異辛烷生產(chǎn)安全問題分析

楊偉利，司 恭

(河南省安全科學(xué)技術(shù)研究院，河南 鄭州 450004)

異辛烷生產(chǎn)安全問題分析

楊偉利，司 恭

(河南省安全科學(xué)技術(shù)研究院，河南 鄭州 450004)

針對烷基化、加氫工藝特點，系統(tǒng)分析了異辛烷生產(chǎn)過程中涉及的危險有害物質(zhì)和存在的主要危險有害因素，有針對性地提出了安全對策措施、建議。

異辛烷；生產(chǎn)；安全

隨著環(huán)境保護要求的日益嚴格，對車用汽油烯烴含量及硫含量提出了更高的要求。異辛烷辛烷值為100，是生產(chǎn)清潔高辛烷值汽油最理想的調(diào)和組分，其應(yīng)用將會越來越廣泛[1]。生產(chǎn)中涉及的加氫工藝、烷基化工藝[2]屬于危險化工工藝，液化石油氣、氫氣、異丁烷、正丁烷、天然氣等是易燃易爆化學(xué)品，硫酸、鹽酸屬于第三類非藥品類易制毒化學(xué)品，且液化石油氣、天然氣、氫氣、二氧化硫、三氧化硫?qū)儆谥攸c監(jiān)管的危險化學(xué)品，生產(chǎn)過程中具有較高的危險性，安全問題不容忽視。

1 烷基化生產(chǎn)異辛烷工藝技術(shù)

異辛烷生產(chǎn)主要包括原料處理系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、流出物處理系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、酸堿系統(tǒng)等。

原料醚后C4經(jīng)加氫脫除其中的雜質(zhì)丁二烯，與芳后C4混合進入脫輕烴塔脫出輕組分，然后，與脫異丁烷塔過來的異丁烷混合后進入烷基化[3]反應(yīng)器，該反應(yīng)以濃硫酸作催化劑，反應(yīng)后的物料進入酸沉降器，分離出硫酸，異丁烯與異丁烷反應(yīng)生成2,2,4-三甲基戊烷，即異辛烷。另外，對工藝過程中異辛烷裝置產(chǎn)出的廢硫酸進行熱裂解，制取SO2爐氣。采用酸洗凈化，兩轉(zhuǎn)兩吸接觸法工藝，使廢硫酸得以再生，再生出的98%濃硫酸全部返回異辛烷裝置。

主要反應(yīng)式及簡圖1如下：

圖1 異辛烷生產(chǎn)工藝流程簡圖

2 生產(chǎn)過程中涉及的主要危險有害物質(zhì)

對異辛烷生產(chǎn)過程中涉及的原料、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)品的種類、危險類別、分布情況進行辨識與分析，結(jié)果匯總見表1。

表1 異辛烷生產(chǎn)中涉及的主要危險有害物質(zhì)種類、分布情況。

3 生產(chǎn)過程存在的主要危險有害因素

3.1 火災(zāi)、爆炸

3.1.1 生產(chǎn)過程涉及的物料液化石油氣、氫氣、異丁烷、天然氣、氫氣和甲烷混合物、正丁烷均屬于易燃氣體，火災(zāi)危險性均為甲類。異辛烷屬于甲類易燃液體。以上物質(zhì)與空氣混合能形成爆炸性混合物，具有易燃易爆的危險性。

3.1.2 液化石油氣、天然氣、氫氣、二氧化硫、三氧化硫、1,3-丁二烯均屬國家安全監(jiān)管總局公布的重點監(jiān)管的危險化學(xué)品，危險性較大。

3.1.3 氫氣密度比空氣小，爆炸極限范圍寬(體積比4%～75%)，爆炸下限低、點火能量小(0.019mJ)，極易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱或明火即發(fā)生爆炸。與氟等鹵素會劇烈反應(yīng)。

