乙二醇生產(chǎn)裝置安全風(fēng)險評價(jià)

2009年第3期消防技術(shù)與產(chǎn)品信息乙二醇生產(chǎn)裝置安全風(fēng)險評價(jià)萬(wàn)玉峰(北京市消防總隊,北京1000摘要:采用美國道(DOW)化學(xué)公司火災爆炸危險指數法,對乙二醇生產(chǎn)裝置的運行進(jìn)行了安全風(fēng)險評價(jià),提出了改進(jìn)措施關(guān)鍵詞:火災爆炸;乙二醇生產(chǎn)裝置;危險指數;安全風(fēng)險評價(jià)1前言性”欄目?jì)?并求出相應的附加系數(5)用一般工藝危險系數和特殊工藝危險系數求從1970年我國開(kāi)始引進(jìn)乙二醇(以下簡(jiǎn)稱(chēng)EG)生出單元工藝危險系數,再用單元危險系數與物質(zhì)系數產(chǎn)裝置,至今全國已達18套。EG裝置是以乙烯和氧查出損害系數氣為原料,在一定溫度、壓力下進(jìn)行的強放熱化學(xué)反(6)將單元工藝危險系數與物質(zhì)危險系數相乘,求應,其原料和中間產(chǎn)品易燃、易爆、有毒有害。因此,對出火災爆炸指數(F&EI)。該類(lèi)裝置運行的安全十分重視,普遍推行現代安全管(7)用火災爆炸指數查出單元的影響區域。理模式,對裝置采用多種系統安全分析評價(jià)方法,預先(8)查出單元影響區域內所有財產(chǎn)價(jià)值,求出最大分析裝置潛在的安全隱患和發(fā)生事故的危害程度?？赡茇敭a(chǎn)損失(MPPD)。本文采用道(DOW)化學(xué)公司火災爆炸危險指數(9)將高價(jià)值設施轉移至事故影響范圍之外,降低評價(jià)法(以下簡(jiǎn)稱(chēng)道氏評價(jià)法),對某EG裝置的最MPPD終危險度進(jìn)行分級,確定其安全等級和需要進(jìn)一步采(10)求出增設安全防護措施后,實(shí)際MPPD取的安全措施。(11)用實(shí)際MPPD求最大可能損失工作日MPDO。2安全風(fēng)險評價(jià)程序3EG生產(chǎn)裝置概況道氏評價(jià)法是以經(jīng)濟財產(chǎn)損失的大小和事故影響3,1生產(chǎn)裝置工藝流程簡(jiǎn)述范圍來(lái)度量事故的危險程度,而不是主觀(guān)地劃分危險某EG生產(chǎn)裝置是采用氧氣法,乙烯直接氧化生等級。該方法已成為石油化工企業(yè)進(jìn)行風(fēng)險評價(jià)的重產(chǎn)環(huán)氧乙烷(以下簡(jiǎn)稱(chēng)EO),EO再經(jīng)水合生產(chǎn)EG。該要方法。裝置年產(chǎn)EG55萬(wàn)to道氏評價(jià)法的核心是利用生產(chǎn)裝置單元內的物工藝流程:乙烯(99.95%)和氧氣(99.95%)按一質(zhì)、設備、物料量等數據,結合工藝特點(diǎn),通過(guò)查閱圖、定比例,在260℃、20MPa、銀催化劑作用下,氣相反應表進(jìn)行推論和計算,求出發(fā)生事故造成的損失,分析、生成EO,EO經(jīng)水吸收塔吸收和氣相分離,剩余氣體里計算出事故影響區域范圍,確定生產(chǎn)裝置單元的火災再補加乙烯、氧氣后重返氧化反應器。EO水溶液經(jīng)爆炸危險度,據此采取安全措施以防止事故的發(fā)生,減EO提純塔提純濃縮后送EO精餾塔再精餾生產(chǎn)純EO少經(jīng)濟損失。評價(jià)程序具體步驟如下產(chǎn)品。部分EO水溶液與水再混合成一定比例,在(1)資料準備。①工廠(chǎng)設計方案,工藝流程圖,定的溫度、壓力下生成EG、二乙二醇、三乙二醇等產(chǎn)工藝設備及安裝成本;②道氏評價(jià)法;③道氏火災爆品。工藝流程見(jiàn)圖1炸指數計算表;④安全設施補償系數表;⑤裝置危險32裝置火災爆炸危險性性評價(jià)總表。