? 应用火灾爆炸危险指数法,对兰州石化公司24万t/a乙烯改扩建工程项目中已运行近2年的在役烯烃装置风险评价分析,并提出了有效的管理控制措施。
??? 烯烃装置作为一个典型的化工生产单元,本身存在着易燃易爆、高温高压等危险,客观上发生火灾爆炸事故的风险相对较高。同时作为兰州石化公司整体化工生产的“龙头”装置(包括裂解与分离),对后加工系统的影响后果比较大。自24万t/a乙烯装置改造完成后已运行近2年,因此对该在役装置存在的火灾爆炸风险进行评价分析,揭示导致事故发生的各种原因,对采取有效控制措施,预防该类事故发生是极为重要的。
1 火灾爆炸危险性概述
??? (1)由于炉膛温度高达1100℃以上,故拱顶损坏的可能性较大。而拱顶又是高温炉气滞留部位,受高温损坏的几率多,会增加泄漏着火的危险性。
??? (2)物料泄漏是炉区潜在的最大隐患,物料爆炸极限很低,一旦发生泄漏,极易发生爆炸和火灾事故。
??? (3)裂解炉管在结焦严重时,如果烧焦不及时,炉管容易烧断,发生炉膛着火。
??? (4)裂解炉在点火前,必须用N2将炉内的可燃物置换合格(<0.2%);若初次点火,应分析燃料气中O2含量是合格,并严禁带液,防止发生炉内爆炸。
??? (5)防止炉爆鸣。典型的例子是燃料气(FG)电磁阀、进料阀或裂解气特殊闸阀内漏而引起爆鸣。
2 火灾爆炸危险指数评价
2.1 装置评价单元的确定
??? 在进行危险指数评价时,需将生产过程划分为众多评价单元。由于评价单元较多,在进行火灾、爆炸危险指数定量评价前,先进行简单的“危险度取值表”评价,对危险度分值大于14(级)的系统再进行“火灾、爆炸危险指数”评价,计算单元的火灾、爆炸危险指数,确定其危险等级,分析其危险程度是否可接受。
??? “危险度取值表”规定系统危险度由物质、容量、温度、操作5个项目来确定,其危险度分别按A=10分、B=5分、C=2分、D=0分赋值计分,由各分数之和确定危险等级。16分以上具有高度危险(Ⅰ级)的系统,11~15分为具有中度危险(Ⅱ级)的系统,10分以下为低危险度(Ⅲ级)系统。依据烯烃装置有关资料以及现场调研得到的数据,作为定量评价计算基础。经处理后的工艺状态等参数按照“危险度取值法”确定各评价单元的危险度。
??? 根据生产装置的工艺、平面布置及选择评价系统的原则,确定了6个评价子系统。对照“危险度取值法”的要求赋值、计算出其固有危险程度。烯烃装置和系统名称及初评结果见表1。
??? 表1 烯烃装置主要系统危险度评价结果
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序号 | 单元名称 | 操作状况 | 评分 | 介质 | 评分 | 温度 (℃) | 评分 |
1 | 裂解炉系统 | 化学反应 | 5 | 氢气、甲烷、乙烯等 | 10 | 890 | 5 |
2 | 初分馏系统 | 物理过程 | 0 | 氢气、甲烷、乙烯等 | 10 | 195 | 2 |
3 | 压缩制冷系统 | 物理过程 | 0 | 氢气、甲烷、乙烯等 | 10 | 94 | 1 |
4 | 冷分离系统 | 分离过程 | 2 | 氢气、甲烷、乙烯等 | 10 | -131 | 0 |
5 | 热分离系统 | 分离过程 | 2 | 氢气、甲烷、乙烯等 | 10 | 105 | 0 |
6 | 原料系统 | 物理过程 | 0 | 石脑油、拔头油 | 5 | 25 | 0 |
??? 续表1
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序号 | 压力(MPa) | 评分 | 容积(m3) | 评分 | 总分值 | 危险等级 |
1 | 1.8 | 2 | 300 | 2 | 24 | Ⅰ |
2 | 1.6 | 0 | 400 | 2 | 14 | Ⅱ |
3 | 3.65 | 3 | 400 | 2 | 16 | Ⅰ |
4 | 3.60 | 3 | 700 | 3 | 18 | Ⅰ |
5 | 1.80 | 2 | 1000 | 3 | 17 | Ⅰ |
6 | 1.80 | 2 | 150 | 1 | 8 | Ⅲ |
??? 上述危险度评价中分值为16分以上的有裂解炉、压缩、热分离和冷分离4个系统,根据火灾爆炸指数法的单元选取原则,本着能够最大限度地暴露装置危险程度的目的,以工艺流程为主,兼顾设备平面布置,将装置划分为52个单元。