石油化工工艺防火

第四章石油化工工艺防火第一节石油化工的基本特点石油化工工艺流程图一、石油化工的基本特点原油的脱盐、脱水又称预处理。从油田送往石油化工炼油厂的原油往往含盐（主要是氯化物）、带水（溶于油或呈乳化状态），可导致设备的腐蚀，在设备内壁结垢和影响成品油的组成，需在加工前脱除。常用的办法是加破乳剂和水，使油中的水集聚，并从油中分出，而盐份溶于水中，再加以高压电场配合，使形成的较大水滴顺利除去。常减压蒸馏初馏塔常压塔减渣(催化、焦化)减压塔煤油柴油加氢裂化催化裂化原油加热炉加热炉根据原油中各组份的沸点不同，将混合物切割成不同沸点的“馏份”。根据压力越低油品沸点就越低的特性，采用抽真空的方法，使加热后的常压重油在负压条件下进行分馏。一、石油化工的基本特点常压蒸馏和减压蒸馏常压蒸馏和减压蒸馏习惯上合称常减压蒸馏，常减压蒸馏基本属物理过程。原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油品（称为馏分），这些油有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂，相当大的部分是后续加工装置的原料，因此，常减压蒸馏又被称为原油的一次加工。包括三个工序：原油的脱盐、脱水、常压蒸馏、减压蒸馏。一、石油化工的基本特点催化裂化催化裂化是在热裂化工艺上发展起来的。是提高原油加工深度，生产优质汽油、柴油最重要的工艺操作。原料范主要是原油蒸馏或其他炼油装置的350~540℃馏分的重质油，催化裂化工艺由三部分组成：原料油催化裂化、催化剂再生、产物分离。催化裂化所得的产物经分馏后可得到气体、汽油、柴油和重质馏分油。有部分油返回反应器继续加工称为回炼油。催化裂化操作条件的改变或原料波动，可使产品组成波动。反应器分馏系统稳定系统取热器催化裂化装置液化气汽油柴油去加氢精制油浆(焦化)原料主风烟机在催化剂的作用下，大分子变成小分子，一部分缩合成焦炭。催化剂上的焦炭经烧焦恢复活性，在系统内循环使用。再生器一、石油化工的基本特点催化重整催化重整（简称重整）是在催化剂和氢气存在下，将常压蒸馏所得的轻汽油转化成含芳烃较高的重整汽油的过程。如果以80~180℃馏分为原料，产品为高辛烷值汽油；如果以60~165℃馏分为原料油，产品主要是苯、甲苯、二甲苯等芳烃，重整过程副产氢气，可作为石油化工加氢操作的氢源。重整的反应条件是：反应温度为490~525℃，反应压力为1~2兆帕。重整的工艺过程可分为原料预处理和重整两部分。一、石油化工的基本特点加氢裂化在高压、氢气存在下进行，需要催化剂，把重质原料转化成汽油、煤油、柴油和润滑油。加氢裂化由于有氢存在，原料转化的焦炭少，可除去有害的含硫、氮、氧的化合物，操作灵活，可按产品需求调整。产品收率较高，而且质量好。换热系统加氢裂化、加氢精制装置反应器煤油柴油原料低分高分分馏塔氢气汽油去重整尾油加热炉加氢裂化原理：在催化剂作用下，烃类和非烃化合物加氢转化。烷烃、烯烃进行裂化、异构化和少量环化反应；多环化物最终转化为单环化物。加氢精制原理：对馏份油进行脱硫、脱氮、脱氧、脱金属和沥青等杂质及对烯烃、芳烃的加氢饱和，从而来改善油品的气味、颜色和安定性，提高油品的质量。一、石油化工的基本特点延迟焦化它是在较长反应时间下，使原料深度裂化，以生产固体石油焦炭为主要目的，同时获得气体和液体产物。延迟焦化用的原料主要是高沸点的渣油。延迟焦化的主要操作条件是：原料加热后温度约500℃，焦炭塔在稍许正压下操作。改变原料和操作条件可以调整汽油、柴油、裂化原料油、焦炭的比例。二、石油化工的建筑结构特点石油化工的平面布局、建筑设计是根据其生产性质、生产工艺流程和生产安全的要求而决定的。石油化工生产装置区均系框架式结构的露天式建筑，建(构)筑物与生产装置连成为一个整体，占地的空间较大，生产操作的平台比较窄，环塔的登高梯只能单人通行，建筑物的构件和生产装置大多是使用的金属材料，发生火灾时，其耐火性能降低。