3.1.4 生產(chǎn)、儲存系統(tǒng)涉及的壓力容器較多，如烷基化反應(yīng)器、干吸塔、脫輕塔、脫異丁烷塔、脫正丁烷塔、原料儲罐等。若受熱壓力升高、安全附件失效，存在發(fā)生物理爆炸的危險性，并可由此引發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故。

3.2 中毒、窒息

3.2.1 廢酸再生裝置使用的五氧化二釩屬于毒害品，作業(yè)人員有發(fā)生中毒的危險，尤其是在更換催化劑時更易發(fā)生中毒事故。二氧化硫?qū)儆谟卸練怏w，具有毒害性。造成中毒的原因有：設(shè)備、管道、閥門部件密封不好或損壞；有毒氣體泄漏檢測報警探頭失效等；更換催化劑未采取有效的防護措施。

3.2.2 異辛烷具有毒害性。用作吹掃、置換氣的氮氣具有窒息的危險性。硫酸、鹽酸均屬于Ⅲ級(中度危害)有毒物質(zhì)。因此生產(chǎn)過程中存在發(fā)生中毒、窒息事故的可能性。

3.3 灼燙、腐蝕

灼燙包括化學(xué)灼傷、高溫燙傷、低溫凍傷等。

3.3.1 硫酸、鹽酸均為國家安全監(jiān)管總局公布的第三類非藥品類易制毒化學(xué)品，同屬酸性腐蝕品，具有強腐蝕性。廢酸再生的中間產(chǎn)物三氧化硫也屬于酸性腐蝕品，具有腐蝕性。腐蝕性物質(zhì)的危險危害性主要表現(xiàn)在兩個方面，一是對人的化學(xué)灼傷，二是對物的腐蝕。

3.3.2 生產(chǎn)過程中使用蒸汽、導(dǎo)熱油爐，生產(chǎn)場所的部分設(shè)備和管道外壁溫度較高，如果保溫及隔熱措施不當(dāng)，都會造成高溫燙傷?；旌螩4、混合丙烷、正丁烷等液化烴在生產(chǎn)、儲存、裝卸過程中若發(fā)生泄漏，可造成人員凍傷。

3.4 其他危險有害因素

除以上幾種主要危險有害因素外，還存在電氣傷害、機械傷害、高處墜落、物體打擊、噪聲與振動、車輛傷害等，也應(yīng)引起足夠的重視。

4 安全對策措施

4.1 確保防火間距符合要求

廠區(qū)內(nèi)合理布置，保證生產(chǎn)車間、儲存設(shè)施、公輔設(shè)施、辦公設(shè)施合理分區(qū)。異辛烷企業(yè)生產(chǎn)裝置區(qū)、儲罐區(qū)、裝卸區(qū)火災(zāi)危險性均為甲類，應(yīng)嚴格按照GB50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》等國家標準保持相應(yīng)的防火間距，減少相互影響。

廠區(qū)應(yīng)按規(guī)定設(shè)置環(huán)形消防通道。建筑物的耐火等級、層數(shù)、建筑面積、防火分區(qū)、防爆泄壓設(shè)施等應(yīng)嚴格執(zhí)行國家規(guī)定。

4.2 提高危險化工工藝的密閉化、自動化水平

4.2.1 針對烷基化工藝，采取相應(yīng)的自動化監(jiān)控措施，設(shè)計可靠的監(jiān)測儀器、儀表。重點監(jiān)控烷基化反應(yīng)釜內(nèi)溫度和壓力、烷基化反應(yīng)釜內(nèi)攪拌速率、反應(yīng)物料的流量及配比等工藝參數(shù)。安全控制要求設(shè)置反應(yīng)物料的緊急切斷系統(tǒng)、緊急冷卻系統(tǒng)、安全泄放系統(tǒng)、可燃和有毒氣體檢測報警裝置等。

