HSE-安全篇-乙烯装置(2002-3-6)

仅供个人参考不得用于商业用途第二节工艺装置1.0乙烯装置1.1装置概述中海壳牌石化公司的低烯烃装置由Stone&Webster公司提供乙烯装置工艺设计包。装置设计中包含S&W公司拥有的超选择转化（USC）裂解炉技术和先进回收系统（ARS）技术。1.1.1产品方案、生产规模、建设性质及生产方法本装置为新建装置，生产规模为乙烯产量80万公吨/年、丙烯产量43万公吨/年（不计装置间循环返回物流）。设计年操作8000小时，设计停车检修周期5年。乙烯装置利用特殊设计的蒸汽裂解炉对烃原料进行热裂解，获得乙烯和丙烯主产品，及氢气、甲烷、燃料气、混合C4、裂解汽油、裂解柴油和裂解尾油副产品；裂解回收出来的乙烷和丙烷返回裂解炉循环裂解。裂解反应在安装于辐射炉膛内的高合金管中发生。视裂解原料的种类，裂解气从裂解炉辐射段出来的温度为815-840℃，压力0.8Barg。烟气中的余热在对流段回收，用来对烃、稀释蒸汽和锅炉给水预热，并对超高压蒸汽（105Barg，510℃）进行过热，超高压蒸汽是在对裂解气进行冷却时产生的。裂解气在急冷油塔中被进一步冷却，与急冷油塔相连的急冷油循环和盘油循环系统从裂解气中回收热量，借助燃料油汽提塔，该系统也将裂解气中的燃料油组份同时除去。仅供个人参考不得用于商业用途通过在急冷水塔内的直接接触，裂解过程中注入的蒸汽被冷凝下来，急冷水循环系统允许利用自身的热量对丙烯精馏塔进行再沸或充当其它热源。在一个闭合的稀释蒸汽回路系统中，利用急冷油的热产生裂解炉需要的蒸汽，该蒸汽来自急冷水塔冷凝下来的水。裂解气在急冷水塔内冷却之后，被裂解气压缩机从0.3Barg压缩到38Barg，以便在深冷分离系统中进行分离。在进行最终产品分馏之前，微量的污物如胂、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、乙炔和丙炔/丙二烯被清除到非常低的水平，以便达到氢气、乙烯、丙烯、甲烷、混合C4和裂解汽油所要求的指标。碱洗用来脱除裂解气中的二氧化碳和硫化氢，固定床吸附系统用来脱除胂，乙炔在前加氢反应器系统中脱除，最终的乙烯产品在后面的乙烯精馏塔得到，乙烯精馏塔将乙烯和循环乙烷分离。C3加氢反应器位于丙烯精馏塔进料的上游，丙烯精馏塔将丙烯和循环丙烷分离，并得到丙烯产品。甲烷化反应器用于从粗氢气中脱除一氧化碳，使一氧化碳与氢气反应，生成甲烷和水。纯化后的氢气经干燥后用于C3加氢系统、汽油加氢系统，并输出到下游装置使用。乙烯和丙烯复叠制冷系统用于提供直到-101℃的冷却，两段膨胀再压缩系统提供-101℃以下的冷剂。流程框图如下：仅供个人参考不得用于商业用途生产技术特点如下：本装置设置了原料预处理设施，用于对所有原料进行脱盐、分馏和脱汞。该设施将原料分为轻、重两种原料之后储存，再进入不同类型的裂解炉分别裂解。裂解炉采用Ｕ形炉管，激冷换热器SLE采用管式、可单独拆卸并更换的结构，对重质裂解原料采用二次注汽技术。设置单独的循环气裂解炉处理循环乙烷和循环丙烷；液体裂解炉有重质原料裂解炉和轻质原料裂解炉两种，而轻质原料也可在重质原料裂解炉中进行裂解。急冷系统中设置了裂解尾油汽提塔和裂解柴油汽提塔，这对循环急冷油性质的控制极为有利。裂解尾油的汽提以循环气裂解炉的物料为汽提介质；裂解柴油汽提以稀释蒸汽为汽提介质。急冷水塔将裂解气压缩机的段吸入罐融入塔顶。分离系统采用前脱丙烷前加氢工艺，与顺序分离流程相比有很大区别。为进一步防止汞的污染，在裂解气干燥器和液相干燥器中裂解尾油稀释蒸汽裂解原料裂解柴油急冷汽油脱丙烷循环丙烷压缩碱洗混合C4裂解汽油热分馏丙烯循环乙烷燃料气冷分馏甲烷乙烯氢气仅供个人参考不得用于商业用途增加了脱汞吸附剂。在C2加氢反应器和C3加氢反应器的上游设置了脱胂保护床；在C3加氢反应器的下游设置了甲醇脱除床。深冷脱甲烷系统采用了“先进回收技术”，在深冷流程中采用“分馏分凝器”。利用分馏冷凝器，在设备内同时进行传质和传热，节省乙烯冷剂的消耗，从而节省压缩机功率。在脱丙烷塔和裂解气压缩机五段及乙烯塔和乙烯热泵压缩机间采用了两套热泵系统，对节省能量消耗有利。乙烯热泵压缩机与乙烯制冷压缩机独立设置、运行，提高了操作灵活性，减少了干扰。