吳佳亮+尚騰飛
摘要:對(duì)二甲苯是一種重要的基礎(chǔ)有機(jī)化工原料。以混合二甲苯為原料,選取美國(guó)環(huán)球油品公司(UOP)生產(chǎn)技術(shù),簡(jiǎn)單介紹了對(duì)二甲苯的主要生產(chǎn)工藝技術(shù)流程。從對(duì)二甲苯生產(chǎn)工藝各階段、開停車、檢維修等方面對(duì)對(duì)二甲苯生產(chǎn)中的危險(xiǎn)性進(jìn)行了分析,有助于提高工藝安全生產(chǎn)水平和企業(yè)安全管理,促進(jìn)企業(yè)安全生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞:對(duì)二甲苯;生產(chǎn)工藝;危險(xiǎn)性;安全生產(chǎn)
中圖分類號(hào):TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adoi:10.19311/j.cnki.16723198.2017.30.091
對(duì)二甲苯(PX)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的一種重要的基礎(chǔ)有機(jī)化工原料,主要作為對(duì)二甲苯(PTA)、對(duì)苯二甲酸二甲酯(DMT)等的原料使用,從而用來(lái)生產(chǎn)聚酯材料。不僅如此,對(duì)二甲苯還在涂料、醫(yī)藥、香料、殺蟲劑以及油墨等的生產(chǎn)行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用,具有很好的應(yīng)用前景。由此可見,對(duì)二甲苯在已成為化工生產(chǎn)中不可或缺的原料,與我們的生活息息相關(guān)。但近年來(lái),隨著我國(guó)下游產(chǎn)品(比如PTA)的生產(chǎn)量快速增產(chǎn),對(duì)其的需求量也大幅提高,而由于種種原因,我國(guó)的PX產(chǎn)量已遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)有需求量,只能依靠進(jìn)口來(lái)維持生產(chǎn)。
1對(duì)二甲苯生產(chǎn)工藝技術(shù)
現(xiàn)在全球美國(guó)環(huán)球油品公司(UOP)和法國(guó)Axens公司擁有整套且比較成熟的對(duì)二甲苯生產(chǎn)工藝技術(shù),2011年我國(guó)擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的對(duì)二甲苯整套生產(chǎn)技術(shù)。其中UOP是世界領(lǐng)先的芳烴生產(chǎn)工藝技術(shù)供應(yīng)商,截至2014年,UOP已經(jīng)為100多套聯(lián)合成套裝置和700多套單獨(dú)芳烴生產(chǎn)工藝裝置發(fā)布了許可。本文主要以混合二甲苯為原料,裝置采用無(wú)歧化流程,即由二甲苯精餾、異構(gòu)化、產(chǎn)品分離三個(gè)單元組成。其中二甲苯精餾是通過(guò)精餾除去混合二甲苯原料中除二甲苯之外的其它組分;異構(gòu)化是將精餾后二甲苯中的1,2-二甲苯(鄰二甲苯)、1,3-二甲苯(間二甲苯)和乙苯轉(zhuǎn)化為1,4-二甲苯(對(duì)二甲苯),最大限度地生產(chǎn)需要的PTA原料;PTA原料分離是將異構(gòu)化產(chǎn)物中的1,4-二甲苯與反應(yīng)后還存在的1,2-二甲苯和1,3-二甲苯等進(jìn)一步分離,從而得到純度符合要求的1,4-二甲苯。工藝全部采用美國(guó)UOP(環(huán)球油品公司)的成套專利技術(shù)。其中,吸附分離采用ParexTM工藝技術(shù)和ADS-37吸附劑,該工藝?yán)梦椒蛛x原理選擇分離生產(chǎn)高純度的1,4-二甲苯,利用模擬移動(dòng)床原理實(shí)現(xiàn)固液相連續(xù)逆向分離;異構(gòu)化工藝采用IsomarTM工藝技術(shù)和乙苯異構(gòu)型催化劑I-400,可充分利用C8芳烴資源,最大限度地生產(chǎn)1,4-二甲苯。
