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乙苯、苯乙烯装置说明及危险因素、防范措施



一、装置简介

  (一)装置发展及其类型

  1.装置发展

  自1937年美国陶氏化学公司和德国巴斯夫公司同时实现乙苯脱氢制苯乙烯的产业化生产以来,苯乙烯已有50多年的产业化生产历史。

  苯乙烯是重要的有机化工原料。它作为重要的合成单体与其他烯烃单体发生共聚反应,可生产丁苯橡胶、聚苯乙烯树脂、ABS和SAN树脂、离子交换树脂及不饱和聚酯树脂;此外还用于制药,染料行业,或制取农药乳化剂及选矿剂等。

  苯乙烯的主要生产方法为乙苯脱氢法和环氧丙烷共氧化法,前者约占苯乙烯生产能力的90%,乙苯催化脱氢制苯乙烯的工艺有孟山都/鲁姆斯法、巴斯夫法、Fina/Badger法、Cdf法和三菱油化/环球化学法。而共氧化法步骤多,流程长,又存在环氧丙烷的联产题目,因此国内外生产和研究重点多放在乙苯脱氢法上。

  近年来很多公司研究用甲苯代替苯制苯乙烯的方法,如孟山都公司和三菱油化公司的甲苯—甲醇、甲苯—甲烷直接合成苯乙烯方法,是一种全新的工艺路线。在1992年第10届国际催化剂会议的大会专题报告中,该工艺开发研究列为当代4大烃化技术之一,值得引起苯乙烯技术研究者的重视。

  目前,我国苯乙烯生产方法多采用乙苯催化脱氢法。60年代和70年代建设的小型装置能耗和物耗较高,缺少市场竞争能力,随着国外技术的引进,大部分已停产,剩下的几套经多次技术改造,能耗和物耗有所下降,同时,利用地区差价和本企业下游产品的需求仍维持生产。

  二、重点部位及设备

  苯乙烯生产装置中反应岗位是在高温、高压、易燃、易爆、物料有毒有害的环境下生产的,精馏岗位也存在类似的情况。因此在苯乙烯生产过程中要遵守安全技术规定。

  1.炉区

  (1)蒸汽过热炉点火前应打开风门透风,并对炉膛和操纵环境做动火分析。有关联锁均应挂上,分析燃料气中氧含量小于2%,并严禁带液(冬季要保温并进行排凝,以防因带液引起爆燃损坏炉体)。停车期间燃料系统应加切断盲板,防止燃料漏人炉膛和四周环境引起事故。???

  (2)开停工时严格按温度曲线控制升温、恒温顺降温。正常生产时,应严格控制各工艺参数在工艺指标范围内。???

  (3)当蒸汽过热炉点火后(包括正常生产)应检查炉内燃烧状况是否正常。???

  (4)在蒸汽过热炉停炉检验时,必须对燃料、原料、蒸汽(包括灭火蒸汽)等加堵盲板,以防窜人检验场所引起事故。???

  (5)对急冷锅炉、汽包检查有无外漏,排污是否正常以保证炉水质量。同时要经常检查、校对汽包液面计是否正确,以防因假液面造成停车或事故。???

  (6)炉区四周严禁堆放可燃物,检验结束后要及时拆除脚手架。当装置烃类大量泄测时,炉区有可能成为其火源,应开启蒸汽过热炉水幕等进行保护,同时停炉。???

  (7)如发生炉管破裂,应立即停炉熄火(但炉管蒸汽切记不能停还需适当加大)开灭火蒸汽(应进行排凝,否则凝液将损坏炉管)整个装置各系统均应采取相应措施。???

  2.压缩区???

  该区内设有消防水设施,可燃气体自动检测、报警设施。???

  (1)消防水设施:每个压缩机分别设有两股消防水,同时供给压缩机上部消防喷淋,形成水幕。???

  (2)可燃气体自动检测、报警设施:该区域压缩机四周共设有可燃气体自动检测点7个,可燃气体自动检测报警器安装于仪表控制室表盘上。当可燃气体浓度达到一定值,报割器叫响报警。???

  (3)安全阀:每个压缩机尾气排放系统顶部都设有一个安全阀,超压自动启跳。???

  (4)联锁:为防止岗位职员误操纵,设有仪表联锁报警系统,当岗位职员误操纵时,室内DCS即发出报警,室内职员可及时通知岗位职员。???

  3.反应器区

  (1)反应器包括烃化反应器,脱氢反应器,此二种反应器为放热反应、吸热反应,必须严格控制毒物的带人,以防结焦而使催化剂失活。

  (2)要特别留意氢气的泄漏题目,氢气外漏着火火焰为淡蓝色不易被发现。

  (3)正常生产时,因反应器压力、温度较高,应严格控制。

  (4)各反应器在停车时,一定要先排液后放压,以防低沸点液相物料在设备内因先放压后而气化造成低温冷淬损坏设备,引起事故。

  (5)应经常检查反应器人孔、阀门、仪表接头、液面计、法兰弯头等处由于腐蚀等原因造成的泄漏。???