中國煤化工相和液相的易燃、易(2)確定單元的劃分。爆、有(3)求出單元內物質(zhì)系數。NMHG兩力皿條件下,在爆炸極限(4)將單元的工藝條件,按道氏火災爆炸指數計算區邊緣進(jìn)行連續強放熱反應。反應的爆炸極限范表分類(lèi),分別記入“一般工藝危險性”和“特殊工藝危險圍寬14萬(wàn)玉峰:乙二醇生產(chǎn)裝置安全風(fēng)險評價(jià)2009年第3期水(汽)電、氮氣區烯、氧、甲烷、抑制劑5EG生產(chǎn)裝置1004單元安全風(fēng)險評價(jià)乙烯氧化反應,催化劑、(20℃2.0MPa乙烯、氧5.1單元火災爆炸指數(F&EI計算吸收,三氧化碳(C0)脫除→(a氮5.1.1重要物質(zhì)的選取單元選取的重要物質(zhì)為乙烯、EO和甲烷三種E0汽提輕組分脫除→回收處理5.1.2物質(zhì)系數(MF)的求取水管反應配MF值由物質(zhì)可燃性(N)和化學(xué)活潑性(Nr)求得,查《化工安全技術(shù)手冊》2得到100°單元的三種物質(zhì)EG副產(chǎn)品精制的MF為,乙烯:MF=24;EO:MF=29;甲烷:MF=2l化學(xué)反應中此三種物質(zhì)為混合物狀態(tài),乙烯取MF副產(chǎn)品成品罐=24。另按美國消防協(xié)會(huì )(NFPA)規定,N=1,Nr=2。圖1EG裝置工藝流程圖5.1.3一般工藝危險性附加系數(F)求取(3)乙烯、氧和甲烷混合氣在流動(dòng)中極易產(chǎn)生靜(1)基本系數1.00。電;產(chǎn)品EO易自聚導致爆炸。(2)單元乙烯和氧的反應為放熱反應,取系數為4EG生產(chǎn)裝置單元劃分及簡(jiǎn)介(3)單元區域面積600m2,周?chē)ǖ涝O計良好,取(1)100乙烯氧化反應單元。乙烯、氧氣、甲烷、通路系數0.15一般工藝危險性附加系數F1=1.00+0.50+0.15CO2的混合氣體,經(jīng)預熱后進(jìn)入反應器,在銀催化劑作用下反應:5.1.4特殊工藝危險性系數(F2)的求取C2H+l202→C2H40+0.12MJ/mol(1)(1)基本系數取1.00C2H4+302→2CO2+2H2O+1.35M/mol(2)(2)單元毒性物質(zhì)附加系數求取。乙烯、EO、二氯由反應式可知,式(1)反應過(guò)程生成的熱量為乙烷為一般毒性氣體,其綜合毒性(N)=2,則毒性物0.2MJ/ml,式(2)為1.35M/mol。10°單元內進(jìn)行質(zhì)附加系數為040。的是強放熱化學(xué)反應,操作稍有不慎,即可加速(2)的(3)單元操作狀況附加系數求取。本單元氧化操反應,造成燃燒爆炸引發(fā)重大事故。事故檔案記載,該作選擇在爆炸極限區附近(O2≤8.2%)進(jìn)行。如果控單元在1987年曾發(fā)生爆炸事故,造成嚴重的經(jīng)濟制儀表一旦失靈有可能進(jìn)入爆炸極限區內操作,單元損失附加系數取080。(2)200°EO吸收及CO2脫除單元。來(lái)自100°單(4)單元壓力釋放系數的求取。乙烯和氧氣在元反應后的混合氣體進(jìn)入EO吸收塔吸收EO后,大部2MP壓力下反應。設有膜爆破壓力為23MPa泄壓分氣體直接返回100單元;少部分脫除CO2后再返回裝置。查道氏評價(jià)法中《閃點(diǎn)低于60℃的易燃和可燃100·單元液體泄放閥設定壓力》表附加系數0.54,爆破壓力附加系數0.58,前后壓力附加系數比值為0.54/0.58(3)300EO精制及輕組分脫除單元。來(lái)自2000.93。單元的EO吸收液進(jìn)入EO濃縮塔汽提精制,輕組分進(jìn)單元內物質(zhì)為壓縮氣體,初始附加系數校正值入回收系統。事故檔案記載,該精制塔的保溫層內曾20,則初始附加系數0.54×12=065。