加氫裂化裝置火災爆炸危險性評價

屈曉雪，王茂廷，黃 磊

（遼寧石油化工大學 機械工程學院，遼寧 撫順 113001）

石化企業中加氫裂化裝置是在高溫、高壓、氫氣的環境下進行反應，產物是汽油、煤油、柴油和潤滑油，因此，過程中存在較大的火災、爆炸危險。道化學火災爆炸指數法能夠對工藝過程、生產設備及所含物料的潛在火災、爆炸和反應危險逐步推算并進行客觀的定量評價，揭示生產過程中發生事故的可能性，評價事故的嚴重程度[1]。由于裝置系統中的設備管線以及配套設施較多，并且存在一定安全防護措施，為了避免過程復雜并符合實際需要，用危險度評價法對裝置的固有危險等級進行劃分，針對高危等級單元進行指數法評價，根據評價結果提出安全措施，對企業的安全生產具有重要意義。

1 工藝流程

原料進入裝置與H2混合，加熱到一定溫度首先在精制反應器里的催化劑作用下，發生加氫飽和反應，生成精制油。然后進入裂化反應器，在催化劑作用下發生加氫異構化和裂化反應。經降壓降溫分離后，大部分氣相進入循環氣系統，小部分氣相脫硫后做PSA原料，液相則進入脫丁烷和輕烴吸收塔進行分離，產物為液化氣、干氣和生成油。生成油進入常壓塔，分離出輕、重石腦油、航煤、柴油和尾油。而尾油經過減壓蒸餾，生產出乙烯料、潤滑油。工藝流程見圖1。

圖1 加氫裂化裝置工藝流程簡圖Tab.1 Process chart of hydrocracker

2 危險性分析

生產中主要存在有害的物質有蠟油、H2、瓦斯、液化石油氣、石腦油、航煤、柴油、氨、H2S和N2。其中多數物質具有閃點低、易燃、易爆的特性。根據GB 18218-2000《重大危險源辯識標準》[6]對加氫裂化裝置進行重大危險源的辨識。取有害物質1min的流量計算，石腦油 0.353t，航煤 0.371t，H20.028t，液化氣 0.035t，瓦斯 0.009t。

由此可知，加氫裂化裝置是甲類火災危險裝置，整體屬于重大危險源。生產過程中溫度、壓力大幅度波動并且負荷頻繁變化的情況下會造成設備、管線等附件熱膨脹不均、振動加大而造成密封面泄漏，遇到火源就會發生爆炸。

3 道化學火災、爆炸危險指數法

美國道化學公司提出的物質指數作為系統安全的評價方法，是以工藝過程中物料的火災，爆炸潛在危險性為基礎，結合工藝條件，物料量等因素求取火災、爆炸指數，進而可得出經濟損失的大小，以經濟損失評價生產裝置的安全性，并制定出相應的安全措施，保證生產的安全運行[2]。評價程序見圖2。

圖2 道化學火災、爆炸危險指數法的評價程序Tab.2 Dow Chemical Hazard index assessment routine of fire and exploration

3.1 劃分評價單元

以整個加氫裂化裝置作為評價對象，按照工藝流程、平面布置的原則將對象分成若干個單元進行危險度評價并編制了“危險度評價取值表”[5]，能夠定量地對單元進行固有危險等級劃分。首先將裝置劃分為6個系統31個單元，通過危險源辨識確定危險物質，對各單元的物質、容量、溫度、壓力和操作這五項按規定的四個分段（10、5、2、0）賦分，由分值之和求得各單元危險度分數，16點以上為高度危險（Ⅰ級），列出6個Ⅰ級單元，見表1。

表1 加氫裂化裝置高危單元危險度匯總表Fig.1 Summary sheet of risk factors of high risk unit of hydrocracker

通過危險度評價可以看出，子單元眾多，選取危險度較大的6個重點設備單元：反應進料加熱爐、加氫精制反應器、加氫裂化反應器、反應流出物/進料換熱器，熱高壓分離器以及新氫壓縮機。利用道化學火災爆炸指數法對它們進行評價。

3.2 確定物質系數

物質系數是物質在由燃燒或其他化學反應引起的火災、爆炸過程中釋放能量大小的內在特性[3]，氫是生產階段中多數存在并且具有較大危險潛能的物質。查物質系數確定表得氫（MF=21），根據道化學法混合物質系數原則，選取MF最高的21。

3.3 計算評價結果

由圖2的評價程序[4]計算出F&EI、更換價值、基本 MPPD、C、實際 MPPD、MPDO 及 BI，將數據綜合并繪制出表2。

4 評價結果分析

通過對加氫裂化裝置各單元的評價可以看出，反應進料加熱爐、加氫精制反應器、加氫裂化反應器、熱高壓分離器、新氫壓縮機的危險程度非常高，反應流出物/進料換熱器的危險程度較高。在控制、隔離和防火等方面的安全措施之下，6個評價單元為中等危險程度。該裝置總體處于高危險等級，在現有安全措施下，各單元已達到系統可以接受的危險程度。但如果某些安全措施缺失，其危險程度就會恢復固有等級，必須加強安全生產管理和重點防范。除了擁有完善的安全防護設施外，還必須與良好的職工素質相結合。

表2 加氫裂化裝置工藝單元危險分析匯總表Fig.2 Summary sheet of risk factors analysis of high risk unit of hydrocracker

5 安全對策

（1）防止超溫超壓導致的火災爆炸事故。首先應嚴密監視加氫反應器的溫度變化，當出現異常時，要盡量用多種手段控制溫度，定期對反應器和安全連鎖裝置進行檢驗。其次裝置的安全附件必須齊全、靈活，并加強維護保養。最后在生產中應注意壓力、液面的變化，將這些參數嚴格控制在指標之內。

（2）對設備腐蝕造成的泄露應當重點預防。檢修測厚時對密封面、焊口、管線接口等腐蝕嚴重部位應當特別關注。

（3）防止明火或其他電火花出現。完善動火管理制度，并定期檢測防雷、防靜電設施。生產中隨時檢查防爆設備的完好情況。

（4）不斷改善作業條件和環境。按規定使用防護器具，加強日常監管力度和重點設備的檢查。

（5）提高員工素質。避免因誤操作或操作不及時引起的事故，并且定期進行事故應急救援的演練。

6 結語

運用道化學火災爆炸指數法對加氫裂化裝置的重點設備單元進行了安全評價并提出必要改進措施。在過程中，由于單元危險因素比較復雜，參數取值因人而異，并且指標體系和檢查條款或許存在遺漏，結果受到多方面因素的影響，存在一定局限性。還應通過其它評價方法的綜合使用對重點方面進行分析和研究，實現改善裝置安全狀況的目標。

［1］伍愛友,蔡康旭,宋譯.碳二餾分加氫反應裝置火災爆炸危險性評價［J］.中國安全科學學報,2004,14（7）:90-93.

［2］于雁武,劉玉存,袁俊明.環氧乙烷生產系統的安全性評價［J］.安全與環境學報,2005,5（1）:115-117.

［3］李苗.石化企業火災危險性分析方法的研究［D］.天津:天津大學,2006.

［4］呂瑞彬.石化企業典型裝置安全評價的研究［D］.沈陽:東北大學,2003.

［5］張乃祿,劉燦.安全評價技術［M］.西安:西安電子科技大學出版社,2007.97-108.

［6］GB18218-2000,重大危險源辨識標準［S］.