干氣制乙苯裝置危險性分析和安全設(shè)計

＊吳振青

（四川晨光工程設(shè)計院 四川 610041）

干氣制乙苯裝置危險性分析和安全設(shè)計

＊吳振青

（四川晨光工程設(shè)計院 四川 610041）

本文介紹了干氣制乙苯裝置的生產(chǎn)工藝，對干氣、苯和乙苯等原料和產(chǎn)品，脫丙烯、烴化和反烴化反應(yīng)、尾氣吸收及苯回收、乙苯分離等工藝過程，換熱器腐蝕泄漏等事故進行危險性分析，從工藝設(shè)計、操作過程和設(shè)備材質(zhì)選擇等方面提供了相應(yīng)的措施和建議，對干氣制乙苯裝置的設(shè)計、安全穩(wěn)定運行提供了有價值的意見。

乙苯；工藝；危險性分析；安全；設(shè)計

1.生產(chǎn)工藝介紹

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。干氣制乙苯裝置主要工藝采用中國科學(xué)院大連化物所研制的第三代干氣制乙苯技術(shù)，包括脫丙烯、烴化及反烴化反應(yīng)、尾氣吸收及苯回收、乙苯分離等四個工藝過程。

圖1 干氣制乙苯裝置生產(chǎn)工藝

在乙苯的生產(chǎn)過程中，工藝復(fù)雜，設(shè)備眾多，如離心泵，計量泵，壓縮機、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)壓精餾塔；還涉及到儀表控制，如聯(lián)鎖保護、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)濟損失和人員傷亡。

2.危險性分析

(1)原料和產(chǎn)品

工藝涉及的主要物料有：乙烯，苯和乙苯。

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表1 原料及產(chǎn)物火災(zāi)爆炸危險性

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)。苯和乙苯屬于易燃易揮發(fā)液體，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。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入體內(nèi)，會引起急性和慢性苯中毒。

(2)工藝過程

表2 主要工藝過程的危險性和有害性

從上表可知乙苯工藝過程都有火災(zāi)爆炸危險性，且都屬于重大危險源的范疇，應(yīng)在政府進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，還要定期檢驗和評估現(xiàn)場事故應(yīng)急救援預(yù)案的有效程度，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。

表3 主要工藝過程HAZOP分析

通過對主要工藝過程HAZOP分析發(fā)現(xiàn)，過高的溫度和壓力以及管道的異常都有可能導(dǎo)致超溫超壓，造成物料泄露，發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。

(3)運行事故分析

脫非芳塔頂冷凝器（E-119）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，影響脫非芳塔和循環(huán)苯塔的正常運行，脫非芳塔頂后冷器（E-120）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。

圖2 脫非芳塔頂后冷器（E-120）管程腐蝕

3.安全設(shè)計措施和建議

(1)工藝安全設(shè)計。在裝置工藝設(shè)計過程中，嚴(yán)格遵守《石油化工設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2008和《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014的要求，火災(zāi)類別劃分、防火分區(qū)、防火間距達(dá)到要求，嚴(yán)格遵守《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50116-2013，設(shè)備都設(shè)置安全閥、溫度檢測點、壓力表、壓力調(diào)節(jié)閥及可燃?xì)怏w報警裝置。

(2)嚴(yán)格工藝操作過程。對主要工藝過程HAZOP分析發(fā)現(xiàn)，過高的溫度壓力以及管道的異常都有可能導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，所以在生產(chǎn)要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，有效地控制溫度壓力和管道異常。

(3)換熱器材質(zhì)升級。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。建議材質(zhì)升級為304不銹鋼，減少腐蝕。

[1]馬獻(xiàn)波．稀乙烯制乙苯/苯乙烯裝置失效分析[J]．石油化工腐蝕與防護,2013,30(1):61-64．

[2]李建偉,王嘉,劉雪玲等．催化干氣制乙苯第三代技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用[J]．化工進展,2009, 29 (9):1790-1795．

(責(zé)任編輯：李田田)

Dangerousness Analysis and Safety Design for the device of Ethylbenzene Preparation from Dry Gas

Wu Zhenqing

（Sichuan Morning Light Engineering Design Institute, Sichuan, 610041）

In this paper, it has introduced the production technology for the device of ethylbenzene preparation from dry gas and taken dangerousness analysis of the dry gas, ethylbenzene and ethylbenzene etc. raw materials and products, propylene removal, hydrocarbonylation and transalkylation reaction, tail gas absorption and benzene recovery and ethylbenzene separation etc. technical process, heat exchanger corrosion and leakage etc., accidents, besides, it also has provided corresponding measures and suggestion for the technical design, operation procedure and equipment texture selection etc., which has provided valuable advice for the design and safe operation of device of ethylbenzene preparation from dry gas.

ethylbenzene；technology；dangerousness analysis；safety；design

T < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

A

吳振青（1989～)，男，四川晨光工程設(shè)計院；研究方向：化工工藝設(shè)計。