氯乙烯生产装置危险性分析_李畅

文章编号:1673-193X(2007)-05-0116-03
氯乙烯生产装置危险性分析
李 畅
(沈阳建筑大学土木工程学院,沈阳 110168)
摘 要:电石法制氯乙烯生产装置涉及到乙炔、氯化氢、氯乙烯等众多的易燃、易爆、有毒物质,反应条件苛刻,系统一旦失控,极易发生火灾、爆炸、中毒等重大事故。

因此,对氯乙烯生产装置进行危险性分析具有重要的意义。

本文采用危险性和可操作性研究及故障类型影响分析方法分别对氯乙烯生产装置工艺过程及设备的危险性进行了分析,找出了可能引发系统失控的工艺偏离及原因,并提出了控制措施。

关键词:氯乙烯生产装置;危险性分析;危险性和可操作性研究;故障类型影响分析中图分类号:X91314 文献标识码:A
Risk analysis of chloroethylene reaction devices
LI Chang
(Department of Safety Engineering,College of Civil Engineering ,Shenyang Jianzhu University,
Shenyang 110168,China)
Abstract:During the production of chloroethylene,reac tive condition must be controlled stric tly because the ma terial can easily lead to major accidents such as fire,explosion and so on.Therefore.it is important to analyze the risk of
chloroethylene reaction devices.In this article,the risk was analyzed separately by HAZOP and FME A,and the danger -ous runa way of reactive condition and its factors were identified.Finally some suggestions were proposed for the factors.Key words:chloroethylene reaction devices;risk analysis;HAZOP;FME A
收稿日期:2007-05-22
1 引言
氯乙烯是生产PVC 塑料的重要原料。

工业上常采用乙炔气相加成氯化氢的方法生产氯乙烯。

由于氯乙烯的生产过程涉及乙炔、氯化氢、氯乙烯、氯气等多种易燃、易爆及强腐蚀性气体,反应条件苛刻,一旦反应失控或管线泄漏,极易发生火灾、爆炸或中毒事故,后果极为严重。

国内外关于氯乙烯生产装置的事故案例很多,造成严重的人员伤亡和经济损失[1]
,分析氯乙烯生产装置的危险性,找出可能导致反应失控或管线泄
漏的不安全因素,并提出控制措施,对于预防和减少
事故发生,促进生产过程的本质安全化具有重要的意义。

2 生产工艺
乙炔气体与氯化氢在催化剂氯化汞的作用下合成氯乙烯单体[2]。

乙炔气体经冷凝器除水后与氯化氢气体进入混合器。

混合气体经盐水冷却器脱水后,经酸雾捕集器、预热器,自第一组转化器上部进入充填有氯化汞/活性炭触媒(旧触媒)的列管,然后进入填充有新触媒的第二组转化器。

生成的粗氯乙烯气体进入充填活性炭的除汞器,脱除氯化汞蒸气之后,进入气柜,反应方程式如下:
第3卷 第5期
2007年10月
中国安全生产科学技术
Journal of Safety Science and Technology
Vol.3 No.5 Oct.2007
C2H2+HCl y C2H3Cl
3分析方法
危险性与可操作性研究应用系统审查的方法审查新设计或已有工厂的生产工艺和工程图,以评价因装置、设备个别部分的误操作或机械故障引起的潜在危险,并评价对整个工厂的影响。

该方法通过设想生产工艺的每一部分可能发生的与正常操作相违背的偏离,分析造成偏离的不正常的原因和偏离引起的不利的后果,从而辨识出装置及工艺过程中存在的危险;根据危险带来的后果,明确系统中的主要危险[3]。

氯乙烯生产装置的生产过程中存在着混合器、转化器等众多的设备和管线,它们在系统的运行过程中由于设计缺陷、承受的负荷变化,本身可靠性等因素的影响,不可避免地会发生故障。

其中,设备故障往往是物料泄漏、系统工艺参数发生变化、设备破裂的诱发因素。

因此,可以采用故障类型和影响分析方法辨识氯乙烯生产装置各单元中主要设备的危险性,可为预先采取控制措施提供依据。

4氯乙烯生产装置危险性分析[4~6]
411危险性与可操作性研究
在获得氯乙烯生产装置管道仪表图、工艺流程图、生产操作规程(包括各工艺过程的控制点,异常情况及原因)等必要的资料之后,应用危险性和可操作性研究方法对该单元工艺过程的危险性分别进行分析。

经研究,将氯乙烯生产装置划分工作节点:(1)混合器前的乙炔进气管线;(2)混合器前的氯化氢进气管线;(3)混合器;(4)一段石墨冷却器;(5)二段石墨冷却器;(6)旋风分离器;(7)酸雾过滤器;
(8)预热器;(9)转化器;(10)除汞器。

