间苯二甲酸装置火灾爆炸危险性分析
来源：安全管理网 【考试大：中国教育考试第一门户】2012年9月25日
摘要：运用美国道化学公司（DOW）火灾爆炸危险指数法（七版），对中国石油北京燕山分公司化工八厂间苯二甲酸（PIA）装置的火灾爆炸危险性进行了分析评价，结合评价结果给出采取的对策和措施，以降低生产装置的危险性。
中国石化北京燕山分公司（以下简称燕化公司）间苯二甲酸装置（以下简称PIA装置）采用间二甲苯为原料，醋酸为溶剂进行间二甲苯氧化制成粗间苯二甲酸，然后进行加氢去除杂质，还原中间产物形成精间苯二甲酸。生产具有较大火灾、爆炸危险性，生产环境恶劣，设备腐蚀严重，装置工艺复杂，生产连续性强，该装置先后进行多次改造，曾经发生过一次爆炸事故，造成一人死亡，存在潜在的安全风险。本文采用道化公司（DOW）火灾爆炸危险指数法对该装置进行分析，评价该生产装置的火灾爆炸危险度等级，事故发生的可能因素，并提出有效的防范措施。
主要工艺流程见图1
氧化料仓内的粗间苯二甲酸下到JD-101（再打浆罐）用水做溶剂进行配料，用高速泵输送经过5个加热器，JE-101A/B/C/D/E经JD-201（溶解器），使粗间苯二甲酸完全溶于水中。进入加氢反应器JR-202，从反应器出来经过5个结晶器，降温降压，经一级离心机JM-401A/B分离，精间苯二甲酸进入干燥机，干燥的精间苯二甲酸产品送到精制料仓JF-501A/B。
运用道化学公司火灾，爆炸危险指数评价方法（七版）进行危险分析。
根据间苯二甲酸装置的布局情况及生产工艺流程特点，以及设备位置和相互关系，将该装置划分为以下6个单元分别进行评价：①罐区单元；②氧化反应单元；③IA产品回收单元；④溶剂回收单元；⑤加氢反应单元；⑥PIA产品回收单元。
因本装置在正常操作阶段危险性最大，所以对各装置进行评价的评价状态确定为装置正常生产时的状态。
下面以氧化反应单元为例来说明评价过程。
氧化反应单元主要包括间二甲苯原料及醋酸、催化剂、促进剂、空气，按混合物的物质系数系统选取，将组成大于5%，且最具危险性的物质间二甲苯的物质系数作为该单元的物质系数MF=16。
2.3.2.1一般工艺危险系数（F1）
氧化反应是中等放热反应，故系数选定为0.5。
催化剂配置为人工配置催化剂，故系数选定为0.5。
生产装置周围有紧急救援车辆的通道，整个操作区面积大于925m2，但其反应部分通道不符合规范要求，未形成环形通道，故系数选定为0.35。
装置单元内设有围堰以防止泄漏液流到其它区域，但堤坝内所有设备露天放置，故系数选定为0.5。
2.3.2.2特殊工艺危险系数（F2）
二甲苯为毒性物质，物质毒性系数（NH）=2，故危险系数为0.4。
只有当仪表或装置失灵时，工艺设备或贮罐才处于燃烧范围内或其附近，故危险系数为0.3。
因操作压力＜6895kPa，间二甲苯是闪点低于60℃的易燃可燃液体，查“易燃、可燃液体的压力危险系数图”可得危险系数为0.3。
根据所储存物质总量乘以燃烧热，间二甲苯闪点＜37.8℃，查“工艺中的液体和气体的危险系数图”，可得危险系数为1.0。
因反应单元设备采用钛材，所以腐蚀速率＜0．127mm／a，故取危险系数为0．10。
反应系统在生产时，泵、压缩机和法兰连接处会产生正常的一般泄漏，故取危险系数为0.30。
该反应系统转动设备包括空压机，空压机功率＞600马力，故取危险系数为0.5。
2.3.2.3单元工艺危险系数（F3）的确定
2.3.3求单元火灾爆炸指数（F EI）
根据道化学（DOW）七版危险等级划分标准，本单元火灾爆炸危险程度属于“很大”。
2.3.4.1工艺控制补偿系数（C1）
本单元由事故应急电源，能从正常状态自动切换到应急状态，补偿系数取0.98。
本单元设备有防爆膜，反应单元有防爆墙，故取补偿系数为0.98。
在紧急情况下有停车系统，空压机系统有振动仪，振动值大的情况下可以使设备停车。故取补偿系数为0.96。
设置了在线计算机控制，以帮助操作者，具有失效保护功能，补偿系数取0.93。
根据操作规程的完善程度，计算后系数为0.91。
定期开展“环境、健康、安全和损失预防审查”危险分析，故取补偿系数为0.96。
2.3.4.2物质隔离补偿系数
单元备有遥控的切断阀，以便在紧急情况下迅速地将储罐、容器及主要输送管线隔离，则取补偿系数0.98。