單元實(shí)因EO泄漏發(fā)生過(guò)自燃事故作壓力附加系數065×0.93=0.60。(4)400·EG水合反應和脫水濃縮單元。來(lái)自(5)單元內物質(zhì)量附加系數計算。單元內可燃物200單元的EO吸收液和來(lái)自300°單元精制EO與水料量以EO反應器、換熱器及管線(xiàn)容積折算體積為混合后進(jìn)入EG反應器中水合生成EG及副產(chǎn)品,EG100中國煤化工260℃。乙烯燃燒熱水溶液初步脫水濃縮。CNMHG可燃物料總燃(5)500EG及副產(chǎn)品精制單元。來(lái)自400單元燒熱m{=.x150m+0.0×27670=42.78(C)的EG水溶液進(jìn)入降膜蒸發(fā)器濃縮EG,成品送入EG查道氏評價(jià)法《物質(zhì)燃燒附加系數圖》得單元物貯罐。質(zhì)附加系數為0.10。2009年第3期消防技術(shù)與產(chǎn)品信息(6)單元內轉動(dòng)設備附加系數確定。轉動(dòng)設備大MPPD(實(shí)際)=MPPD(基本)xC=1829(萬(wàn)元)型循環(huán)壓縮機,軸功率1726kW,轉動(dòng)設備附加系數5.7單元MPDO計算0.50。單元特殊工藝危險性系數F2=1.00+0,40+由道氏評價(jià)法《最大可能損失日數計算圖》"查得0.80+0.60+0.10+0.50=3.40單元MPDO=35(d)。5.1.5單元工藝危險性系數(F3)58單元最大可能停產(chǎn)損失(BI)計算F3=FIxF2=1.65×3.40=5,61單元氧化反應器日產(chǎn)EO為168t。根據市場(chǎng)行F&EI=F3xMF=5.61×24=134.64情,每噸EO價(jià)值0.6萬(wàn)元,EG裝置日產(chǎn)值101萬(wàn)元52單元安全設施修正系數(C)計算100°單元停產(chǎn)日以35d計,則最大可能停產(chǎn)損失值BI單元安全設施修正系數從工藝控制、危險物質(zhì)隔= MPDO X0.60×101=2121(萬(wàn)元)。離和防火措施方面求取。另:EG生產(chǎn)裝置300單元危險性評價(jià)過(guò)程省略。5.2.1工藝控制措施EG生產(chǎn)裝置100·、300單元危險性評價(jià)結果見(jiàn)表1。①設置緊急狀態(tài)動(dòng)力源,修正系數098;②反應表1100°、300°單元危險性評價(jià)結果器出口設急冷器,修正系數0.98;③反應器設安全閥目和防爆膜,修正系數0.84;④反應器進(jìn)、出氣管路,氧F&E6134.氣混合器、單組分氣體進(jìn)料等處設事故緊急切斷閥,修影響區域半徑/m正系數0.96;⑤單元操作采用DCS(計算機集散控制系影響區域內財產(chǎn)價(jià)值/萬(wàn)元6560DE0.820,82統),修正系數0.93;⑥單元設高壓惰性氣體保護裝MPPD萬(wàn)元5379置,修正系數0.94。單元工藝控制系數(C1)=0.98×c0.98×0.84×0.96×0.93×0.94=0.68實(shí)際MPPD/萬(wàn)元18299755.22危險物質(zhì)隔離停產(chǎn)日d①單元內設遠距離控制閥,修正系數096;②設B/萬(wàn)元t061切斷、排放裝置,修正系數097;③單元內設有完整的物流自鎖裝置修正系數0.98;④易燃物料排放至6EG生產(chǎn)裝置100·、300單元安全風(fēng)炬處理系統,修正系數0.91。單元系統危險物質(zhì)隔離險評價(jià)結果討論及對策系數(C2)=0.96×097×0.98×0.91=0.83。