建筑特点框架式结构的露天式建筑建(构)筑物与生产装置连成为一个整体石油化工的生产装置主要是由炉、塔、罐、泵、管道、阀门和仪表等组成。随着科学技术的发展，石油化工的年生产能力越来越大，其生产装置也在向更高、更大的方向发展，生产设备、管道、阀门增多，相互间更加密集、间距在缩小。一旦发生火灾，火势蔓延速度极快，在很短的时间内便可形成为立体、大型并难以控制扑灭的火灾。生产装置特点石油化工的生产装置特点炉高大的常减压反应塔石油化工的生产装置特点大型油罐区管道纵横交错第一节蒸馏装置炼油生产就是把从地下开采出来的原油加工制成各种石油产品的总过程。石油经过炼制和进一步加工制成的产品大致分为四类：燃料油，如汽油、煤油、柴油等；润滑油，如机油、锭子油、汽缸油等；石蜡、沥青、焦炭；化工原料，如乙烯、丙烯、各种芳香烃等。常减压蒸馏装置一、石油组分及炼油工艺流程方案（一）石油组分从地下开采出来的未经加工的石油，即原油，是烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃等多种液态烃的混合物。其主要成分是碳和氢两种元素，分别占83％～87％和11％～14％；还含有少量的硫、氧、氮和微量的磷、砷、钾、钠、钙、镁、镍、铁等。同一沸点范围的馏分，可因目的不同而加工成不同的产品。（二）炼油工艺流程方案根据所加工原油的性质和所要求的产品不同，炼油工艺流程方案大体上可分为4种类型。(1)燃料型。(2)燃料一润滑油型。(3)燃料一化工型。(4)燃料一润滑油一化工型。二、石油馏分石油加工的第一步是初步的分馏(初馏)，即按照石油组分沸点的差别，使混合物分离馏出。通常把石油按一定沸点范围“切割”成几个“馏分”，如汽油馏分(40～200℃)、煤油馏分(175～325℃)、柴油馏分(280～365℃)、润滑油馏分(350～520℃)等。为了统一称呼，称低于200℃的为汽油馏分或低沸点馏分，200～350℃的为煤、柴油馏分或中间馏分，350～500℃左右的为润滑油馏分或高沸点馏分。石油产品的火灾爆炸危险性随着馏分的增高和馏分中正构烷烃的增加而降低。三、炼油生产装置火灾危险性分类在炼油生产过程中，有易燃易爆、有毒有害的原料、中间产品和产品，有高温、高压或负压操作，生产连续化、自动化、立体化，油、气、火、电交织在一起，管道纵横、塔罐成群，容易发生火灾爆炸事故，引起“连锁反应”，导致生产连锁破坏，使整个工段、车间，甚至全厂停产，造成惨重损失。四、蒸馏装置电脱盐和常减压蒸馏是炼油生产的第一道工序，可以从原油直接得到各种燃料油（汽油、煤油、轻柴油和重柴油）和润滑油馏分。其主要生产过程可分为电脱盐初馏、常压蒸馏和减压蒸馏（燃料油，沥青等）三个部分。五、火灾爆炸危险点（一）电脱盐罐在电脱盐脱水过程中，有高温热油，使用高电压(15～35kV)、高电场强度的电器装置，如果设备泄漏或者脱盐脱水罐内未充满原油而存有空气就启动高压电源或者高压电器绝缘不良或电场强度超过一定值使绝缘击穿，可导致爆炸火灾。（二）加热炉（1）加热炉是采用明火对炉管内的原料进行加热。炉管泄漏可导致火灾。（2）常压炉和减压炉的出口转油线泄漏可导致火灾。（3）燃料控制系统故障可导致火灾。（4）燃料气带液可导致火灾。常压塔初馏塔(1)两塔的主要火险问题是塔顶、馏出线和冷凝冷却系统，容易发生腐蚀穿孔，造成漏油起火。(2)初顶、常顶回流罐，生产中盛装汽油，因回流量大，如液面失控易造成满罐溢出而带来火灾爆炸危险。(3)原油带水导致冲塔事故，可能导致火灾。（四）减压塔减压塔(1)塔内处于负压且塔内原油温度都超过其自燃点，如果与塔相连的法兰、放空阀等不严密，外部空气就会进入，与塔内油气形成爆炸混合物而发生爆炸火灾。(2)塔底液面过高，高温重油在塔底停留时间过长，会裂化结焦、堵塞出口管，造成冲塔着火事故。六、机泵、管带区(1)热油泵输送高温热油，如果密封嗤开，将会自燃起火。(2)由于原油中含硫、含酸、含金属，加工过程中会发生较强的腐蚀，在不同的部位有不同形式的腐蚀，易发生腐蚀穿孔和减薄，导致火灾事故。(3)高温重质油部位排凝、放空或采样时，如果操作不当，容易发生大量油料喷出自燃着火事故。