备用贮槽能安全地直接接受单元内的物料，而且备用贮槽安置在单元外，则系数为0.96。
c）排污系统
d）联锁装置
以上各系数相乘得物质隔离措施补偿系数C2=0.839。
a）泄漏检测装置
b）钢制结构
c）消防水供应
d）特殊灭火系统
e）手提式灭火器/水枪
以上各系数相乘得防火措施补偿系数C3=0.749。
C=C1×C2×C3=0.47
F EI=MF×F3×C=16×8×0.47=60.16
3火灾爆炸危险指数计算结果及分析
3.2结果分析
b）从一般工艺危险性分析，整个装置在消防通道和泄漏物排放方面不够完善，应采取积极有效的措施，改善消防通道和排污设施，提高装置处理紧急事故能力。
d）精制反应单元采用氢气作为还原剂进行反应，氢气对设备腐蚀性较强，另外氢气操作危险性大，一旦泄漏就会产生火灾爆炸。
f）装置经常需要采用氢氧化钠清洗设备和清堵物料管线，在清理管线和设备时会有带压的情况，拆卸管线和设备后会喷溅出碱液造成人身伤害。
h）催化剂的配置还采用人工添加配置，应采用自动化装置来进行配置。
4.对策措施
b）在退料过程中要禁止进空气，用氮气作为提压气体进行退料处理。
d）对压力容器和管线要定期检测，掌握设备缺陷和腐蚀情况，及早做出判断，对设备进行监护或更换设备。
f）定期修订、完善应急事故预案，定期组织职工对事故预案进行演练，保证事故状态下能够正确、及时的处理。
1）中国石油化工集团公司安全与环保监督局.石油化工安全工程【M】.北京：中国石化出版社，1998
3）间苯二甲酸装置工艺技术规程【M】.北京：2009
HC-101空气压缩机HE-101中间冷却器HM-501一级离心机HM-502二级离心机HD-210催化剂中间储罐HD-501二级离心机进料罐HG-202溶剂泵
HD-403第三结晶器HG-205BST计量泵HG-403一级离心机进料泵HG-501二级离心机进料泵HG-602汽提塔进料泵HG-400PX吸收塔回流泵
图二工艺流程（精制单元）
表一各单元火灾爆炸危险指数计算结果
摘要：运用美国道化学公司（DOW）火灾爆炸危险指数法（七版），对中国石油北京燕山分公司化工八厂间苯二甲酸（PIA）装置的火灾爆炸危险性进行了分析评价，结合评价结果给出采取的对策和措施，以降低生产装置的危险性。
中国石化北京燕山分公司（以下简称燕化公司）间苯二甲酸装置（以下简称PIA装置）采用间二甲苯为原料，醋酸为溶剂进行间二甲苯氧化制成粗间苯二甲酸，然后进行加氢去除杂质，还原中间产物形成精间苯二甲酸。生产具有较大火灾、爆炸危险性，生产环境恶劣，设备腐蚀严重，装置工艺复杂，生产连续性强，该装置先后进行多次改造，曾经发生过一次爆炸事故，造成一人死亡，存在潜在的安全风险。本文采用道化公司（DOW）火灾爆炸危险指数法对该装置进行分析，评价该生产装置的火灾爆炸危险度等级，事故发生的可能因素，并提出有效的防范措施。
主要工艺流程见图1
氧化料仓内的粗间苯二甲酸下到JD-101（再打浆罐）用水做溶剂进行配料，用高速泵输送经过5个加热器，JE-101A/B/C/D/E经JD-201（溶解器），使粗间苯二甲酸完全溶于水中。进入加氢反应器JR-202，从反应器出来经过5个结晶器，降温降压，经一级离心机JM-401A/B分离，精间苯二甲酸进入干燥机，干燥的精间苯二甲酸产品送到精制料仓JF-501A/B。
运用道化学公司火灾，爆炸危险指数评价方法（七版）进行危险分析。
根据间苯二甲酸装置的布局情况及生产工艺流程特点，以及设备位置和相互关系，将该装置划分为以下6个单元分别进行评价：①罐区单元；②氧化反应单元；③IA产品回收单元；④溶剂回收单元；⑤加氢反应单元；⑥PIA产品回收单元。
因本装置在正常操作阶段危险性最大，所以对各装置进行评价的评价状态确定为装置正常生产时的状态。
下面以氧化反应单元为例来说明评价过程。
氧化反应单元主要包括间二甲苯原料及醋酸、催化剂、促进剂、空气，按混合物的物质系数系统选取，将组成大于5%，且最具危险性的物质间二甲苯的物质系数作为该单元的物质系数MF=16。
2.3.2.1一般工艺危险系数（F1）
氧化反应是中等放热反应，故系数选定为0.5。
催化剂配置为人工配置催化剂，故系数选定为0.5。
