2005年第2期廣東化工1"試驗(yàn)與研究I乙烯工業(yè)中環(huán)氧乙烷生產(chǎn)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)于雁武' ,于雁榮? ,袁俊明' ,劉玉存'(1.中北大學(xué)環(huán)境與安全工程系,山西太原030051;2.陽(yáng)泉市工業(yè)學(xué)校硅酸鹽教研室,山西陽(yáng)泉045000)[摘要]運(yùn)用道氏火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)方法對(duì)撫順乙烯化工廠環(huán)氧乙烷生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行安全評(píng)價(jià),同時(shí)對(duì)該系統(tǒng)的危險(xiǎn)因素進(jìn)行辨識(shí)并提出整改措施。[關(guān)鍵詞]火災(zāi)爆炸;危險(xiǎn)指數(shù);環(huán)氧乙烷;安全評(píng)價(jià)Safety Assessment for Oxirane Production System in Ethylene IndustryYu Yanwu'，Yu Yanrong , Yuan Junming'，Liu Yucun'(1. Department of Safety and Environmental , North University of China ,Taiyuan 030051 ,China;2. Office of Silicate Teaching and Research, Yangquan Institute of Industry , Yangquan 045000 , China)Abstract: The safety asesment for oxirane production system of ethylene chemical plant in Fushun was made byusing the risk index method of fire and explosion of Dows Chemical Company. In addition, the risk factors of this systemwere identified and improvement measures were suggested.Keywords :fire and explosion; risk index ;oxirane ;safety assessment環(huán)氧乙烷( EO)是乙烯工業(yè)衍生物中僅次于聚乙烯的重(F,)的求取;(7)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)(F & EI)的求取;(8)要有機(jī)化工產(chǎn)品,除主要用于生產(chǎn)乙二醇(EG)外,還大量用安全措施補(bǔ)償系數(shù)(C)的求取;(9)危害系數(shù)(DF)的確定;于生產(chǎn)非離子型表面活性劑,乙二醇醚等。EO 的工業(yè)生產(chǎn)(10)暴露半徑(R)的計(jì)算;(11)暴露區(qū)域面積(S)的計(jì)算;方法有兩種,即氯醇法和直接氧化法。目前我國(guó)幾乎全部采(12)暴露區(qū)域內(nèi)財(cái)產(chǎn)價(jià)值的估計(jì);(13)基本最大可能財(cái)產(chǎn)用以乙烯和氧氣為主要原料的直接氧化法"。由于E0生損失(基本MPPD)的計(jì)算;(14)實(shí)際最大可能財(cái)產(chǎn)損失(實(shí)產(chǎn)系統(tǒng)中的工藝設(shè)備大部分具有易燃易爆、有毒有害.高溫際MPPD)的計(jì)算;(15)最大可能工作日損失( MPDO)的計(jì)高壓、深冷低溫等特點(diǎn),生產(chǎn)的安全問(wèn)題尤其重要。本文運(yùn)算;(16)停產(chǎn)損失( BI)的計(jì)算等(2-4)。