道化學(xué)法在沸騰床渣油加氫示范裝置安全評價中的應(yīng)用

朱紅偉，葛海龍，孫 冰，姜 杰，石 寧

(1.中國石化安全工程研究院，山東青島 266071

道化學(xué)法在沸騰床渣油加氫示范裝置安全評價中的應(yīng)用

朱紅偉1，葛海龍2，孫 冰1，姜 杰1，石 寧1

(1.中國石化安全工程研究院，山東青島266071

2.中國石化撫順石油化工研究院，遼寧撫順113001)

運用美國道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法對渣油沸騰床加氫示范裝置進(jìn)行安全評價，識別裝置固有的風(fēng)險，以便為更大規(guī)模工業(yè)級裝置的設(shè)計和建造提供建議，為安全管理提供科學(xué)依據(jù)。

道化學(xué)指數(shù) 火災(zāi)爆炸 渣油加氫 安全評價 安全管理

原油尤其是重質(zhì)油的深度加工利用技術(shù)越來越受到研究者們的關(guān)注。目前對于渣油的處理主要有2種方法：脫碳和加氫，加氫工藝發(fā)展較為迅速也是以后重點發(fā)展的方向[1-3]。2005年中國石化撫順石油化工研究院聯(lián)合相關(guān)單位開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的STRONG沸騰床渣油加氫技術(shù)[4-6]。目前已在中國石化金陵分公司建成5×104t/a工業(yè)示范裝置，進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用實驗。

渣油加氫工藝復(fù)雜且大型轉(zhuǎn)動設(shè)備多，與其他加氫煉油裝置相比，具有溫度高、壓力高、操作條件苛刻的特殊性，使得裝置各個單元的固有危險性也較高。一旦發(fā)生事故，會造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失[7]。利用道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)評價法對STRONG新技術(shù)的加氫示范裝置進(jìn)行安全評估，定量其危險性，可以為后續(xù)工業(yè)裝置的建造以及運行提供良好的建議和指導(dǎo)[8]。

1 STRONG技術(shù)加氫裝置工藝概況

STRONG技術(shù)加氫裝置以減壓渣油為原料，減壓渣油與氫氣混合后進(jìn)入加熱爐，加熱至預(yù)定溫度后進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)器反應(yīng)壓力為15 MPa左右，反應(yīng)溫度為420 ℃左右。在反應(yīng)器上部經(jīng)三相分離器分離，分離出的氣體和液體進(jìn)入閃蒸罐，再經(jīng)脫H2S汽提塔、分餾塔、減壓塔得到不同的產(chǎn)品。其工藝流程如圖1所示。

2 道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險性評價

2.1 評價內(nèi)容和過程

2.1.1工藝單元劃分

根據(jù)沸騰床渣油加氫裝置的工藝流程以及平面布置，將該裝置劃分為8個評價單元。

2.1.2確定各單元危險物質(zhì)及物質(zhì)系數(shù)(MF)

結(jié)合STRONG加氫工藝，確定了以上8個評價單元的危險物質(zhì)并確定MF(表1)。

2.1.3確定一般工藝危險系數(shù)F1(表2)

2.1.4確定特殊工藝危險系數(shù)F2(表3)

圖1 渣油加氫工藝流程

表1 各評價單元危險物質(zhì)及物質(zhì)系數(shù)

表2 評價單元一般工藝危險系數(shù)F1

表3 評價單元特殊工藝危險系數(shù)F2

2.1.5確定單元危險系數(shù)F3及火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)F&EI

F1和F2的乘積即為F3，然后將F3與MF相乘求得火災(zāi)爆炸危險指數(shù)。各單元火災(zāi)爆炸危險指數(shù)及危險等級的劃分如表4所示。

2.1.6安全措施補(bǔ)償系數(shù)

道化學(xué)中將安全控制措施分為3類：工藝控制、物質(zhì)隔離以及防火措施，其補(bǔ)償系數(shù)分別定義為C1，C2，C3，安全補(bǔ)償系數(shù)C=C1×C2×C3各單元的安全補(bǔ)償系數(shù)及補(bǔ)償后的F&EI值如表5所示。

