輕烴改質管線泄漏的風險分析與對策

西團結，王殿明，李 寧，徐金文

(中國化工集團正和集團股份有限公司，山東 東營 257342)

生產高辛烷值汽油的碳四加工工藝主要有碳四聚合形成聚合物(如聚異丁烯)、碳四加甲醇生產甲基叔丁基醚、烷基化、芳構化等[1-3]。由于裝置中存在高溫高壓的危險化學品，因此危險化學品的泄露是風險評價人員關注的重點。陸劍波[4]等人利用定量風險的檢驗(RBI)技術對芳構化工藝進行風險評估，張麗等[5]人對碳四綜合利用項目進行職業病危害控制效果評價，采取的職業病防護設施基本有效，但在相關措施和管理上還需進一步完善。本文利用ALOHA軟件分析了管線法蘭泄漏的場景，研究了常發生泄漏點處于管線法蘭泄漏處時的危險分析。

1 工藝簡介

本文中的輕烴改質工藝是常見的碳四組分芳構化工藝，該工藝是采用加氫焦化石腦油與醚后碳四反應的非臨氫改質技術，產品是高辛烷值汽油組分。輕烴改質工藝技術是以一定比例的輕石腦油和醚后碳四為原料，經過碳四烯烴脫氫環化、選擇性裂解、異構化、芳構化脫氫等一系列復雜反應，達到提高汽油辛烷值的目的。本裝置工藝部分主要由反應部分、吸收解吸、汽油穩定、催化劑再生部分及相應配套公用工程等五部分組成。裝置中風險主要是管線、法蘭、容器、換熱設備等的泄漏，而管線或法蘭的泄漏是該裝置中的重點泄漏監控部位。

2 分析對象及參數

本文分析研究的對象為反應產物/混合碳四換熱器，它是反應器底部流出產物和混合碳四原料來料之間進行換熱的設備。由于存在較大的冷熱溫差變化，加上反應器中流出管線內壓力較高(一般在1.5～1.7MPa)，容易發生泄漏等風險。

ALOHA軟件的輸入參數如下：

(1)地理位置數據：北緯N37°08′、東經E118°25′，海拔7m。

(2)建筑類型：包括密閉空間、周圍無建筑物的敞開空間。

(3)日期時間：設定模擬時間為系統時間。

(4)介質選擇：選擇要研究的化學物質和數據。

物質名稱： BUTANE，分子量：58.12 g/mol。

AEGL-1(60min):5500 ppm

AEGL-2(60min):17000 ppm

AEGL-3(60min):53000 ppm

(5)氣象條件：包括風速、大氣壓、云層覆蓋率、地面溫度等。

風速3.4m/s、WNW、open country、partly cloudy、室外溫度8℃、濕度中。

(6)泄漏裝置設置：包括容器類型、尺寸、充裝量、泄漏尺寸等。

管線DN150、管長30m、管線內介質溫度315℃、壓力1.7MPA。

(7)計算選項：選擇泄漏類型，包括高斯擴散、重氣體擴散等；本文選擇重氣體擴散。

3 計算結果和分析

本文借助ALOHA軟件分別計算了在外界風速為3.4m/s等前提條件不變的情況下，在換熱管線DN150、管長30m 管線內介質壓力為1.7MPa，溫度為315℃時，出現泄露后場景的后果分析。

3.1 毒氣擴散影響

如果泄露不計算發生著火的情況，僅計算毒氣擴散時的影響。毒氣區域如圖1所示，根據ALOHA模式的結果來看，有毒區域為泄漏點下方向39m內、較危險區域為39～77m，一般危險距離為77～157m，安全距離為157m以外。

圖1 泄露后毒氣擴散影響

3.2 蒸汽云易燃影響

如果管線發生泄露，極易形成蒸汽云。計算發生著火的容易發生燃燒區域。如圖2所示，根據ALOHA模式的結果來看，極易發生燃燒的區域在泄漏點下風向最遠距離為150m、較危險區域為150～479m。

圖2 泄露后易燃燒區域分布

圖3 泄露后熱輻射危險區域

3.3 噴射火熱輻射影響

如果管線發生泄露，立即燃燒，形成噴射火，計算發生噴射火的情況熱輻射影響的區域。如圖2所示，根據ALOHA模式的結果來看，熱輻射危險區域最嚴重的為泄漏點下方向48m內的、較危險區域為48～67m，一般危險距離為67～104m。

4 應急處置

4.1 機械完整性管理

因該項目主要物料是輕油、碳四等易燃危險化學品，當出現泄露時，排放而導致易燃氣體逸出或者空氣滲入容器內，遇到火源就很容易發生燃燒和爆炸，因此必須預防介質出現泄露。設備、容器及機泵上的壓力表，必須定期檢查，正常操作中必須時刻注意溫度、壓力的變化，嚴防超溫、超壓。注意設備的維護保養，定期進行巡檢，防止因設備腐蝕而引起可燃氣體泄漏。裝置內不許向污水井排放燃料氣、汽油等易燃易爆物。增設安全儀表系統(SIS)和緊急切斷閥；在可燃氣體管道上裝有阻火器，防止發生回火。

4.2 事故應急處置

出現泄漏后的事故現象一般出現火光，如果劇烈則有爆炸聲音。通過室內DCS監控和室外定期巡檢及時發現。當容器、冷換設備等發生泄漏時，立即采取切斷著火設備與其他系統的聯系(一般是閥門)，并將該設備由安全閥副線泄壓。用消防水掩護附近的其他設備，防止其超溫、超壓后再次發生爆炸，使次生事故擴大。

打火警電話，報告著火部位和詳細情況。由專人立即通知車間、生產部門、安全部門。在消防車未到之前，立即用附近的消防蒸汽和干粉滅火器滅火。為了撲滅初始燃燒的火焰，手提式滅火器應放置在明顯位置，選用化學干粉劑；消防水應有效地保持靠近火源的容器使之冷卻，火災報警按鈕操作臺必須安裝在裝置周圍的重要場地。火勢控制不住時，聽從指揮，組織人員撤離。

5 結論

輕烴改質工藝是碳四組分綜合利用的一項技術，本文通過利用ALOHA軟件分析了管線法蘭泄漏的毒氣擴散、蒸汽云易燃、噴射火熱輻射等不同場景，并針對危險距離進行危險分析，最后給出了設備完整性和事故應急處置的要點，為裝置的安全平穩運行提供了應急預防和可靠保障。