用道氏火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法(以下簡(jiǎn)稱(chēng)道法)對(duì)撫順乙2EO生產(chǎn)系統(tǒng)概況烯化工廠EO生產(chǎn)系統(tǒng)各工藝單元進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，同時(shí)根據(jù)撫順乙烯化工廠EO生產(chǎn)系統(tǒng)于1991年由美國(guó)成套引評(píng)價(jià)結(jié)果提出相應(yīng)的安全預(yù)防措施和建議。進(jìn),操作時(shí)間為7.6x 10'h/a,純EO產(chǎn)品年產(chǎn)量為5.0x1道法10'kg。EO 生產(chǎn)系統(tǒng)流程如圖1所示。來(lái)自儲(chǔ)罐區(qū)的乙烯道法是由美國(guó)道(DOW)化學(xué)公司于1964 年首先提出(C,H,)和空氣分離塔分離出的氧氣(02)經(jīng)M101混合器充分的,用于評(píng)估特定工藝過(guò)程最大潛在損失范圍的一種工具。混合后進(jìn)入該系統(tǒng)的中心設(shè)備R101反應(yīng)器。在R101反應(yīng)器它是利用工藝過(guò)程中的物質(zhì)、工藝、設(shè)備.物料量等數(shù)據(jù)，通內(nèi),CH,和02按一定比例,在甲烷(CH、)作致穩(wěn)劑及銀(Ag)過(guò)定量分析的方法，對(duì)生產(chǎn)裝置進(jìn)行火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià).作催化劑的條件下發(fā)生氧化反應(yīng)生成EO。為了得到高純度并預(yù)測(cè)事故可能導(dǎo)致的實(shí)際危害和停產(chǎn)損失。該方法的評(píng)的EO產(chǎn)品,首先須將RI01反應(yīng)器制得的E0(58.36%,體積價(jià)過(guò)程主要包括:(1)必要資料的準(zhǔn)備;(2)評(píng)價(jià)單元的劃百分比)水溶液送至吸收塔脫除副產(chǎn)品二氧化碳(CO2),隨后分;(3)重要物質(zhì)的選取;(4)物質(zhì)系數(shù)( MF)的確定;(5)一進(jìn)入EO"中國(guó)煤化工液中的EO提濃至般工藝危險(xiǎn)性系數(shù)(F, )的求取;(6)特殊工藝危險(xiǎn)性系數(shù)99.99 %儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。TYHCNMHG[收稿日期]2004-11-08.[作者簡(jiǎn)介]于雁武(1977-),男,山西陽(yáng)泉人,中北大學(xué)助教,碩士研究生。主要從事安全工程教學(xué)工作Eamlily771@ sina. com。2廣東化工2005年第2期純E0(99.99%)dCH0CH4.O2- 不| EO水溶液(58.36%)1-MI01混合器;2-RI01反應(yīng)器;3-CO,吸收塔;4-E0精制塔;5-EO成品儲(chǔ)罐圖1EO生產(chǎn)系統(tǒng)流程圖3EO生產(chǎn)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)104kg,由文獻(xiàn)!”!附錄查得C2H。的燃燒熱為2.2x 10'J/kg.則本單元內(nèi)總能量E為2.9x10* x2.2x10' =6.4x10"J,3.1評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐职凑昭b置生產(chǎn)工藝特點(diǎn),該系統(tǒng)可自然劃分為M101混所以由文獻(xiàn)!"附錄中《物質(zhì)燃燒附加系數(shù)圖》查得本單元物合器單元、R101反應(yīng)器單元、CO2吸收單元、EO精制單元和質(zhì)量附加系數(shù)為1.50;(7)因?yàn)镸101混合器中的物質(zhì)腐蝕速率(包括點(diǎn)腐蝕和局部腐蝕)小于1.3x10-* m/a,所 以本EO成品儲(chǔ)存單元。單元腐蝕附加系數(shù)取0.10;(8)因?yàn)镸I01 混合器的泵和壓3.2 M101混合器單元安全評(píng)價(jià)蓋密封處可能產(chǎn)生輕微泄漏,所以本單元泄漏附加系數(shù)取3.2.1單元內(nèi)重要物質(zhì)的選取本單元混合氣體中主要包含C,H.和O2兩種成分,由于0.10。由上述八項(xiàng)得出:F2 =基本系數(shù)+(2) +(3) +(4) +其中C2H。