生产装置周围有紧急救援车辆的通道，整个操作区面积大于925m2，但其反应部分通道不符合规范要求，未形成环形通道，故系数选定为0.35。
装置单元内设有围堰以防止泄漏液流到其它区域，但堤坝内所有设备露天放置，故系数选定为0.5。
2.3.2.2特殊工艺危险系数（F2）
二甲苯为毒性物质，物质毒性系数（NH）=2，故危险系数为0.4。
只有当仪表或装置失灵时，工艺设备或贮罐才处于燃烧范围内或其附近，故危险系数为0.3。
因操作压力＜6895kPa，间二甲苯是闪点低于60℃的易燃可燃液体，查“易燃、可燃液体的压力危险系数图”可得危险系数为0.3。
根据所储存物质总量乘以燃烧热，间二甲苯闪点＜37.8℃，查“工艺中的液体和气体的危险系数图”，可得危险系数为1.0。
因反应单元设备采用钛材，所以腐蚀速率＜0．127mm／a，故取危险系数为0．10。
反应系统在生产时，泵、压缩机和法兰连接处会产生正常的一般泄漏，故取危险系数为0.30。
该反应系统转动设备包括空压机，空压机功率＞600马力，故取危险系数为0.5。
2.3.2.3单元工艺危险系数（F3）的确定
2.3.3求单元火灾爆炸指数（F EI）
根据道化学（DOW）七版危险等级划分标准，本单元火灾爆炸危险程度属于“很大”。
2.3.4.1工艺控制补偿系数（C1）
本单元由事故应急电源，能从正常状态自动切换到应急状态，补偿系数取0.98。
本单元设备有防爆膜，反应单元有防爆墙，故取补偿系数为0.98。
在紧急情况下有停车系统，空压机系统有振动仪，振动值大的情况下可以使设备停车。故取补偿系数为0.96。
设置了在线计算机控制，以帮助操作者，具有失效保护功能，补偿系数取0.93。
根据操作规程的完善程度，计算后系数为0.91。
定期开展“环境、健康、安全和损失预防审查”危险分析，故取补偿系数为0.96。
2.3.4.2物质隔离补偿系数
单元备有遥控的切断阀，以便在紧急情况下迅速地将储罐、容器及主要输送管线隔离，则取补偿系数0.98。
备用贮槽能安全地直接接受单元内的物料，而且备用贮槽安置在单元外，则系数为0.96。
c）排污系统
d）联锁装置
以上各系数相乘得物质隔离措施补偿系数C2=0.839。
a）泄漏检测装置
b）钢制结构
c）消防水供应
d）特殊灭火系统
e）手提式灭火器/水枪
以上各系数相乘得防火措施补偿系数C3=0.749。
C=C1×C2×C3=0.47
F EI=MF×F3×C=16×8×0.47=60.16
3火灾爆炸危险指数计算结果及分析
3.2结果分析
b）从一般工艺危险性分析，整个装置在消防通道和泄漏物排放方面不够完善，应采取积极有效的措施，改善消防通道和排污设施，提高装置处理紧急事故能力。
d）精制反应单元采用氢气作为还原剂进行反应，氢气对设备腐蚀性较强，另外氢气操作危险性大，一旦泄漏就会产生火灾爆炸。
f）装置经常需要采用氢氧化钠清洗设备和清堵物料管线，在清理管线和设备时会有带压的情况，拆卸管线和设备后会喷溅出碱液造成人身伤害。
h）催化剂的配置还采用人工添加配置，应采用自动化装置来进行配置。
4.对策措施
b）在退料过程中要禁止进空气，用氮气作为提压气体进行退料处理。
d）对压力容器和管线要定期检测，掌握设备缺陷和腐蚀情况，及早做出判断，对设备进行监护或更换设备。
f）定期修订、完善应急事故预案，定期组织职工对事故预案进行演练，保证事故状态下能够正确、及时的处理。
1）中国石油化工集团公司安全与环保监督局.石油化工安全工程【M】.北京：中国石化出版社，1998
3）间苯二甲酸装置工艺技术规程【M】.北京：2009
HC-101空气压缩机HE-101中间冷却器HM-501一级离心机HM-502二级离心机HD-210催化剂中间储罐HD-501二级离心机进料罐HG-202溶剂泵
HD-403第三结晶器HG-205BST计量泵HG-403一级离心机进料泵HG-501二级离心机进料泵HG-602汽提塔进料泵HG-400PX吸收塔回流泵
图二工艺流程（精制单元）
表一各单元火灾爆炸危险指数计算结果
——作者：张新
来源:考试大-安全评价师责编:mawei评论纠错
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