乙烯热泵压缩机设有中段抽出并用于乙烯塔中间再沸器，乙烯塔在8.8Barg压力操作，综合结果是能耗显著降低。另外，在混合C4产品物流上设置了碱洗单元来提高产品的指标。丙烯制冷压缩机一段吸入罐底设置冷剂排放泵，增加了系统操作的灵活性。1.2安全危险性分析1.2.1火灾、爆炸物料危险视不同工况，本装置采用的原料有重石脑油、卡塔尔凝析油、OSO凝析油，以及抽余C4、C5馏份、抽余C6，装置中间产品和最终产品有氢气、甲烷、燃料气、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、混合C4、裂解汽油、裂解柴油、裂解尾油，均为易燃或易爆的介质。因此应严防泄漏和各种形式的火花出现。大部分生产设备和管道中的介质是不同比例下的烃混合物。其主要危险性质如下：装置物料中纯组份物质及石油馏份的安全性质表仅供个人参考不得用于商业用途序号物料名称爆炸极限V%火灾危险性类别爆炸危险性车间最高允许浓度mg/m3自燃温度℃闪点℃组别类别1氢气4.1~74.2甲T1IIC/570-502甲烷5.0~15.0甲T1IIA/537-1883乙烷3.2~12.5甲T1IIA/472-504乙烯3.1~28.6甲T2IIB/540-1365乙炔2.5~80.0甲T2IIC/335-506丙烷2.4~9.5甲T1IIA/446-1047丙烯2.0~11.0甲T2IIA/410-1088丙炔1.7~甲T1IIB//-1519正丁烷1.6~8.5甲T2IIA/405-6010异丁烷1.9~8.4甲T1IIA/465-76111-丁烯1.6~9.3甲T2/100371-7912异丁烯1.8~9.6甲T1/100465-7713顺丁烯-21.7~9.7甲T2/100323-7214反丁烯-21.7~9.7甲T2/100324-72151,3-丁二烯2.0~11.5甲T2IIB100415-7816戊烷1.4~7.8甲BT3IIA/260-4017己烷1.1~7.5甲BT3IIA/244-22.818苯1.3~7.1甲BT1IIA40574-1119甲苯1.27~7.0甲BT1IIA1005364.420汽油1.1~5.9甲BT3IIA300225~530-2021柴油/丙AT3IIA///22重燃料油/丙BT3IIA///23轻石脑油1.2~甲BT3IIA/480~510-2024重石脑油0.6~甲BT3IIA/-22~20氢气---无色无味气体，具有很宽的爆炸极限。氢气与空气混合燃烧只需很少的能量，因此氢气需要特殊处理。氢气－空气混合物点燃，会爆炸性燃烧并产生很清洁几乎看不见的火焰。氢气发生火灾时，灭火之前首先应当切断氢气源以避免积累爆炸性混合气体。当氢气源被切断后，可采用常规的灭火方法（水，干粉）扑灭残火。甲烷---无色无味气体，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明仅供个人参考不得用于商业用途火，高热时能引起燃烧爆炸。与氟，氯等能发生剧烈的化学反应。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。燃烧产物CO，CO2。当着火时，应切断气源、喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。可用雾状水，泡沫，二氧化碳灭火。若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体。硫化氢---与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸，若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。灭火方法：切断气源。若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体。喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。雾状水、泡沫。乙烯---无色、带甜香味气体，通常状况下无聚合危险，能与强氧化剂发生强烈反应，属易燃易爆物质。使用时应防火防爆，清除火源。注意防静电积聚。仓库及工作区应彻底通风。乙烯引起的火灾可采取常规的灭火方法。