含量明顯偏高，所以選取本單元的重要物質(zhì)為(S) +(6) +(7) +(8)=4.43。CH。。3.2.5單元內(nèi)工藝危險(xiǎn)性系數(shù)(F,)和F&EI的求取3.2.2單元內(nèi)MF的確定由F和F2得出:F= F，xF2=10.60。 因?yàn)镕,的取值由文獻(xiàn)'s.3附錄查得C.H的MF值為24。又因?yàn)镃H上限為8.0,所以在計(jì)算過(guò)程中取F,=8.0。由F,和MF得的閃點(diǎn)為- 136C ,低于60C ,所以無(wú)需進(jìn)行溫度修正。出:F&EI = F,xMF =8.0x24 = 192。3.2.3單元內(nèi)F,的求取3.2.6單元內(nèi)C的求取F的求取過(guò)程包括:(1)基本系數(shù)取1.00 ;(2)因?yàn)镃的求取應(yīng)從工藝控制措施(C),危險(xiǎn)物質(zhì)隔離措施M101混合器運(yùn)作過(guò)程是在密閉容器內(nèi)進(jìn)行,屬于對(duì)可燃?xì)?C2)和防火措施(C_)等方面考慮。C的求取過(guò)程包括:(1)體C,H,及助燃?xì)怏wO2的操作,且操作溫度遠(yuǎn)在C2H.沸點(diǎn)本單元采用防爆膜和泄爆口防止設(shè)備發(fā)生意外事故,取修正之上;又因?yàn)楸惶幚淼腃.H,含量大于4.1 x l0'kg,所以密閉系數(shù)為0.98;(2)本單元部分振動(dòng)儀可使設(shè)備停車(chē),取修正反應(yīng)附加系數(shù)取0.90;(3)因?yàn)镸101混合器屬于一個(gè)較危系數(shù)為0.96;(3)本單元采用了關(guān)鍵現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)輸人冗余技險(xiǎn)的裝置,故其--旦泄漏失火會(huì)引起火災(zāi),所以泄漏控制附術(shù),取修正系數(shù)為0. 93;(3)本單元有足夠的空間容量并能加系數(shù)取0. 50。自動(dòng)吹掃整個(gè)單元,取修正系數(shù)為0.94;(4)本單元操作采由上述三項(xiàng)得出:F =基本系數(shù)+ (2) +(3) =2.40。用DCS控制系統(tǒng),取修正系數(shù)為0.93;(5)本單元采用不定3.2.4單元內(nèi)F,的求取期活性化學(xué)物質(zhì)檢查,取修正系數(shù)為0.98;(6)本單元內(nèi)工F2的求取過(guò)程包括:(1)基本系數(shù)取1. 00;(2)因?yàn)樽魅藛T定期開(kāi)展工藝.物質(zhì)變更的審核管理,取修正系數(shù)為C,H,屬于短期接觸即可引起刺激,致人輕微傷害的物質(zhì),由0.98。文獻(xiàn)']1查得其綜合毒性(Nh)為1.00,所以毒性物質(zhì)附加系由上述各項(xiàng)得出:C, =0. 98 x0.96 x0.93 x0. 94 x0.93數(shù)取0. 20;(3)因?yàn)閬?lái)自空氣分離塔的氮?dú)?N2)主要用于x0.98 x0.98 =0.73。M101混合器的停車(chē)吹掃,在吹掃過(guò)程中可使C2H處于燃燒C2的求取過(guò)程包括:(1)本單元備有遙控切斷閥,以便范圍之外,所以吹掃故障附加系數(shù)取0.30;(4)因?yàn)镸101混在緊急情況下迅速將容器及主要輸送管線隔離,則修正系數(shù)合器在運(yùn)作過(guò)程中C,H, -直處于燃燒范圍內(nèi),所以燃燒范取0.96;(2)本單元備有備用貯槽(有適當(dāng)?shù)睦鋮s和通風(fēng)裝圍附加系數(shù)取0. 80;(5)因?yàn)镸101混合器設(shè)計(jì)壓力為1.7x置),能安全地直接接受反應(yīng)原料氣體,則修正系數(shù)取0.98;10°Pa(表壓)，正常操作壓力為1.6x10* Pa(表壓),釋放裝田立潞色出現(xiàn)錯(cuò)誤的物料流向以置設(shè)定壓力為2.0x 10°Pa(表壓),則由文獻(xiàn)[2]附錄中《閃點(diǎn)及由中國(guó)煤化工數(shù)取0.98。低于60 C的易燃和可燃液體泄壓閥設(shè)定壓力表》得操作壓!YHCNMHG8x0.98=0.92。力附加系數(shù)取0.48,設(shè)定壓力系數(shù)取0.53,壓力調(diào)整系數(shù)為C,的求取過(guò)程包括:(1)本單元裝有可燃性氣體檢測(cè)0.48/0.53 =0. 