  (6)反应器安全阀、紧急放空阀等一定要定期校验,始终保持完好状态,在事故状态下起到应有的作用。

  (7)当反应器发生火警,除立即报警、扑救外,同时应作紧急停车处理,将物料送出或排纵火把。积极协助专业消防职员切断物料来源(特别是与储罐的切断)等措施,对着火点采取重点突破,逐个消灭。火灭后留意检查着火点防止复燃。


  三、危险因素分析及其防范措施

  苯乙烯生产过程中的物料乙烯、氢气为甲类火灾危险气体,苯、甲苯、乙苯和苯乙烯等均为甲、乙类易燃、易爆危险性液体。这些物料一旦泄漏,遇明火或静电及其他因素引起的火花就能引发火灾、爆炸和中毒事故。该生产装置属于甲类火灾、爆炸危险性生产装置,装置大部分区域为爆炸危险Ⅱ区。装置的主要物料的火灾爆炸危险数据如表3—55所示。

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  乙苯脱氢改造后,增加了氧化脱氢反应器SMART,工艺要求反应系统中加进氧气,生产过程中要保持氧气加进量的高度正确,以保证乙苯的高转化率(即苯乙烯的收率),同时还须稳定控制脱氢尾气氧含量。乙苯脱氢反应尾气氧含量在线分析仪必须确保正确无误,当控制氧含量的表ASHH—3005、3006、3007三个中有二个达到含氧量1%时联锁停车。装置投产后,必须严格执行工艺操纵规程,在操纵区内操纵,稳定控制温度、压力,防止物料泄漏,严格控制乙苯脱氢系统中的氧含量,以避免火灾爆炸事故的发生。SMART乙苯氧化脱氢反应爆炸情况分析:

  根据SMART乙苯氧化脱氢反应器生产过程情况,结合上述事故分析,乙苯氧化脱氢反应器爆炸部位主要集中在反应器的上部气相,易损坏设备包括上封头和气相换热器和管线。导致爆炸的情况有以下两种:

  ①根据UOP公司专家的经验,反应器在超温、飞温时非常危险。在1.07kPa、300℃以上情况下,反应器混合物蒸汽外泄漏都能自燃,发生剧烈燃烧,即使反应器处于保持状态,也有可能导致反应器爆炸。???

  ②反应器尾气中的氧含量超高。这时含有高浓度的尾气氢气含量达80%,只要气相处于运动状态或遇静电、明火,都有可能发生爆炸。???

  (一)开停工危险因素分析及其防范措施

  1.苯乙烯装置开工时的危险因素分析及其防范措施

  装置的检验后开车是安全生产中最重要环节之一。在装置开车期间超压、超温或物料的泄漏和各种设备及机械故障,易造成各种安全事故。因此,检验后在开车过程中必须特别留意安全,苯乙烯装置开车安全要求如下:

  (1)苯乙烯装置检验后,检验方应向生产车间进行交接。施工现场应做到工完、料净、场地清,有毒、有害的废金属、设备、管线要有专人负责进行安全处理,以防后患。检验后的设备管道内必须清扫干净,经过仔细检查后方可封闭,并有检查记录和检验职员签字。

  (2)车间生产负责人要按开车方案组织全面检查,做好系统开车的预备工作。并与厂调度密切联系,同一指挥,按顺序开车。检验施工单位要组织保运职员,负责监护和抢修。?

  (3)开车前对透风、通讯、消防、梯子、平台栏杆、照明等一切安全设施进行全面检查,并使其处于良好状态,要特别留意遗留在高温设备和管线上的木板等易燃物,一定要清扫干净,防止因高温而着火。???

  (4)在装置开车前,必须按工艺、设备、仪表和电器变更情况及时修改控制指标和操纵法,并对岗位工人进行交底和培训,使他们熟悉新的指标和操纵。???

  (5)检验后的压力容器、储罐和管线必须按规定进行试压、试漏和气密性试验,传动设备必须经过单机调试,安全阀和防爆膜要调校正确,复位;检验后的仪表(含调节阀)和联锁必须重新调校试验合格。???

  (6)接收易燃,易爆物料的密闭设备和管线,在进物料之前,必须按工艺要求进行气体置换合格,(氧含量小于0.3%),并按抽堵盲板流程图所规定的项目逐渐抽出盲板,完成后必须再经过检查确认。???

  (7)进料一定要缓慢进行,提量后应留意观察工艺指标变化,待各方面稳定后,再进行下一次提量。???

  (8)升温也要缓慢进行,烃化/反烃化反应升温速度不超过30℃/h,各塔的升温速度不超过10℃/h;脱氢反应器一段脱氢反应器/302升温速度不超过10℃/h。???