4.2.2 針對加氫工藝，重點監(jiān)控加氫反應(yīng)釜溫度、壓力、加氫反應(yīng)釜內(nèi)攪拌速率、氫氣流量、反應(yīng)物質(zhì)的配料比、系統(tǒng)氧含量、冷卻水流量、氫氣壓縮機運行參數(shù)、加氫反應(yīng)尾氣組成等。安全控制要求設(shè)置溫度和壓力的報警和聯(lián)鎖、反應(yīng)物料的比例控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)、緊急冷卻系統(tǒng)、攪拌的穩(wěn)定控制系統(tǒng)、氫氣緊急切斷系統(tǒng)、循環(huán)氫壓縮機停機報警和聯(lián)鎖、氫氣檢測報警裝置等。

4.2.3 實現(xiàn)進料、輸送等環(huán)節(jié)的密閉化、機械化、自動化操作，減少從業(yè)人員與危險有害物質(zhì)的接觸。

4.3 提升重點監(jiān)管危險化學(xué)品安全設(shè)施水平

針對重點監(jiān)管危險化學(xué)品應(yīng)突出重點、強化安全管理工作。異辛烷生產(chǎn)過程中涉及液化石油氣、氫氣、異丁烷、天然氣、正丁烷、二氧化硫、三氧化硫、五氧化二釩等多種易燃、有毒危險物質(zhì)，其中液化石油氣、天然氣、氫氣、二氧化硫、三氧化硫?qū)儆谥攸c監(jiān)管的危險化學(xué)品，極易引起火災(zāi)、爆炸、中毒事故，造成人員傷亡。為及時發(fā)現(xiàn)泄漏情況，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)場所、儲存區(qū)介質(zhì)不同，安裝液化石油氣、氫氣、二氧化硫等可燃、有毒氣體檢測報警儀。

4.4 完善防爆電氣的設(shè)置

由于生產(chǎn)中涉及的物料大多具有火災(zāi)爆炸危險性，火災(zāi)危險性均為甲類，生產(chǎn)裝置區(qū)、儲罐區(qū)、裝卸區(qū)均屬于爆炸危險性氣體環(huán)境，異辛烷、液化石油氣、正丁烷、異丁烷區(qū)域電氣設(shè)備的防爆電氣等級不應(yīng)低于IIAT2，氫氣區(qū)域電氣設(shè)備的防爆電氣等級不應(yīng)低于IICT1，甲烷區(qū)域電氣設(shè)備的防爆電氣等級不應(yīng)低于IIAT1。裝車區(qū)、灌裝區(qū)罩棚下按要求設(shè)置防爆型應(yīng)急照明設(shè)施。

4.5 重大危險源安全措施

4.5.1 根據(jù)《危險化學(xué)品重大危險源辨識》標準，液化石油氣、正丁烷、異丁烷的臨界量均為50t，由于異辛烷生產(chǎn)企業(yè)均具有一定的規(guī)模，一般均會構(gòu)成危險化學(xué)品重大危險源。對構(gòu)成重大危險源的場所或者設(shè)施，應(yīng)設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控應(yīng)做到全覆蓋、無盲區(qū)。監(jiān)控記錄應(yīng)可追溯。

4.5.2 液化石油氣、正丁烷儲罐應(yīng)設(shè)置安全閥、壓力表、液位計、溫度計，并應(yīng)裝有帶壓力、液位、溫度遠傳記錄和報警功能的安全裝置。

4.5.3 對重大危險源應(yīng)當(dāng)?shù)怯浗n，進行定期檢測、評估，并制定應(yīng)急預(yù)案，告知從業(yè)人員和相關(guān)人員在緊急情況下應(yīng)當(dāng)采取的應(yīng)急措施。

4.5.4 依據(jù)《危險化學(xué)品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》，裝備緊急停車系統(tǒng)，設(shè)置緊急切斷裝置，配備獨立的安全儀表系統(tǒng)。并采用定量風(fēng)險評價方法確定個人和社會風(fēng)險值，并符合相關(guān)可容許風(fēng)險限值標準。