90。所以本單元實(shí)際燃燒范圍附加系數(shù)為器,但該檢測(cè)器只能起到報(bào)警作用,并不能使保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作,0.48 x0. 90 =0.43;(6)MI01混合器中C2H,物料量為2.9x則修正系數(shù)取0.96;(2)本單元所有承重鋼結(jié)構(gòu)均采用防火2005年第2期廣東化I3涂層涂覆,且涂覆高度均在5米以上,則修正系數(shù)取0.98;本本 MPPD = 3.3x10' xDF = 2.9x10' 元。單元消防水供應(yīng)壓力低于6.9x10'Pa(表壓) ,則修正系數(shù)取3.2. 10單元內(nèi)實(shí)際MPPD的計(jì)算0. 97;(3)本單元周?chē)O(shè)置了防爆墻,可以在一定防止以外事由基本MPPD和C得出:實(shí)際MPPD =基本MPPD xC故的發(fā)生,則修正系數(shù)取0.91;(4)本單元裝有遠(yuǎn)距離手動(dòng)= 1.4x10'元。.控制標(biāo)準(zhǔn)泡沫噴酒系統(tǒng),則修正系數(shù)取0.94;(5)本單元裝3.2.11單元內(nèi)MPDO的計(jì)算有具有泡沫噴射能力的水槍,則修正系數(shù)取0.93;(6)M101混合器外層金屬罩上除有耐火涂料,則修正系數(shù)取0.98。結(jié)合實(shí)際MPPD的值,由文獻(xiàn)(2]附錄中《最大可能損失由上述各項(xiàng)得出:C, =0. 98x0.98 x0.97x0.91 x0.94日計(jì)算圖》查得:MPDO =28d。x0.93x0.98=0.73。綜合C、C2和C,得出:C=C xC2x3.2.12單元內(nèi)BI 的計(jì)算C,=0.49。由此得出修正后F & EI的值為CxF & EI =94。M101混合器能否正常運(yùn)行,將直接影響到整個(gè)EO生產(chǎn)3.2.7單元內(nèi)DF的確定系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益,因此本單元的BI值應(yīng)通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)最終結(jié)合MF和F,的值,由文獻(xiàn)[21附錄中《單元危害系數(shù)計(jì)的純EO產(chǎn)量來(lái)求取。該系統(tǒng)純EO日產(chǎn)量為1.4x10't,根算圖》查得:DF=0.87。據(jù)市場(chǎng)行情,每噸純EO價(jià)格為0.72x10*元(2003年12月市場(chǎng)報(bào)價(jià))。由此得出:BI = MPDO x0. 7 x1.4x102 x3.2.8單元內(nèi)R和S的計(jì)算由文獻(xiàn)['附錄中《影響區(qū)域(半徑)計(jì)算圖》查得:R=0.72x10*=1.9x10'元(式中,0. 7為固定成本和利潤(rùn))。EO生產(chǎn)系統(tǒng)中R101反應(yīng)器單元.CO2吸收單元、E0精52m。由R得出:S=πR' =8.5x10' m'。制單元和EO成品儲(chǔ)存單元安全評(píng)價(jià)過(guò)程省略。EO生產(chǎn)系3.2.9單元內(nèi)基本MPPD的計(jì)算本單元總投資額為4.7x10'元人民幣，扣除災(zāi)害中不統(tǒng)各單元安全評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表1。.受損失部分,則基本財(cái)產(chǎn)損失為3.3x10'元,由此得出:基表1 EO生產(chǎn) 系統(tǒng)各單元安全評(píng)價(jià)結(jié)果項(xiàng)目M101混合器單元RI01 反應(yīng)器單元CO2吸收單元EO精制單元EO儲(chǔ)存單元主要物質(zhì)C2H。C2 H,:0E60M2429F &EI(修正前)922326817.61p &EI(修正后)11497340.490.580.52單元總投資額/元4.7x10'4.9x10'3.6x 1072.1 x10'基本MPPD/元2.9x 10'3.1 x10'0.58 x 10'1.4x 10'1.3x107實(shí)際MPPD/元1.5x10'0.49x10'0.80x10'0.71 x10'MPD0/d351:_BI/元1.9x107。