  (9)系统升降压速度要慢。???

  (10)在开车过程中,要留意对现场设备的检查和监视,要特别留意烃化/反烃化反应器和脱氢反应器系统,如有异常要及时报告妥善处理。???

  2.苯乙烯装置停工时的危险因素分析及其防范措施

  装置的停工是安全生产中重要的一环。在装置停工过程中轻易发生超压、超温或物料的泄漏和泵抽空、罐冒顶事故。在装置停工期间,发生重大事故的例子屡见不鲜。此外,装置停工是为了装置的大检验做预备,若达不到安全要求,必然影响到检验工作的安全,甚至给检验工作留下隐患,因此装置的停工必须安全平稳,为安全检验创造条件。

  苯乙烯装置停工期间,除了按常规的项目之外,还要进行脱氢催化剂的烧焦和乙苯/苯乙烯分离塔DA—401和苯乙烯精馏塔的乙苯清洗和蒸煮。为了确保装置停工的安全,除了严格按操纵法和停车方案操纵外,苯乙烯装置的停工安全要求如下:

  (1)苯乙烯装置停工由生产调度和车间负责人按停工方案同一指挥,确保安全停车。

  (2)烷基化/烷基转移反应器DR—101A/B、烷基转移反应器停车时,系统降压速度不得超过0.1MPa/h。

  (3)蒸汽过热炉BA—301降温速度不得超过60℃/h,脱氢系统降升压速度不得超过0.1MPa/h。

  (4)各塔停车时降温速度不得超过10℃/h。

  (5)脱氢反应系统烧焦时,系统升温速度不得超过30℃/h。烧焦过程中,催化剂床层任一点温度超过500℃,应相应减少空气量,尽量使其温度降到500℃以下。

  (6)停车期间,用泵倒空塔,罐要有专人监护液面,一旦液位为零,要立即停泵,防止泵抽空或泄漏。

  (7)装置停车后按停车方案和工艺要求切断进出装置物料,各种物料按有关规定运出装置区。易燃、易爆、有毒、有腐蚀性的物料回收或排火把。无火把设施的带压易燃、易爆气体要缓慢排放,逐渐减压;放空管线末端必须采取防火措施。

  (8)对有毒、可燃、有腐蚀性物料的设备、容器、管线应按规定进行彻底的蒸汽吹扫,热水蒸煮,碱中和,氮气置换,使其内部不会残存油和空气。取样分析应符合安全技术要求。分析合格后,加上符合工艺压力等级要求的盲板,使之与相连的设备、管线系统隔尽。

  (9)指定专人按停车方案确定的盲板图加盲板,盲板要同一编号,(盲板标志要明显),防止泄漏。

  (10)在停车时,对于残存有易燃、易爆、有毒、有腐蚀性物料的罐、槽、塔、管线等设备,其出口人口或与设备系统相连处加的盲板应加上“有物料,留意防火或隔离”的警告牌,并指定专人看管。


  (二)正常生产中危险因素分析及其防范措施

  根据对氧化反应器生产过程中存在的危险因素分析,在实际生产操纵过程中同样存在操纵性危险。

  1.SMART乙苯氧化脱氢反应器尾气超氧其原由于:

  (1)开/停车和升降负荷时,乙苯混合料进料和氧气进料不匹配;

  (2)正常生产时,乙苯进料泵忽然故障停运;

  (3)氧化催化剂、脱氢催化剂使用后期;

  (4)乙苯混合料中水比过小;

  (5)压缩氧气压力忽然上升,而乙苯混合料进量未变。

  2.反应器超温、飞温的因素

  (1)稀释蒸汽流量控制过低,甚至为零;

  (2)压缩氧气压力忽然上升,而乙苯?昆合料进量未变;

  (3)压缩机故障;

  (4)首次开车正压进料时间过长;

  (5)反应器忽然泄漏。

  (三)装置安全自保联锁系统及其应用

  安全自保联锁设置情况如表3—56所示。

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  (四)装置易发生的事故及其处理

  1.紧急事故处理的一般原则

  (1)不跑、冒、滴、漏,不超温、超压、窜压,控制好减温减压、减量速度,控制好液界面。

  (2)事故判定要及时正确、动作迅速、请示汇报要及时,相互联络要及时。

  (3)留意保护催化剂及设备,保护催化剂主要是不使催化剂迅速积炭、烧结、粉碎、中等。要求系统不能超温、超压,压力波动不能过剧,有毒物料不能接触催化剂,如加热炉无介质时不能干烧炉管等。

