間苯二甲酸裝置火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性分析.doc

間苯二甲酸裝置火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性分析摘要：運(yùn)用美國(guó)道化學(xué)公司（DOW）火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法（七版），對(duì)中國(guó)石油北京燕山分公司化工八廠間苯二甲酸（PIA）裝置的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果給出采取的對(duì)策和措施，以降低生產(chǎn)裝置的危險(xiǎn)性。關(guān)鍵詞：間苯二甲酸（PIA）裝置；火災(zāi)爆炸；風(fēng)險(xiǎn)分析中國(guó)石化北京燕山分公司（以下簡(jiǎn)稱燕化公司）間苯二甲酸裝置（以下簡(jiǎn)稱PIA裝置）采用間二甲苯為原料，醋酸為溶劑進(jìn)行間二甲苯氧化制成粗間苯二甲酸，然后進(jìn)行加氫去除雜質(zhì)，還原中間產(chǎn)物形成精間苯二甲酸。生產(chǎn)具有較大火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，裝置工藝復(fù)雜，生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)，該裝置先后進(jìn)行多次改造，曾經(jīng)發(fā)生過一次爆炸事故，造成一人死亡，存在潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。本文采用道化公司（DOW）火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)該裝置進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)該生產(chǎn)裝置的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)度等級(jí)，事故發(fā)生的可能因素，并提出有效的防范措施。1生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述主要工藝流程見圖1從罐區(qū)來的間二甲苯和配制系統(tǒng)促進(jìn)劑、催化劑和HD-202（溶劑計(jì)量罐）的醋酸，加到HD-204（反應(yīng)器進(jìn)料罐）混合，用高速泵送到反應(yīng)器HR-301，用空壓機(jī)提供的壓縮空氣進(jìn)行氧化，反應(yīng)生成粗間苯二甲酸，經(jīng)三個(gè)結(jié)晶器HD-401、402、403降溫降壓，氣相去脫水塔。物料通過HG-403A/B輸送到離心機(jī)加料泵，供給一級(jí)離心機(jī)A/B分離出粗間苯二甲酸晶體，分離出的粗間苯二甲酸進(jìn)入HD-501（二級(jí)離心機(jī)進(jìn)料罐），使一級(jí)分離的粗間苯二甲酸用HAC洗滌后，經(jīng)二級(jí)離心機(jī)分離，然后進(jìn)入干燥機(jī)，干燥的粗間苯二甲酸用氮?dú)獯祾叩窖趸蟼}(cāng)儲(chǔ)存。氧化料倉(cāng)內(nèi)的粗間苯二甲酸下到JD-101（再打漿罐）用水做溶劑進(jìn)行配料，用高速泵輸送經(jīng)過5個(gè)加熱器，JE-101A/B/C/D/E經(jīng)JD-201（溶解器），使粗間苯二甲酸完全溶于水中。進(jìn)入加氫反應(yīng)器JR-202，從反應(yīng)器出來經(jīng)過5個(gè)結(jié)晶器，降溫降壓，經(jīng)一級(jí)離心機(jī)JM-401A/B分離，精間苯二甲酸進(jìn)入干燥機(jī)，干燥的精間苯二甲酸產(chǎn)品送到精制料倉(cāng)JF-501A/B。2道化學(xué)公司（DOW）火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)運(yùn)用道化學(xué)公司火災(zāi)，爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)方法（七版）進(jìn)行危險(xiǎn)分析。2.1評(píng)價(jià)單元的確定根據(jù)間苯二甲酸裝置的布局情況及生產(chǎn)工藝流程特點(diǎn)，以及設(shè)備位置和相互關(guān)系，將該裝置劃分為以下6個(gè)單元分別進(jìn)行評(píng)價(jià)：罐區(qū)單元；氧化反應(yīng)單元；IA產(chǎn)品回收單元；溶劑回收單元；加氫反應(yīng)單元；PIA產(chǎn)品回收單元。