表4 評價單元F&EI及危險等級

表5 各單元安全措施補(bǔ)償系數(shù)及補(bǔ)償后的F&EI

2.2 評價結(jié)果與分析

a)由表4可知，該裝置中加氫反應(yīng)器危險等級為一級，危險性最大；分餾塔次之，危險等級為很大；脫H2S汽提塔危險等級屬于很大；加熱爐危險等級屬于中等；渣油緩沖罐、減壓塔以及催化劑排出罐等危險性較低。在各單元“易燃和不穩(wěn)定物質(zhì)的數(shù)量”取值時，由于本裝置規(guī)模較小，經(jīng)計算后取值較小或近似為0。但對于后續(xù)更大規(guī)模裝置來說，此項取值會增大，直接影響F2值的大小，提高各單元的危險等級。

b)經(jīng)安全措施補(bǔ)償后，8個單元的F&EI值明顯減小，危險等級明顯下降。加氫反應(yīng)器和分餾塔危險等級降為“較輕”，其余各單元危險等級降為最低級“最輕”。裝置整體風(fēng)險明顯降低。在安全措施補(bǔ)償系數(shù)中，安全操作規(guī)程、活性化學(xué)物質(zhì)檢查、各聯(lián)鎖裝置、特殊系統(tǒng)(本裝置主要為各類探測器)以及消防設(shè)施對于安全補(bǔ)償系數(shù)貢獻(xiàn)較大，是降低危險的主要手段。因此在現(xiàn)有裝置和后續(xù)裝置的建造中要按照相關(guān)法律要求，完善相關(guān)安全措施，降低裝置的風(fēng)險等級。

3 安全措施建議

a)依托企業(yè)文化，建立相關(guān)的安全生產(chǎn)教育體系，加強(qiáng)安全培訓(xùn)，提高管理人員和操作人員的知識水平和安全意識。

b)加強(qiáng)工藝流程安全控制，保證裝置在正常范圍內(nèi)運行，通過其他安全分析手段，確定安全控制邊界條件，從本質(zhì)化安全的角度整體考慮裝置安全問題。制訂完善的操作規(guī)程和事故應(yīng)急處理預(yù)案，日常加強(qiáng)培訓(xùn)并不定期進(jìn)行事故演習(xí)，切實提高操作人員的水平。

c)加強(qiáng)設(shè)備管理，針對STRONG工藝特殊性尤其是根據(jù)特殊部位的使用特點和要求選擇合適相關(guān)設(shè)備，制訂并實施嚴(yán)格的維護(hù)保養(yǎng)制度，保證設(shè)備處于良好運行狀態(tài)，減少故障，合理增加聯(lián)鎖設(shè)置。

d)合理設(shè)置可燃?xì)怏w報警儀和火焰探測器，重視消防設(shè)施的建造和投入，根據(jù)工藝合理設(shè)置不同類型的消防設(shè)施，重視遠(yuǎn)距離控制消防設(shè)施的建造。

e)對以前加氫事故等進(jìn)行分析，總結(jié)問題，杜絕相同事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

利用道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法對5×104t/a渣油沸騰床加氫工業(yè)示范裝置進(jìn)行了安全評價，通過賦值計算識別出了主要單元的危險點，得出了主要單元的危險等級，為降低工業(yè)示范裝置的危險和完善安全管理提供數(shù)據(jù)支撐，同時也為后續(xù)百萬噸的裝置建造提出建議。

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ApplicationofDowMethodintheSafetyEvalutionofEbullatedBedResidueOilHydrotreatingDemonstrationUnits

Zhu Hongwei1，Ge Hailong2，Sun Bing1，Jang Jie1，Shi Ning1

(1.SINOPEC Research Institute of Safety Engineering, Shandong, Qingdao 266071 2.SINOPEC Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Liaoning Fushun 113001)

The DOW Fire&Explosion Index has been used to quantitatively evaluate the safety level of the residue ebullated bed hydrogenation demonstration device and to identify existing risks, providing advices for the design and construction of larger scale unit and the development of its safety management system.

Dow Index；fire explosion；residue hydroprocessing；safety assessment；safety management

2016-09-09

朱紅偉，助理工程師，2015年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)，現(xiàn)在中國石化安全工程研究院從事化工過程安全方面的工作。