2對(duì)二甲苯生產(chǎn)工藝危險(xiǎn)性分析
該項(xiàng)目生產(chǎn)裝置屬于典型的帶溫、帶壓、部分單元臨氫操作,危險(xiǎn)性很高的化工生產(chǎn)裝置,為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性裝置。裝置的工藝特點(diǎn)是:工藝過(guò)程復(fù)雜、臨氫、操作條件苛刻。生產(chǎn)中使用的原輔化工材料屬于易燃易爆、有毒有害介質(zhì)。從生產(chǎn)過(guò)程中的二甲苯精餾、異構(gòu)化反應(yīng)、吸附分離以及輔助生產(chǎn)等各個(gè)反應(yīng)裝置單元來(lái)看,在連續(xù)化生產(chǎn)過(guò)程中各危險(xiǎn)區(qū)域的危險(xiǎn)部位都存在著火災(zāi)、爆炸以及不同程度的毒性危害和強(qiáng)腐蝕危險(xiǎn)。根據(jù)同類型裝置事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,其主要事故形態(tài)是物料的泄漏與空氣形成的爆炸混合物,造成火災(zāi)爆炸的惡性事件。裝置工藝流程示意圖見圖1。
圖1裝置工藝流程示意圖
2.1原料與產(chǎn)品的危險(xiǎn)性
對(duì)二甲苯生產(chǎn)工藝是一個(gè)在帶溫、帶壓、部分單元臨氫的反應(yīng)環(huán)境中進(jìn)行的工藝,生產(chǎn)原料包括混合二甲苯和氫氣、產(chǎn)品1,4-二甲苯(PX)等均屬于易燃、易爆的危險(xiǎn)化學(xué)品,這些物質(zhì)在與空氣形成爆炸性混合氣體后,遇到點(diǎn)火源即可發(fā)生爆炸。各物質(zhì)的危險(xiǎn)特性見表1。
2.2二甲苯精餾過(guò)程
二甲苯精餾過(guò)程主要是將混合二甲苯中的二甲苯/乙苯分離出來(lái)。二甲苯精餾裝置雖是常規(guī)精餾分離操作,但卻是比較高的溫度下對(duì)易燃易爆介質(zhì)進(jìn)行分餾操作,若操作不當(dāng),發(fā)生設(shè)備故障或泄漏,就會(huì)形成火災(zāi)爆炸事故。
2.3異構(gòu)化反應(yīng)過(guò)程
異構(gòu)化反應(yīng)壓力0.75~1.43MPaG,溫度370~420℃。
異構(gòu)化過(guò)程為臨氫加壓反應(yīng)過(guò)程,反應(yīng)壓力和溫度都較高,物料一旦泄漏,就可能引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。
氫氣采用離心式氫壓機(jī)進(jìn)行循環(huán)使用,氫壓機(jī)軸封密封不好,容易發(fā)生氫氣泄漏。
異構(gòu)化工藝流程中的加熱爐要把原料和氫氣混合物加熱至反應(yīng)溫度。該環(huán)節(jié)若原料泄漏與空氣混合將可能發(fā)生著火爆炸。加熱爐使用氣態(tài)燃料,如果一次點(diǎn)火失敗后未吹掃爐膛直接二次點(diǎn)火,可能發(fā)生爆炸。
2.4吸附分離過(guò)程
吸附分離裝置旋轉(zhuǎn)閥容易出現(xiàn)物料間的相互滲透、流量控制不均勻等問(wèn)題,在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中如果旋轉(zhuǎn)閥發(fā)生故障,則裝置就無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。