4.6 配備個體防護用品和應(yīng)急救援器材、設(shè)施

4.6.1 現(xiàn)場配備化學(xué)安全防護眼鏡、防靜電工作服、防凍傷手套等。

4.6.2 生產(chǎn)車間、儲存區(qū)應(yīng)配備空氣呼吸器、防毒面具、耐酸堿服、耐酸堿手套、急救藥品等事故應(yīng)急物品。

4.6.3 液化石油氣作業(yè)現(xiàn)場配備正壓自給式空氣呼吸器、防靜電工作服、兩套以上重型防護服。

4.6.4 硫酸儲存區(qū)設(shè)置圍堰，地面進行防滲透處理，并配備儲液池，儲存區(qū)備有合適的工具收容泄漏物。硫酸儲存區(qū)還應(yīng)設(shè)置洗眼器、淋洗器。

4.6.5 在廠區(qū)高處設(shè)置風(fēng)向標，發(fā)生事故時能夠準確地確定應(yīng)急疏散方向。

4.7 強化應(yīng)急處置措施

液化石油氣、正丁烷、氫氣等物料一旦發(fā)生著火，應(yīng)迅速切斷氣源。若不能切斷氣源，則不允許熄滅泄漏處的火焰。

4.8 其他安全措施

硫酸、鹽酸屬于第三類非藥品類易制毒化學(xué)品，應(yīng)當(dāng)按照《易制毒化學(xué)品管理條例》的相關(guān)要求加強硫酸、鹽酸購買、儲存等方面的管理。鍋爐、導(dǎo)熱油爐及其安全附件，應(yīng)按照國家有關(guān)規(guī)定檢驗合格。選擇有資質(zhì)的中介機構(gòu)對作業(yè)場所進行職業(yè)危害檢測。

5 結(jié)束語

隨著國家對環(huán)保要求的日益提高，異辛烷作為優(yōu)質(zhì)的符合國五標準的汽油添加劑將迎來廣闊的市場前景[4]，但隨之可能會帶來較多的安全生產(chǎn)問題。異辛烷生產(chǎn)企業(yè)均具有一定的規(guī)模，生產(chǎn)過程中危險有害物質(zhì)種類較多，大多具有易燃易爆、中毒、窒息、灼傷、腐蝕的危險性，且涉及危險化工工藝、重點監(jiān)管的危險化學(xué)品、易制毒化學(xué)品、重大危險源。應(yīng)采取有針對性的安全對策措施，切實推進異辛烷行業(yè)安全生產(chǎn)工作穩(wěn)步提高，以提升異辛烷生產(chǎn)的本質(zhì)安全水平。

[1] 侯桂萍，于廣欣，安文珍，等.異辛烷的開發(fā)[J].煉油與化工，2006,17(1)：20-22.

[2] 趙敏潔.硫酸烷基化技術(shù)進展[J].河南化工，2014,31(6)：25-27.

[3] 何濤波，高 飛.硫酸烷基化反應(yīng)技術(shù)進展[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2015,44(9)：46-49.

[4] 白爾錚.間接烷基化工藝及其技術(shù)經(jīng)濟評估[J].精細石油化工進展，2003,4(4)：24-26.

(本文文獻格式：楊偉利，司 恭.異辛烷生產(chǎn)安全問題分析[J].山東化工，2016，45(14)：139-141.)

Iso-octane Production Safety Analysis

YangWeili，SiGong

(Henan Academy of Safety Science and Technology，Zhengzhou，Henan 450004，China)

For alkylation, hydrogenation process characteristics, the system analyzes the Hazardous Substances and Hazardous major iso-octane production factors involved in the process, puts forward the security countermeasures and suggestions.

iso-octane; production; safety

2016-05-15

楊偉利(1970—)，主要從事安全科學(xué)技術(shù)研究工作。

TQ086

B

1008-021X(2016)14-0139-03