三、石油化工的火灾特点石油化工发生火灾，一般说来，火情都比较复杂，常常伴随爆炸，出现立体、大面积、多火点、复燃、复爆等多种燃烧形式，往往会造成惨重的人员伤亡和巨大的经济损失。了解和掌握石油化工装置的火灾特点，是成功扑灭石化装置火灾的前提。三、石油化工的火灾特点石油化工发生火灾以后，物料的燃烧速度是很快的，常常是在很短的时间内就可能使整个装置区、整个车间成为一片火海，燃烧非常猛烈。石油化工火灾的燃烧物质大多是可燃气体、易燃可燃液体，而且处于高温、高压状态下，如有跑冒滴漏遇着火源时，便会瞬间形成大范围火灾，扑救十分困难。例如，易燃可燃液体火灾，火焰沿燃烧液体表面的蔓延速度可达0.5－2m/s，可见其蔓延速度是很快的，燃烧极其猛烈。一、燃烧的猛烈性(一)可燃气体化学性爆炸由于生产装置出现跑、冒、滴、漏，使可燃气体或易燃可燃液体等物料从管道的连接部位、阀、塔、釜等设备的破裂处泄漏出来，其可燃蒸气与空气形成混合气体，达到爆炸极限时，遇到着火源即发生化学性爆炸，其爆炸威力是很大的，即爆炸时产生的冲击波、高热会破坏生产设备，导致火势迅速蔓延扩大，有时会造成人员伤亡。二、爆炸破坏性三、石油化工的火灾特点三、石油化工的火灾特点案例1：1997年6月27日21时30分，位于北京东南通州区的北京化工集团有限公司东方化工厂，灌装轻柴油时，开错阀门，导致满罐的石脑油外溢，遇火源发生爆炸而引起火灾，这次爆炸火灾造成9人死亡，39人受伤，直接经济损失1.17亿元。二、爆炸破坏性案例2：1998年3月5日下午，西安市煤气公司液化石油气管理所贮量为400立方米11号球形贮罐下部的排污阀上部法兰密封局部失效，造成大量的液化石油气泄漏，在罐区达到爆炸极限，引起化学爆炸。三、石油化工的火灾特点(二)设备物理性爆炸石油化工生产装置发生物理性爆炸并导致火灾的事例时有发生。高温、高压设备发生爆炸，通常是由于装置内部的可燃气体或液体物料体积膨胀所造成的结果。如操作失误，造成设备超温超压；火灾时，反应装置长时间被高温的火焰烧烤，使装置内部的温度升高，压力增大，当内部压力超过生产装置的耐压强度时，造成生产装置发生物理性爆炸，促使火势蔓延扩大或引发化学性爆炸，其危害是十分严重的。二、爆炸破坏性三、石油化工的火灾特点1997年6月27日21时30分，位于北京东南通州区的北京化工集团有限公司东方化工厂，由于误操作引起化学爆炸火灾，使北侧编号为V09561B乙烯球罐发生物理爆炸，烧毁储罐17个，储料19257吨，以及罐区部分框架、仪表、电缆、桥架、建筑物等，死亡9人，受伤39人。二、爆炸破坏性三、石油化工的火灾特点(三)设备负压爆炸石油化工在正常生产运行时，减压塔内的残压多为1～4kPa，与塔相连接的法兰、放空阀如不严密或被火烧烤受到破坏，—旦空气窜入塔内形成爆炸性气体，就有可能发生爆炸，给扑救工作造成极大困难和危险。扑救火灾冷却生产装置时，或采取放空、导流等工艺措施过程中，都要注意生产装置内部的压力变化，切忌产生负压而引发生产装置爆炸。二、爆炸破坏性三、石油化工的火灾特点(四)灭火措施不当引发爆炸在扑救石油化工火灾的过程中，当生产装置处于超高温高压或低温低压或负压时，如果骤然实施强力冷却，有可能使生产装置受温差作用而爆裂，导致爆炸；如果采取导流或放空等工艺措施时，生产装置内部出现负压时，也可能因“回火”引起生产装置内部发生化学性爆炸，加重火灾损失和人员伤亡。二、爆炸破坏性三、石油化工的火灾特点灭火时，要特别注意物料燃烧和爆炸的反复性。如果把火消灭以后，可燃液体溢出，遇到着火源会立即复燃，油品蒸汽与空气混合形成爆炸性气体时，遇明火、高温等着火源还会发生强烈爆炸，引起整个火场复燃：灭火后，如果热裂化气体、液化石油气或氢气等继续泄漏扩散，遇明火、高温等着火源时会瞬间发生爆炸引起整个火场复燃，其危害极大。三、复燃复爆性三、石油化工的火灾特点石油化工火灾时，由于生产装置内部，管道中存有大量可燃液体物料，一旦容器被破坏时，促使可燃液体物料从容器中由上而下的喷射出来，由高处向低处沿地面流淌或