2.5x 10'0.64x1071.1x1072.3x 10’4結(jié)論及整改措施區(qū)的工藝設(shè)備報(bào)警聯(lián)鎖裝置必須投入運(yùn)行并保證完好;(5)道法規(guī)定:如果被評(píng)價(jià)單元的實(shí)際MPPD在2.0x10*美由于冬季氣溫較低,輸水管道容易凍凝,消防水栓不宜采用元以下,則表明該單元可以安全運(yùn)行;如果被評(píng)價(jià)單元的實(shí)地上式,應(yīng)改為地下式。此外,應(yīng)對(duì)低溫條件下的工作人員際MPPD超過(guò)了4.0x10°美元,則必須采取相應(yīng)安全措施后采取相應(yīng)的保護(hù)措施。方可繼續(xù)運(yùn)行。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量EO0生產(chǎn)系統(tǒng)各單元的參考文獻(xiàn)評(píng)價(jià)結(jié)果可知,該系統(tǒng)五個(gè)評(píng)價(jià)單元的實(shí)際MPPD均在2.0[1]王松漢,何細(xì)藕乙烯工藝與技術(shù)[M].北京:中國(guó)石化出版社，x10*美元以下(以現(xiàn)時(shí)匯率),屬于安全范圍內(nèi),所以現(xiàn)役.2000.21 -23.EO生產(chǎn)系統(tǒng)從理論上講是能夠安全運(yùn)行的。然而,為使該[2]中國(guó)化工安全衛(wèi)生技術(shù)協(xié)會(huì)防火防爆專(zhuān)業(yè)委員會(huì)編譯.道化學(xué)系統(tǒng)內(nèi)事故發(fā)生的可能性降至最低,經(jīng)過(guò)分析得出以下整改公司火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)方法(第七版)[M].北京:化學(xué)工措施:業(yè)出版社91997.11-35.(1)切實(shí)落實(shí)各項(xiàng)安全生產(chǎn)管理制度,加強(qiáng)工藝紀(jì)律、操[3]陳寶智.危險(xiǎn)源辨識(shí)、控制及評(píng)價(jià)[M].成都:四川科技出版社，作紀(jì)律，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的巡回檢查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理各種可1996.能引起火災(zāi)爆炸事故的不安全因素;(2)為防止與混合器、反.[4] AICHE. Dow Fire & Explosion Index Hazard Cassification Guide應(yīng)器相連的第一道閥門(mén)、法蘭和墊片因質(zhì)量或其它原因發(fā)生中國(guó)煤化工Company 1999泄漏,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提高-一個(gè)壓力等級(jí);(3)由于EO屬于有毒[s]馮肇北京:化學(xué)工業(yè)出版社，有害物質(zhì),在車(chē)間內(nèi)毒性危害較大的單元應(yīng)增強(qiáng)防護(hù)措施,199:CHCNMHG[6]E. s. Beckjord, M. A. Cunninggham and J. A. Murpby. Probabilitie盡量避免工作人員長(zhǎng)時(shí)間在此類(lèi)單元作業(yè);(4)為預(yù)防精制safety asessment development in the United States 1972 - 1990[].塔因EO泄漏而發(fā)生的燃燒爆炸事故,應(yīng)在其底部增設(shè)一個(gè)Reliability Engineering and System Safety ，1993 ,39: 159 - 170.EO濃度自動(dòng)報(bào)警器,加強(qiáng)對(duì)EO泄漏的監(jiān)控報(bào)警。此外,罐[7]龐麓鳴,等.工程熱力學(xué)[M].北京:人民教育出版社,1980.1.