2.2確定評(píng)價(jià)狀態(tài)因本裝置在正常操作階段危險(xiǎn)性最大，所以對(duì)各裝置進(jìn)行評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)狀態(tài)確定為裝置正常生產(chǎn)時(shí)的狀態(tài)。2.3評(píng)價(jià)過程下面以氧化反應(yīng)單元為例來說明評(píng)價(jià)過程。2.3.1選取物質(zhì)系數(shù)（MF）氧化反應(yīng)單元主要包括間二甲苯原料及醋酸、催化劑、促進(jìn)劑、空氣，按混合物的物質(zhì)系數(shù)系統(tǒng)選取，將組成大于5%，且最具危險(xiǎn)性的物質(zhì)間二甲苯的物質(zhì)系數(shù)作為該單元的物質(zhì)系數(shù)MF=16。2.3.2確定單元工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F3）2.3.2.1一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F1）a）放熱反應(yīng)氧化反應(yīng)是中等放熱反應(yīng)，故系數(shù)選定為0.5。b）物質(zhì)的處理與輸送催化劑配置為人工配置催化劑，故系數(shù)選定為0.5。c）通道生產(chǎn)裝置周圍有緊急救援車輛的通道，整個(gè)操作區(qū)面積大于925m2，但其反應(yīng)部分通道不符合規(guī)范要求，未形成環(huán)形通道，故系數(shù)選定為0.35。d）排放和泄漏控制裝置單元內(nèi)設(shè)有圍堰以防止泄漏液流到其它區(qū)域，但堤壩內(nèi)所有設(shè)備露天放置，故系數(shù)選定為0.5。因此，一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)F1=1+a+b+c+d=2.85。2.3.2.2特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F2）a）毒性物質(zhì)二甲苯為毒性物質(zhì)，物質(zhì)毒性系數(shù)（NH）=2，故危險(xiǎn)系數(shù)為0.4。b）燃燒范圍或其附近的操作只有當(dāng)儀表或裝置失靈時(shí)，工藝設(shè)備或貯罐才處于燃燒范圍內(nèi)或其附近，故危險(xiǎn)系數(shù)為0.3。c）釋放壓力因操作壓力6895kPa(表壓)，間二甲苯是閃點(diǎn)低于60的易燃可燃液體，查“易燃、可燃液體的壓力危險(xiǎn)系數(shù)圖”可得危險(xiǎn)系數(shù)為0.3。d）易燃和不穩(wěn)定物質(zhì)的數(shù)量根據(jù)所儲(chǔ)存物質(zhì)總量乘以燃燒熱，間二甲苯閃點(diǎn)37.8，查“工藝中的液體和氣體的危險(xiǎn)系數(shù)圖”，可得危險(xiǎn)系數(shù)為1.0。e）腐蝕因反應(yīng)單元設(shè)備采用鈦材，所以腐蝕速率(包括點(diǎn)腐蝕和局部腐蝕)0127mma，故取危險(xiǎn)系數(shù)為010。f）泄漏連接頭和填料處反應(yīng)系統(tǒng)在生產(chǎn)時(shí)，泵、壓縮機(jī)和法蘭連接處會(huì)產(chǎn)生正常的一般泄漏，故取危險(xiǎn)系數(shù)為0.30。g）轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備該反應(yīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備包括空壓機(jī)，空壓機(jī)功率600馬力，故取危險(xiǎn)系數(shù)為0.5。因此，特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2=1+a+b+c+d+e+f+g=3.9。2.3.2.3單元工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F3）的確定F3=F1F2=2.853.9=11.115，根據(jù)規(guī)定取F3=8。2.3.3求單元火災(zāi)爆炸指數(shù)（FEI）FEI=F3MF=8.016=128根據(jù)道化學(xué)（DOW）七版危險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，本單元火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)程度屬于“很大”。2.3.4計(jì)算安全措施補(bǔ)償系數(shù)2.3.4.1工藝控制補(bǔ)償系數(shù)（C1）a）應(yīng)急電源本單元由事故應(yīng)急電源，能從正常狀態(tài)自動(dòng)切換到應(yīng)急狀態(tài)，補(bǔ)償系數(shù)取0.98。