  (4)不能随便排放油和气体,防止发生着火爆炸等恶性事故。

  (5)要服从班长、值班长、技术治理职员及调度的指挥,积极配合,协调一致。

  总之,事故处理的过程中,主要留意保护催化剂及设备、人身安全,而且尽量使系统处种一旦事故解除就可以迅速恢复生产的状态下。

  2.主要的工艺异常现象处理方案

  (1)烷基化和转烷基化岗位见表3—57。

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  (3)反应器出料冷却系统见表3—59。

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  (4)公用工程见表3—60。

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  3.乙烯及甲烷气体泄漏事故的处理

  本装置的烷基化反应系统以乙烯为原料,脱氢岗位的蒸汽过热炉以甲烷为长明灯燃料。含这两种气体的管线和设备发生泄漏时,首先将泄漏源上游最近处的阀门切断,同时要防止可燃气体大面积扩散。泄漏量小且泄漏方向向上,因这两种气体轻于空气,所以气体向上扩散。此时应防止扩散点上部扇形区内有火种;假如大量泄漏或泄漏点向下,那么整个泄漏点四周范围内都有可能布满爆炸性混合物,这时还需根据风向的情况判定危险区的位置,假如泄漏的气体有可能扩散到蒸汽过热炉(BA—301),则必须停蒸汽过热炉并且对蒸汽过热炉进行蒸汽幕和氮气、蒸汽吹扫保护,同时留意杜尽在泄漏危险区内有其他火种。必要时对可燃气体可能扩散区进行紧急戒严,防止火种带人,保护人身安全。另外在进行事故处理时要留意可燃气体扩散区内的氧含量低,防止发生窒息现象,必要时佩戴自吸式氧气呼吸器。假如可燃气体泄漏出来后燃烧,一般情况下不要试图灭火,以防止爆炸事故发生。要让尾气在受控制和监视的情况下燃烧,同时留意保护设备和管线的安全(可利用喷水降温、加隔火挡板等方法)。

  4.氢气泄漏事故的处理

  在脱氢单元的尾气系统中,尾气压缩机出口以后的管线和设备,都在正压下操纵,有可能泄漏出尾气。尾气的主要成分是氢气,氢气的火灾爆炸危险性极高,为此,一旦尾气泄漏,将有可能发生火灾爆炸事故。尾气泄漏后要马上停尾气压缩机(可通过联锁停车),把尾气送往火把,降低泄漏管线的压力,切断尾气来源。尾气泄漏出来后极易向上扩散,尾气泄漏点上方的扇形区域内不能有火种;假如泄漏量大且泄漏点向下,则扩散区低且面积大,这时还需根据风向的情况判定危险区的位置,假如泄漏的气体有可能扩散到蒸汽过热炉(BA-301),则必须停蒸汽过热炉并且对蒸汽过热炉进行蒸汽幕和氮气、蒸汽吹扫保护,同时留意杜尽在泄漏危险区内有其他火种。必要时对可燃气体可能扩散区进行紧急戒严,防止火种带人,保护人身安全。另外在进行事故处理时要留意可燃气体扩散区内的氧含量低,防止发生窒息现象、必要时佩戴自吸式氧气呼吸器。假如尾气泄漏出来后燃烧,一般情况下不要试卧灭火,以防止爆炸事故发生。要让尾气在受控制和监视的情况下燃烧,同时留意保护设备和管线的安全(可利用喷水降温、加隔火挡板等方法)。

  5.可燃液体泄漏事故的处理

  本装置的可燃液体有:苯、甲苯乙苯苯乙烯、二乙苯、C9、残油、焦油等,排在前边的易挥发变成可燃性气体,排在后边的不易挥发。高温的苯等液体假如泄漏出来,极易挥发,同空气形成爆炸性混合物,并且这种挥发物的比重大于空气,易在地面积聚,不易驱散。所以本装置假如有可燃液体泄漏出来,可能引起火灾爆炸事故。泄漏出的可燃液体假如未形成火灾爆炸事故,在情况答应时要立即对泄漏处及地面进行喷水冷却和冲洗,尽量减少挥发,把有机物料冲人污水系统回收,同时防止泄漏区有任何火种存在,处理时要防止窒息现象发生。在泄漏发生时要判定是否需要停车处理漏点,假如泄漏量大或情况危险,则需停车处理泄漏,切断泄漏点物料的来源,降低泄漏点所在设备和管线的压力;假如泄漏量小不会产生任何事故,则可以在进行处理后继续进行生产,但要加强监护。假如泄漏出的可燃液体着火,要及时尽全力扑救,同时在最近处的阀门切断泄漏点的可燃液体,灭火后按液体泄漏后未燃烧的方法处理。

  6.脱氢反应系统泄漏事故的处理

  脱氢反应系统泄漏后,立即停车,详见“紧急联锁停车中的302#联锁”,假如泄漏处的可燃气体着火,不要试图扑灭,试图扑灭将带来爆炸的危险,但要通过喷水降温,加挡火板等方法来减少火焰对设备和管线的损害。


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