火灾时应水冲容器降温。乙烷---无色、无臭气体，无聚合危险。与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。建议使用雾状水、二氧化碳和泡沫灭火。乙炔---无色气体。与空气混合或压力下受到打击均具有极大的爆炸危险，由于本装置的乙炔均以很低的浓度稀释在物流中，因此爆炸危险性显著降低。丙烯---可燃气体，性质活泼。丙烯的蒸汽比重大于空气，爆炸下限低，万一装置中某点发生泄漏，这些易燃气体很容易聚集在低洼处，形成具有爆炸危险的混合物。丙烯引起的火灾，可以仅供个人参考不得用于商业用途采取常规的灭火方法。丙烷---无色气体，不易发生化学反应。与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。建议使用雾状水、二氧化碳和泡沫灭火。丙炔---具有不快气味的气体。与空气混合或压力下受到打击均具有极大的爆炸危险。极易燃，与空气形成爆炸性气体。装置中要禁止明火、禁止火花，通风操作，采取静电接地，使用不产生火花的工具，着火时切断气源。如不可能切断，在不影响周围环境的情况下让其自行燃烧，否则采用二氧化碳及干粉灭火。同时喷水保持容器冷确，直至灭火结束。丁烷---常温常压下为无色、无味的气体。丁烷气体比空气重，分部在地面，远处着火便产生危险，由于丁烷的低导电性，流动、搅拌可产生静电。极易燃，与空气形成爆炸性气体。装置中要禁止明火、禁止火花，通风操作，采取静电接地，使用不产生火花的工具，着火时切断气源。如不可能切断，在不影响周围环境的情况下让其自行燃烧，否则采用二氧化碳及干粉灭火。同时喷水保持容器冷确，直至灭火结束。丁二烯---无色无臭气体，易燃，与空气混合在一定浓度范为内形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。苯---无色透明有芳香气味的可燃性液体。正常贮存条件下是一种稳定的化合物。不会聚合。与强氧化剂如臭氧、高锰酸钾、硫酸、仅供个人参考不得用于商业用途硝酸、过氧化物等激烈反应。甲苯---芳香烃，无色液体，有苯的气味，溶于乙醇、苯和乙醚，不溶于水，易燃，与空气形成爆炸性混合物。1.2.2腐蚀性物料危害在裂解气碱洗系统，用氢氧化钠溶液对裂解气中的微量酸性气(如硫化氢)进行洗涤脱除。酸性气对设备有腐蚀性，因此在对含有硫化氢介质的设备进行设计中，采取严格规范设计的措施。本装置内氢氧化钠的最大浓度为20%，与人体接触会造成腐蚀烧伤；在热分馏区设置了混合C4碱洗系统，因此也存在同样的腐蚀危险。1.2.3其它危害裂解炉原料中的微量杂质会在生产装置一定部位累积，例如本装置的砷和汞杂质。砷是剧毒物质，随着生产时间的延续，会逐渐积累在脱胂反应器的固体催化剂中，在更换装卸的过程中，如操作规程和防护措施不当，容易造成砷中毒。同样，汞亦是剧毒物质，随着生产时间的延续，会逐渐积累在脱汞反应器的固体催化剂中，在更换装卸的过程中，如操作规程和防护措施不当，容易造成汞中毒。此外，静电可能引起泄漏物质爆炸，因此设备和管道的设计要考虑对静电的预防措施。1.2.4危险岗位通常乙烯装置的岗位按生产流程功能划分，本装置可分为：裂仅供个人参考不得用于商业用途解岗位、急冷岗位、压缩岗位、冷分馏岗位和热分馏岗位。由于技术复杂、设备多、流程长，因此各岗位均具有不同类型、不同程度的危险性，具体如下：裂解岗位---裂解炉炉膛温度高达上千度，裂解炉产生的超高压蒸汽温度在500℃以上，裂解气温度最低也在400℃以上，这些介质的管道和设备遍布于裂解区，一旦发生泄漏并直接接触，会对人员造成严重烫伤危害；同时这些物质的泄漏可能导致设备、保温材料、电气元件及电缆的迅速燃烧或严重损坏，直接影响安全生产。急冷岗位---急冷油塔、轻燃料油汽提塔和重燃料油气提塔的塔釜温度较高，达200℃以上。塔釜介质一旦泄漏容易发生自燃或燃烧；稀释蒸汽系统温度接近200℃，它的泄漏也易对人员造成严重烫伤危害。压缩岗位---裂解气压缩机五段出口压力达3.8MPaG，丙烯制冷压缩机和乙烯制冷压缩机的出口压力近2.0MPaG，属高压区，这些压缩机中的介质如发生泄漏，在适当的条件下会发生恶性爆炸事故；丙烯冷剂和乙烯冷剂的温度较低，最低达-100℃，它们的泄漏不但有恶性爆炸