b）抑爆本單元設(shè)備有防爆膜，反應(yīng)單元有防爆墻，故取補(bǔ)償系數(shù)為0.98。c）緊急停車裝置在緊急情況下有停車系統(tǒng)，空壓機(jī)系統(tǒng)有振動(dòng)儀，振動(dòng)值大的情況下可以使設(shè)備停車。故取補(bǔ)償系數(shù)為0.96。d）計(jì)算機(jī)控制設(shè)置了在線計(jì)算機(jī)控制，以幫助操作者，具有失效保護(hù)功能，補(bǔ)償系數(shù)取0.93。e）操作指南或操作規(guī)程根據(jù)操作規(guī)程的完善程度，計(jì)算后系數(shù)為0.91。f）其它工藝過程危險(xiǎn)分析定期開展“環(huán)境、健康、安全和損失預(yù)防審查”危險(xiǎn)分析，故取補(bǔ)償系數(shù)為0.96。以上各補(bǔ)償系數(shù)相乘得C1=0.7492.3.4.2物質(zhì)隔離補(bǔ)償系數(shù)a）遠(yuǎn)距離控制閥單元備有遙控的切斷閥，以便在緊急情況下迅速地將儲(chǔ)罐、容器及主要輸送管線隔離，則取補(bǔ)償系數(shù)0.98。b）切斷/排放裝置備用貯槽能安全地直接接受單元內(nèi)的物料，而且備用貯槽安置在單元外，則系數(shù)為0.96。c）排污系統(tǒng)排放設(shè)施完善，能把貯罐和設(shè)備下以及附近的泄漏物排凈，故采用補(bǔ)償系數(shù)0.91。d）聯(lián)鎖裝置裝有連鎖系統(tǒng)，取系數(shù)為0.98。以上各系數(shù)相乘得物質(zhì)隔離措施補(bǔ)償系數(shù)C2=0.839。2.3.4.3防火措施補(bǔ)償系數(shù)（C3）a）泄漏檢測(cè)裝置單元安裝了可燃?xì)怏w報(bào)警器，系數(shù)取0.98。b）鋼制結(jié)構(gòu)該單元所有的承重鋼結(jié)構(gòu)均及鋼筋土結(jié)構(gòu)均涂覆防火涂層，并及時(shí)維護(hù)，故取系數(shù)0.94。c）消防水供應(yīng)該單元消防水壓力690kPa(表壓)，消防水的供應(yīng)能保證按計(jì)算的最大需水量連續(xù)供應(yīng)4h，故取補(bǔ)償系數(shù)0.94。d）特殊滅火系統(tǒng)該單元有煙火探測(cè)器、防爆墻等，補(bǔ)償系數(shù)取0.91。e）手提式滅火器/水槍配備與火災(zāi)危險(xiǎn)相適應(yīng)的手提式移動(dòng)滅火器，補(bǔ)償系數(shù)取0.95。以上各系數(shù)相乘得防火措施補(bǔ)償系數(shù)C3=0.749。2.3.4.4安全措施補(bǔ)償系數(shù)C=C1C2C3=0.472.3.5計(jì)算補(bǔ)償后危險(xiǎn)程度FEI=MFF3C=1680.47=60.16即實(shí)際危險(xiǎn)程度為“較輕”。3火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算結(jié)果及分析3.1各單元火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算結(jié)果（見表1）3.2結(jié)果分析a）從各單元得出的火災(zāi)爆炸指數(shù)來看，6個(gè)單元的危險(xiǎn)性都較高，加氫單元的火災(zāi)爆炸指數(shù)為最大，因?yàn)樵搯卧脷錃膺M(jìn)行物料雜質(zhì)的還原操作，氫氣為易燃易爆氣體危險(xiǎn)性高，加氫單元儲(chǔ)存大量氫氣，因此指數(shù)相對(duì)較高，危險(xiǎn)性相對(duì)較大。b）從一般工藝危險(xiǎn)性分析，整個(gè)裝置在消防通道和泄漏物排放方面不夠完善，應(yīng)采取積極有效的措施，改善消防通道和排污設(shè)施，提高裝置處理緊急事故能力。c）氧化單元采用98%濃度的醋酸作為溶劑進(jìn)行反應(yīng)，醋酸在高溫情況下腐蝕性較強(qiáng)，雖然裝置大部分主要設(shè)備采用鈦材或者襯鈦的材質(zhì)，但是仍然有部分非鈦材設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，給安全生產(chǎn)造成威脅。另外，醋酸揮發(fā)性較強(qiáng)，裝置上醋酸味道很濃，給工人操作帶來困難。d）精制反應(yīng)單元采用氫氣作為還原劑進(jìn)行反應(yīng)，氫氣對(duì)設(shè)備腐蝕性較強(qiáng)，另外氫氣操作危險(xiǎn)性大，一旦泄漏就會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)爆炸。e）該裝置生產(chǎn)的物料粘性較大，對(duì)設(shè)備要求高，很多國(guó)產(chǎn)設(shè)備很難滿足工藝要求，處理設(shè)備經(jīng)常要進(jìn)行大量物料排放，排放設(shè)施的不完善造成很大困難。