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役烯烃装置的风险评价分析及控制

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

续表1

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。

2.2 火灾爆炸危险指数评价结果

    按照道化学火灾爆炸危险指数评价方法(第七版)流程,对以上所确定的单元进行评价,并将评价得出的所有单元实际火灾爆炸指数进行危险等级划分(见表2)。

    表2 烯烃装置各单元危险等级划分表

由表可见,在烯烃装置所有单元都是比较安全的,无很大(Ⅳ)和非常大(Ⅴ)的危险。但在未进行补偿前,处于危险级的有10个单元,分别是6台管式裂解炉(101BA/BB/BC/BD/BE/BF)、DC401A~F、DC-301等,占全部单元的19.23%; 经过安全措施补偿后,其危险性都基本降低了2个等级,成为安全级,说明安全补偿的重要性。

  2.3 装置各系统危险性比较

    下面对各个系统的火灾爆炸危险性做一比较,根据系统的指数按下式计算评价结果:

  式中:F&EI′——子系统的火灾爆炸危险系数;

  F&EI——每个单元的火灾危险爆炸指数;

  n——单元个数。

  裂解炉制冷区(n=7个单元):F&EI=118;

  压缩制冷区(n=23个单元):F&EI=99;

  热分离区(n=11个单元):F&EI=96;

  冷分离区(n=11个单元):F&EI=104。

    可见,按照火灾爆炸风险大小排列为:裂解炉区>冷分离区>压缩制冷区>热分离区。

  3 评价结果分析与控制

    通过上述评价,找出了装置的危险所在及控制危险的基本措施,概括起来有以下3个方面:

  3.1 严格控制泄漏

    火灾爆炸危险指数法中,“毒性物质”、“负压操作”、“燃烧和不稳定物质数量”、“明火设备使用”等这些特殊工艺危险项目都与泄漏有关,所以严格控制泄漏,防止物料与空气混合形成可燃物或爆炸性混合物,是降低裂解火灾爆炸危险性的一项根本措施。

  3.2 加强安全设施的维护管理

    从裂解炉火灾爆炸指数评价中可以看出,经过安全补偿后,该单元的危险程度降低了2个等级,由原来的最大级降到可以接受的安全范围之内。

  3.3 强化管理措施

    火灾爆炸危险指数法的安全措施补偿中,“操作指南或操作规程”、“化学活性检查”、“其它工艺危险分析”,都对危险性补偿非常大,而这几项又都与管理水平和职工个人安全行为有关。管理水平高,职工素质高,则安全补偿会加大,危险程度会降低,相反则危险性加大,所以加强技术素质管理,经常组织职工进行岗位技术练兵和事故应急预案演练,提高处理险情的果断性,尽最大的可能减少因人为失误而导致的事故,是维护该装置安全运行的重要保证。

  4结束语

    危险指数评价结果可看出,装置的火灾、爆炸风险主要取决于工艺过程中所涉及的物料性质、工艺过程、物料量、操作参数(包括压力、温度等)以及相应的安全仪表设施的配备和维护使用情况。从削减风险的角度看,操作者的操作技能水平和责任心权重较大,不可忽视。因此,为有效控制装置的火灾、爆炸风险,在确保各种安全装置设施齐全好用的前提下,企业需要关注各类作业人员素质的培养和锻炼。
 

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