吸附塔的操作是裝置的關(guān)鍵,在吸附塔內(nèi)進(jìn)行對(duì)二甲苯的吸附和解吸操作,將抽余液和抽出液分開,一旦泄漏還可能會(huì)發(fā)生人員中毒事故。且吸附劑價(jià)格昂貴,一旦操作不當(dāng)而中毒失效,會(huì)造成較大損失。該類事故已在國(guó)內(nèi)多個(gè)企業(yè)發(fā)生。
3其它作業(yè)過(guò)程危險(xiǎn)性分析
3.1開車過(guò)程
(1)異構(gòu)化反應(yīng)系統(tǒng)干燥、烘爐。
1)加熱爐在啟動(dòng)時(shí),需要引入燃料氣引燃,若在進(jìn)行此項(xiàng)操作之前工作人員未能認(rèn)真檢查裝置設(shè)備的氣密性和做好相應(yīng)隔離工作,可能會(huì)發(fā)生瓦斯泄漏以及竄至其它系統(tǒng)設(shè)備而引起火災(zāi)、爆炸事故;
2)燃料氣中含氧量過(guò)高,引進(jìn)的燃料氣中的氧氣含量達(dá)到一定值時(shí),可能會(huì)在加熱爐內(nèi)形成爆炸性的混合氣體,容易在引燃時(shí)發(fā)生爆炸事故;
3)加熱爐點(diǎn)火吹蒸汽時(shí)間過(guò)短,爐膛內(nèi)殘留空氣,若空氣的含量到達(dá)一定值時(shí),可能形成爆炸性混合氣體,容易在點(diǎn)火時(shí)發(fā)生爆炸事故;
4)加熱爐在烘爐階段未嚴(yán)格按照烘爐曲線進(jìn)行升溫、降溫,導(dǎo)致升溫過(guò)快,會(huì)發(fā)生耐火材料中的水分迅速蒸發(fā)流失而導(dǎo)致爐墻倒塌的事故。
(2)異構(gòu)化反應(yīng)催化劑的裝填。endprint
1)催化劑裝填的好壞對(duì)裝置會(huì)生產(chǎn)重要影響,影響其運(yùn)行情況及運(yùn)行周期;
2)催化劑裝填時(shí)人員可能需要進(jìn)入反應(yīng)器工作,如果未按照進(jìn)入受限空間作業(yè)相關(guān)要求操作,可能會(huì)發(fā)生人員窒息等事故;
3)催化劑裝填時(shí)未按規(guī)定穿戴個(gè)人防護(hù)用品,可能會(huì)發(fā)生粉塵危害;催化劑裝填時(shí)反應(yīng)器內(nèi)落入異物還會(huì)砸傷裝填人員。
(3)系統(tǒng)置換。
系統(tǒng)置換分為兩個(gè)階段,即氮?dú)庵脫Q空氣階段、氫氣置換氮?dú)怆A段,氮?dú)庵脫Q空氣不徹底,可能導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的含氧量偏高,在引入氫氣后,將會(huì)形成爆炸性的混合氣體而發(fā)生危險(xiǎn)。
(4)系統(tǒng)氣密。
氣密工作的主要目的是查找泄漏點(diǎn),消除裝置隱患,保證裝置安全運(yùn)行。未對(duì)裝置進(jìn)行氣密性檢查或檢查不到位,都有可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備存在泄漏點(diǎn),在開工運(yùn)行時(shí)發(fā)生物料的泄漏,可能導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故。
(5)其它。
1)開工時(shí)閥門未恢復(fù)至運(yùn)行狀態(tài),可能會(huì)發(fā)生安全事故,如循環(huán)氫壓機(jī)潤(rùn)滑油閥門關(guān)閉來(lái)回導(dǎo)致氫壓機(jī)磨損破壞、循環(huán)水閥門關(guān)閉會(huì)導(dǎo)致設(shè)備超溫超壓、放空管閥門未關(guān)閉會(huì)導(dǎo)致易燃易爆、有毒有害氣體泄漏;
2)高溫物料泄漏、吹掃蒸汽泄漏、蒸汽管線未采取保溫措施或保溫失效,可能會(huì)發(fā)生人員燙傷事故;
3)吹掃氮?dú)庑孤?,可能?huì)發(fā)生人員窒息事故。
3.2停車過(guò)程
(1)系統(tǒng)氮?dú)庵脫Q。