道氏評價(jià)法確定的裝置可接受的風(fēng)險程度有兩條5.2.3防火措施標準衡量:一是單元實(shí)際MPPD在200萬(wàn)美元以下,如①設氣體泄漏檢測器,修正系數0.94;②整體均果超過(guò)了400萬(wàn)美元,則要求采取措施降低危險;二是為鋼質(zhì)結構,修正系數0.95;③完整的消防供水系統,單元實(shí)際MPPD是損失替換值(投資成本×0.82)的修正系數094;④設手提式滅火器和水槍等,修正系10%左右時(shí),是可以接受的,超出10%時(shí),需要采取措數0.96;⑤全部電纜線(xiàn)均予屏蔽,修正系數0.74。單施降低危險。元防火措施系數(C3)=094×0.95×0.9×0.9根據道氏評價(jià)法的兩條標準衡量EG生產(chǎn)裝置安074=0.60。單元安全設施修正系數(C)=Cl×C2x全評價(jià)結果,顯然存在一定的危險,單元實(shí)際MPPDC3=0.34。1829萬(wàn)元人民幣,沒(méi)有超過(guò)200萬(wàn)美元。而實(shí)際53單元損害系數(DF)求取MPPD占損失替換值的百分比達到34%,超過(guò)了10%由道氏評價(jià)法《單元損害系數計算圖》查得DF的相對危險值界限,說(shuō)明必須對裝置采取進(jìn)一步的安值為0.82。全防范措施。5.4單元火災爆炸影響區域(半徑)確定6.1EG生產(chǎn)裝置安全整改內容由道氏評價(jià)法《影響區(半徑)計算圖》查得單元經(jīng)過(guò)以上分析,EG生產(chǎn)裝置應該從以下幾方面進(jìn)火災爆炸影響區域(半徑)為35.0m。行整改。55單元MPPD(基本)計算TV凵中國煤化工處新增氧濃度檢單元總投資約0.80億元人民幣,扣除災害中不受測點(diǎn)。損失部分,則基本財產(chǎn)損失6560萬(wàn)元。單元MPPD(基CNMH,玉縮機出口壓力表本)計算:MPPD(基本)=6560×0.82=5379(萬(wàn)元)。處、EO濃縮塔兩側中部、EO泵出口壓力表處增設攝像56單元MPPD(實(shí)際)計算頭,監視各機、泵、塔、容器的壓力變化,迅速判斷有無(wú)16萬(wàn)玉峰:乙二醇生產(chǎn)裝置安全風(fēng)險評價(jià)2009年第3期事故隱患;對E0濃縮塔兩側監視,可隨時(shí)發(fā)現火情。上接第20頁(yè))(3)改進(jìn)E0濃縮塔的保溫材質(zhì),由玻璃纖維改為3結束語(yǔ)涂敷固化料,以減少泄漏的EO在保溫層內的停留,降低自燃火災隱患基于處方式規范的常規防排煙設計方法已經(jīng)被廣(4)在EO濃縮塔下部增設空氣中EO濃度超標大建筑設計人員所熟知,一些概念、方法也已經(jīng)根深蒂自動(dòng)報警器。固地植根于人們的腦海之中。性能化的煙控系統設(5)在EO濃縮塔頂部增設EO濃度超標自啟動(dòng)計,作為新生事物在認識基礎理論基礎、計算方法等水噴淋系統,排除險情。方面都與常規的方法有著(zhù)比較大的差異。許多新概(6)增加消防人員與生產(chǎn)裝置安全管理人員共同念,例如清晰高度、儲煙倉、煙層厚度、羽流等,在常規進(jìn)入現場(chǎng)檢査的次數,確保工藝操作規程和安全監控設計中是沒(méi)有被引入的;許多新的理念例如排煙量的措施得到完整的落實(shí)。大小與清晰高度有關(guān)、需要設置多個(gè)排煙口、0.5m的62生產(chǎn)裝置整改后安全修正系數及損失值計算擋煙垂壁不一定可以阻擋煙氣蔓延等,按照常規設計重新對經(jīng)過(guò)整改的生產(chǎn)裝置安全修正系數C及的思路是難以接受的。鑒于這兩種規范體系的差異損失值進(jìn)行計算如下。性,它們之間的碰撞必將隨時(shí)隨地地產(chǎn)生。