对各节点逐次进行HAZ OP分析,结果见表1部分。

表1转化器HAZOP分析
偏差原因后果安全保护
转化器(设计工艺指标:反应温度80~180e)
较低+温度预热器预热效果差乙炔反应不完全,转化率低,可能生成乙炔
汞发生爆炸
1.转化器设有三个温度监
测点
2.设有防爆膜
较高+温度11冷却水进水管道阀门因故障
部分关闭
21冷却水温度高
11乙炔转化率增加,副产物也随之增多,热
量如不能及时移走,可能引起反应器内局部
过热
21高温会破坏触媒的结晶表面,造成氯化汞
升华
31反应温度高会使合成气中高沸物沉积,掩
盖触媒的活性表面
同上
较低+空速乙炔、氯化氢的进气压力小反应物和催化剂的接触时间下降,致使乙炔
的转化率降低
同上
较高+空速乙炔、氯化氢的进气压力大乙炔的转化率提高,高沸点副产物的生成量
也增多,致使反应的选择性下降
同上
对氯乙烯生产装置进行危险性与可操作性研究,结论如下:
氯乙烯生产装置的主要危险为混合器、转化器的爆炸,管路、设备的腐蚀。

可能引发混合器爆炸的主要偏离有:伴随+杂质(混合器前的氯气管道含氯)、较高+混合器温度。

可能引发转化器爆炸的主要偏离有:较高+氯气流量、无(较少)+氯化氢流量、较低(较高)+转化器温度。

此外,除汞器中升华的汞如未被完全除去,转化器中未反应完全的乙炔可能和升华的氯化汞在后续单元中发生爆炸。

本单元中涉及到大量氯化氢气体,氯化氢溶于水生成盐酸,具有强腐蚀性,会对管路及设备造成严
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重腐蚀。

412设备的危险性分析
氯乙烯生产装置中设备和设施的危险性主要是由于设备被腐蚀或自身有缺陷而导致气体泄漏或误操作,其危险性具体分析见表2所示。

表2氯乙烯生产装置故障类型和影响分析
设施或元件故障
模式
故障的影响
危险
程度
故障发
生概率
故障的识别
风险削
减措施
混合器
蚀漏转化器压力下降大10-4
漏气噪声
压力下降
检修
列管堵塞系统阻力升高,流量提不上来大10-4流量提不上来巡检、安全装置
冷却器泄漏乙炔、氯化氢混合器外泄大10-4流量降低
可燃气体报警器报警
停车检修
预热器泄漏催化剂中毒大10-4乙炔转化率低停车检修
转化器
蚀漏转化器压力下降大10-4
漏气噪声
压力下降
停车检修列管堵塞系统阻力升高,流量提不上来大10-4流量提不上来停车检修
气柜出现裂纹泄漏大10-4观察检修
钟罩变形气柜破裂大10-4观察巡检、安全装置
5结论及建议
对氯乙烯生产装置进行危险性分析,可知系统在运行过程中存在着大量的危险、有害因素,可能引起火灾、爆炸、中毒等重大事故。

根据上述分析结果,提出如下建议[7]:
(1)提高生产过程的自动化水平,严格控制反应条件,如反应温度、压力,加料速度,液面,物料纯度、混合比等,防止出现超温、超压等异常现象。

对可能发生偏离或热爆炸的反应单元应严格控制,及时调整工艺过程发生的参数,使之处于较稳定的状态。

(2)选用高质量的生产设备,设备应有足够的承受能力和气密性。

(3)选用高可靠度的仪表、阀门及零部件并及时更新维护。

采取隔离措施,防止仪表信号线因信号干扰而失真。

(4)设备应配备必要的安全防护系统,采用完善的参数越限报警和自动联锁系统,有效减少系统的危险性。

(5)对有危险物质泄漏的场所,设置必要的自动监测装置,并加强通风换气。

(6)有腐蚀危险的管道、设备应做好防腐保护,尽量进少高强度的温度、压力负荷冲击。

(7)加强对设备、管道、阀门及整个生产系统的检查,防止物料的跑冒滴漏及飞扬,搞好清洁及安全生产。

(8)加强对各项安全措施的检查和维护。

参考文献
[1]路安华,崔政斌.企业安全教育培训题库[M].北京:化
学工业出版社,2005
[2]崔克清.化工过程安全工程[M].北京:化学工业出版
社,2002
[3]陈宝智.系统安全评价与预测[M].北京:冶金工业出
版社,2005
[4]国家安全生产监察管理局.危险化学品安全评价[M].
北京:中国石化出版社,2003
[5]蒋军成,郭振龙.工业装置安全卫生预评价方法[M].
北京:化学工业出版社,2004
[6]Faisal I.Khan,S.A.Abbasi.Risk amalysis of a typical
chemical indus try using ORA procedure[J].Loss prevention in the process industries,2002,(14):43~59
[7]王京红.石油化工装置管道系统的泄漏和预防[J].现
代化工,2002,(9):86~89
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