裝置反應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用氮?dú)膺M(jìn)行置換,使其形成氮?dú)猸h(huán)境,如果未置換或置換不徹底,系統(tǒng)中存有的氫氣和易燃?xì)怏w,會(huì)給安全檢修帶來(lái)危險(xiǎn)。
(2)異構(gòu)化反應(yīng)系統(tǒng)卸催化劑。
1)使用過(guò)的含碳催化劑在空氣中易發(fā)生自燃,反應(yīng)器催化劑是在氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行卸催化劑作業(yè)的,卸催化劑裝桶時(shí)也應(yīng)使用氮?dú)饣蚋杀Wo(hù)催化劑;
2)在作業(yè)過(guò)程中未采取防止窒息的措施,可能會(huì)發(fā)生人員窒息事故;
3)卸催化劑時(shí)未在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行,催化劑裝桶未采用氮?dú)饣蚋杀Wo(hù),可能會(huì)發(fā)生催化劑自燃。
(3)其它。
1)退油結(jié)束后,異構(gòu)化系統(tǒng)未進(jìn)行水溶解、沖洗,導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)殘存油硫化亞鐵,會(huì)給安全檢修帶來(lái)危險(xiǎn);
2)停工后,若與外界裝置連接的物料管線、氮?dú)夤芫€、蒸汽管線等未加設(shè)盲板,工藝電力線路未切斷,都會(huì)給安全檢修帶來(lái)危險(xiǎn);
3)高溫物料泄漏、吹掃蒸汽泄漏、蒸汽管線未采取保溫措施或保溫失效,可能會(huì)發(fā)生人員燙傷事故;
4)吹掃氮?dú)庑孤赡軙?huì)發(fā)生人員窒息事故。
3.3檢維修
(1)動(dòng)火作業(yè)、受限空間作業(yè)、盲板抽堵作業(yè)、高處作業(yè)、臨時(shí)用電作業(yè)、吊裝作業(yè)、動(dòng)土作業(yè)、斷路作業(yè)等特殊、危險(xiǎn)作業(yè)未按特殊作業(yè)規(guī)程要求,不開具作業(yè)票、現(xiàn)場(chǎng)不設(shè)監(jiān)護(hù)人員、作業(yè)人員野蠻施工、未進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析并根據(jù)分析結(jié)果配備安全設(shè)施、未制定應(yīng)急措施、未配備應(yīng)急物資等,均可能會(huì)發(fā)生安全事故,如:作業(yè)未采取隔離措施,焊接動(dòng)火作業(yè)氧氣瓶和乙炔瓶間距太近、氧氣瓶和乙炔瓶與動(dòng)火點(diǎn)間距太近、氣瓶未采取防傾倒措施,通風(fēng)不良的受限空間作業(yè)時(shí)未采取通風(fēng)措施,高處作業(yè)未佩戴安全帶等。
(2)生產(chǎn)涉及易燃、易爆和有毒物料的設(shè)備設(shè)施在檢修時(shí)需要進(jìn)行氮?dú)庵脫Q,未采用氮?dú)庵脫Q或置換不徹底,在拆卸檢修時(shí)可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)、爆炸和人員中毒事故;置換后的各設(shè)備拆卸檢修又要注意防止發(fā)生氮?dú)庵舷⑹鹿省?/p>
(3)氫氣管道的檢修,在對(duì)其動(dòng)火焊接前,未用干凈無(wú)油的氮?dú)饣蚩諝鈱?duì)管道內(nèi)的氣體進(jìn)行置換,也可能會(huì)導(dǎo)致管道的燃燒爆炸。
(4)設(shè)備在檢修前,若設(shè)備內(nèi)可燃性混合物或有毒物料未進(jìn)行置換或置換不徹底,貿(mào)然進(jìn)行動(dòng)火檢修也可能會(huì)引起燃燒爆炸事故和人員中毒事故。
(5)蒸汽、汽包等設(shè)備內(nèi)未冷卻至正常溫度即打開進(jìn)行檢維修,可能會(huì)發(fā)生蒸汽噴出傷人事故。