f）裝置經(jīng)常需要采用氫氧化鈉清洗設(shè)備和清堵物料管線，在清理管線和設(shè)備時(shí)會(huì)有帶壓的情況，拆卸管線和設(shè)備后會(huì)噴濺出堿液造成人身傷害。g）裝置的消防設(shè)施應(yīng)定期檢修、更換，還應(yīng)增加手提式滅火器或水槍，在氧化反應(yīng)單元的框架應(yīng)增加消防豎管設(shè)施。h）催化劑的配置還采用人工添加配置，應(yīng)采用自動(dòng)化裝置來進(jìn)行配置。i）裝置上很多負(fù)重混凝土結(jié)構(gòu)沒有采用防火磚，應(yīng)采用防火磚以延緩著火時(shí)間，保證框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。4.對(duì)策措施a）加強(qiáng)職工巡檢，完善各種操作規(guī)程和制度，對(duì)氧化反應(yīng)的尾氧波動(dòng)嚴(yán)格控制，一旦發(fā)現(xiàn)尾氧超高就要連鎖停車，系統(tǒng)進(jìn)氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，以免造成火災(zāi)爆炸事故。b）在退料過程中要禁止進(jìn)空氣，用氮?dú)庾鳛樘釅簹怏w進(jìn)行退料處理。c）在處理堵塞清堵時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)程，將壓力放空，避免帶壓，發(fā)生物料和堿液噴濺事故發(fā)生。d）對(duì)壓力容器和管線要定期檢測(cè)，掌握設(shè)備缺陷和腐蝕情況，及早做出判斷，對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)護(hù)或更換設(shè)備。e）要保證各種儀表、聯(lián)鎖、報(bào)警器等完好，在事故狀態(tài)下能夠發(fā)揮作用，避免事故發(fā)生或擴(kuò)大。f）定期修訂、完善應(yīng)急事故預(yù)案，定期組織職工對(duì)事故預(yù)案進(jìn)行演練，保證事故狀態(tài)下能夠正確、及時(shí)的處理。5.參考文獻(xiàn)1）中國(guó)石油化工集團(tuán)公司安全與環(huán)保監(jiān)督局.石油化工安全工程【M】.北京：中國(guó)石化出版社，19982）馮肇瑞，崔國(guó)璋.安全系統(tǒng)工程【M】.北京：冶金工業(yè)出版社，19873）間苯二甲酸裝置工藝技術(shù)規(guī)程【M】.北京：2009圖一工藝流程（氧化單元）HC-101空氣壓縮機(jī)HE-101中間冷卻器HM-501一級(jí)離心機(jī)HM-502二級(jí)離心機(jī)HD-210催化劑中間儲(chǔ)罐HD-501二級(jí)離心機(jī)進(jìn)料罐HG-202溶劑泵HG-1403催化劑泵HD-205促進(jìn)劑計(jì)量罐HD-202溶劑罐HD-204反應(yīng)器進(jìn)料罐HR-301反應(yīng)器HD-401第一結(jié)晶器HD-402第二結(jié)晶器HD-403第三結(jié)晶器HG-205BST計(jì)量泵HG-403一級(jí)離心機(jī)進(jìn)料泵HG-501二級(jí)離心機(jī)進(jìn)料泵HG-602汽提塔進(jìn)料泵HG-400Px吸收塔回流泵HP-501干燥劑進(jìn)料螺旋HM-503干燥劑HF-501氧化料倉(cāng)JP-102下料螺旋圖二工藝流程（精制單元）JP-102下料螺旋,JP-103/104星形加料器,JD-101再打漿罐,JE-101A/B/C/D漿料預(yù)熱器,JG-101反應(yīng)器進(jìn)料增壓泵JG-102反應(yīng)器進(jìn)料泵,JD-201溶解器,JR-202加氫反應(yīng)器,JD-301第一結(jié)晶器,JD-302第二結(jié)晶器JD-303第三結(jié)晶器,JD-304第四結(jié)晶器,JD-305第五結(jié)晶器,JD-402再打漿罐,JM-401一級(jí)離心機(jī)JG-401一級(jí)離心機(jī)進(jìn)料泵,JG-402二級(jí)離心機(jī)進(jìn)料泵,JM-402二級(jí)離心機(jī),JP-402A/B干燥機(jī)進(jìn)料螺旋JM-403PIA干燥機(jī),JP-502下料螺旋,JP-504星形加料器,JF-501PIA儲(chǔ)倉(cāng),JP-505星形加料器表一各單元火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目罐區(qū)氧化反應(yīng)IA產(chǎn)品回收溶劑回收加氫反應(yīng)PIA產(chǎn)品回收物質(zhì)系數(shù)（MF）16161614214一般工藝危險(xiǎn)性（F1）2