目前階段(1)對100°單元工藝控制系數C1求取:具有維部分設計師已經(jīng)逐步接受性能化的煙控系統設計,而持10min提供了15%冷卻要求,系數097;改進(jìn)了在線(xiàn)仍有部分設計師固步自封,不能正視性能化的設計的控制系統,系數097;完善了操作規程,系數091。C1科學(xué)性,避之而不及。因此性能化設計工作的一個(gè)重=C1(原始)×0.97×0.97×0.91=0.58要方面是對性能化設計思想、方法的推廣和介紹,只有(2)危險隔離系數C2:加強了對隔離閥的檢修,系讓廣大業(yè)界了解性能化設計工作的理論基礎、計算方數0.96;增強了設備容納泄漏的能力,系數096。法,參與到學(xué)習、討論批判中來(lái),才能使性能化設計得C2=C2(原始)x0.96×0.96=0.76到成長(cháng)的機會(huì )。(3)防火措施系數C3:增設了水幕系統,系數0.97;對電纜進(jìn)行了屏障,系數09;設置特殊滅火監參考文獻:測系統,系數091;加設了泡沫滅火系統,系數0.92。1GB5006000速筑設計防火規范[sC3=C3(原始)×0.97×0.94×0.9×0.92=0.46。[2]GB50045-1995(2005年版),高層民用建筑設計防火規范由此可以得到經(jīng)過(guò)整改后的100·單元安全設施修正系數C為:C=Cl×C2xC3=0.58×0.76x0.46=[3]D08800,建筑防排煙技術(shù)規程[S]020。同樣對300單元計算得到其安全設施修正系[4] Relationships for smoke control calculations, TechnicalMemoranda TM 19, The Chartered Institution of building數C=0.17Services Engineers, 1995[s]7結束語(yǔ)[5]Codes of Practice for Minimum Fire Service Installations andEquipment and Inspection, Testing and Maintenance of經(jīng)過(guò)安全整改后,EG生產(chǎn)裝置的100°單元和Installations and Equipment, Fire Services Department, Hong300°單元的實(shí)際損失值分別占了損失替換值的20%Kong, 2005[s]和17%,較原先的實(shí)際損失值占損失替換值的34%已6] Guide for Smoke Management System in Mal,Ania, and Larg大大降低,EG裝置安全運行的可靠性有了極大的提Area, NFPA 92B. 2000Edition, National Fire Protection高,可以正常運行。Association, US, 2000[S][7 Buchanan AH(Editor), Fire Engineering Design Guide, Second參考文獻[1] Dows Chemical CO., Fire& Explosion Index ClassificationCanterbury, Christchurch, New Zealand, 2001[S]Guide, 1987[M][8]肖澤南北京奧運體育館煙控系統性能化設計[J]科技[2]馮肇瑞,楊有啟化工安全技術(shù)手冊[M]北京:化學(xué)工業(yè)中國煤化工出版社,1993,(2):846CNMHG收稿日期:00811-18;修回日期:200901-10收稿日期:2008-12.24;修回日期:200901作者地址:北京市西直門(mén)內大街190號第二作者地址:北京市朝陽(yáng)區北三環(huán)東路30號電話(huà):(010)82215409電話(huà):(010)64517879