(6)采用電動(dòng)葫蘆等起重設(shè)備吊裝設(shè)備或設(shè)備零部件時(shí),設(shè)備未穩(wěn)固或起重設(shè)備載荷不滿足要求,可能會(huì)發(fā)生起重事故。
(7)在易燃液體設(shè)備(包括罐區(qū)儲(chǔ)罐和生產(chǎn)裝置區(qū)的反應(yīng)器、塔、中間罐、換熱器等)清洗作業(yè)時(shí),由于無(wú)法徹底清除這些儲(chǔ)罐與生產(chǎn)裝置內(nèi)的蒸氣和沉淀物,在殘余的蒸氣遇到電火花、靜電、摩擦等可能會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)。
(8)生產(chǎn)裝置為框架結(jié)構(gòu),儲(chǔ)罐等高大設(shè)備也有作業(yè)平臺(tái)和斜梯等,各平臺(tái)、欄桿、斜梯、直梯未按要求設(shè)置,人員在高處進(jìn)行檢維修作業(yè)時(shí),可能會(huì)發(fā)生人員高處墜落傷亡或高處墜物傷人事故。
3.4日常巡檢
(1)異構(gòu)化臨氫系統(tǒng)未定期進(jìn)行閉燈檢查,氫氣泄漏可能不會(huì)被發(fā)現(xiàn),從而引發(fā)更大的安全事故。
(2)巡檢時(shí)人員未按要求佩戴個(gè)人防護(hù)用品,發(fā)生事故時(shí)會(huì)得不到第一時(shí)間的自我保護(hù),會(huì)導(dǎo)致人員傷亡事故。
(3)生產(chǎn)裝置為框架結(jié)構(gòu),儲(chǔ)罐等高大設(shè)備也有巡檢、作業(yè)平臺(tái)和斜梯等,各平臺(tái)、欄桿、斜梯、直梯未按要求設(shè)置,人員在高處巡檢時(shí),可能會(huì)發(fā)生高處墜落傷亡事故。
(4)未按巡檢要求認(rèn)真檢查,檢查環(huán)節(jié)不到位,可能會(huì)發(fā)現(xiàn)不了安全隱患,而錯(cuò)失采取安全措施的最佳時(shí)機(jī)。
(5)巡檢人員現(xiàn)場(chǎng)使用非防爆電氣設(shè)施、現(xiàn)場(chǎng)使用手機(jī)、抽煙等嚴(yán)重錯(cuò)誤行為均可能會(huì)引發(fā)安全事故。
3.5采樣作業(yè)過(guò)程
石化裝置采樣作業(yè)也是一項(xiàng)比較危險(xiǎn)的操作。
采樣對(duì)象大都為高溫易燃、易爆和有毒物料,不按專門采樣操作規(guī)程進(jìn)行操作,可能會(huì)發(fā)生物料噴出高溫傷人和火災(zāi)、爆炸、人員中毒事故。
采樣完畢采樣口未按要求關(guān)閉閥門歸位,采樣口會(huì)成為泄漏口,物料泄漏引發(fā)火災(zāi)、爆炸和人員中毒事故。
采樣不按要求操作,導(dǎo)致空氣混入設(shè)備內(nèi),還可能會(huì)發(fā)生設(shè)備內(nèi)爆炸惡性事故。
4結(jié)語(yǔ)
對(duì)二甲苯(PX)的生產(chǎn)過(guò)程中涉及很多的易燃易爆危險(xiǎn)化學(xué)品,相關(guān)物料還具有一定的毒性,是一個(gè)危險(xiǎn)性較大的生產(chǎn)過(guò)程。本文通過(guò)對(duì)二甲苯生產(chǎn)工藝中的二甲苯精餾過(guò)程、異構(gòu)化反應(yīng)過(guò)程、吸附分離過(guò)程以及裝置的開停車、檢維修等方面的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析,分析其危險(xiǎn)有害因素有助于提高對(duì)二甲苯生產(chǎn)裝置的本質(zhì)安全,有利于提高企業(yè)的安全管理水平,對(duì)促進(jìn)企業(yè)安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。
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