of risk factors in MTBE unit was put forward.

MTBE unit; Catalytic distillation tower; Methanol

TE 624

A

1671-0460（2012）01-0054-02

2011-11-01

王宇博（1985-），男，遼寧撫順人，碩士，研究方向：壓力容器與管道失效風(fēng)險(xiǎn)及剩余壽命評(píng)估。E-mail：763509397@qq.com。