對(duì)二甲苯（PX）生產(chǎn)工藝及其危險(xiǎn)性

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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