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1、环境与安全技术有限责任公司石化公司6 万吨万吨/年苯乙烯装置年苯乙烯装置HAZOP 分析报告分析报告环境与安全技术有限责任公司 I目目 录录1 前 言.12 总 则.22.1 HAZOP 分分析析目目的的.22.2 HAZOP 分分析析依依据据的的图图纸纸 .22.3 HAZOP 分分析析依依据据的的资资料料 .22.4 HAZOP 分分析析的的基基本本流流程程 .33 工程概况介绍 .43.1 线线路路工工程程.43.2 站站场场工工程程 .43.3 辅辅助助工工程程 .94 HAZOP 分析工作介绍 .264.1 HAZOP 分分析析方方法法介介绍绍 .314.2 HAZOP 小小组组的的
2、组组成成 .324.3 HAZOP 的的范范围围.324.4 HAZOP 分分析析时时间间和和地地点点 .415 HAZOP 分析成果 .425.1 HAZOP 分分析析成成果果.425.2 HAZOP 建建议议措措施施说说明明 .425.3 HAZOP 分分析析记记录录表表 .47石化分公司 6 万吨/年苯乙烯装置 HAZOP 分析报告环境与安全技术有限责任公司 01 前 言石化分公司根据天然气集团公司 危险与可操作性分析工作管理规定 的要求，同时也为了实现本工程的本质安全，减少在生产过程中可能存在的危害因素，合理分配安全资金投入等目的，聘请环境与安全技术有限责任公司对于本工程开展 HAZO
3、P（危险和可操作性）分析工作。本次 HAZOP 小组由环境与安全技术有限责任公司的分析师、石化分公司现场技术人员组成， HAZOP 小组主持和秘书由环境与安全技术有限责任公司技术人员承担。HAZOP 分析与研究主要针对研究范围内各参数偏差产生的原因、可能导致的后果及已采用的安全措施，对偏差产生的风险进行了分析，并对部分引起较大风险并且控制措施不足的偏差提出了进一步削减风险的措施。石化分公司 6 万吨/年苯乙烯装置 HAZOP 分析与研究工作能够顺利进展并取得良好效果，得益于石化分公司6 万吨/年苯乙烯装置相关人员的大力支持与配合。在此，一并表示诚挚的感谢！石化分公司 6 万吨/年苯乙烯装置 H
4、AZOP 分析报告环境与安全技术有限责任公司 12 总 则2.1 HAZOP 分分析析目目的的本次 HAZOP 分析的主要目包括：识别出系统中可能存在的设计缺陷、设备故障、作业过程中的人员失误等可能带来的各种后果；提出控制或降低风险以及改善工艺系统可操作性的措施，从而防止事故的发生或减小事故可能的后果。2.2 HAZOP 分分析析依依据据的的图图纸纸本次 HAZOP 分析依据的图纸为：石化工程有限公司出具的施工图设计阶段 分公司 6 万吨/年苯乙烯工艺管道及仪表流程图 （2010 版），该图纸为本工程施工图设计阶段出具的带有工艺控制点的 P685.15atmp;lnBAKKAPBAKp；其中所
5、以高温有利于乙苯向苯乙烯转化。b） 热反应乙苯能在高温没有催化剂条件下转化生成苯乙烯。在目前的催化工艺中，如果温度太高也会发生热反应。在乙苯生成苯乙烯的热反应中，主要副产物是苯、甲苯及其转化生成的复杂的高级芳烃混合物（例如：蒽或芘）和焦碳。低于 600以下，热反应发生并不明显，在655以上时，就成为影响总产率的重要因素。甚至在有蒸汽存在下（它能够吹走焦碳） ，在催化剂床层中，只要温度过高，这些热反应都将发生。减弱热反应的方法之一就是在乙苯进入催化剂床层之前避免将乙苯加热足够的反应温度（超过 620） ，就是说，将乙苯和部分用来抑制结焦的稀释蒸汽过热到低于 580，然后在催化剂床层入口与大部分稀
6、释蒸汽混合。主蒸汽被加热的温度必须保证过热乙苯 /水蒸气混合物达到催化剂床层入口温度要求。控制热反应最重要的一点就是催化剂床层的结构。径向外流式比轴流或径向内流具有较低的入口容积，当气相进料通过催化剂床层时可获得理想的分布。这种形状也有利于减小压降，因为通过床层的流径大大缩小。仅考虑热反应而言，内部分布圆筒直径应尽可能小，然而，直径太小可能导致沿分布器流动阻力增大，形成不均匀分布；物料蒸汽以一定速度通过催化剂床层，引起催化剂颗粒磨损，造成催化剂严重消耗。对反应器设计的另外一个要求是既要抑制热反应，又要保证合适的物料分布。如果沿圆筒方向速度保持恒定，则可获得较好的分布。因此圆筒并不是做成锥形，理
7、论上讲，这种形状在垂直截面上呈抛物线形。但实际上该结构近似为锥体。这种插入式圆柱体减少有效空间大约50%，也同样抑制了热反应。c）副反应乙苯/苯乙烯混合物还会发生某些不受平衡制约的一次反应，主要是脱烷基反应，反应式为：C6H5C2H5 = C6H6+ C2H4石化分公司 6 万吨/年苯乙烯装置 HAZOP 分析报告环境与安全技术有限责任公司 5C6H5C2H5+H2 = C6H5CH3+ CH4乙苯在高温下部分碳化C6H5C2H5=8C+5H2C+2H2O=CO2+2H2其它副反应生成少量的 -甲基苯乙烯和高沸物。甲烷与乙烯又会继续与蒸汽发生反应，反应式如下：CH4+H2O = CO+3H2C
8、O+H2O = CO2+H2C2H4+2H2O = 2CO+4H2在反应温度下水煤气变换反应接近平衡：CO2+H2 = CO+H2O一般来说，甲烷与乙烯生成量要少于苯与甲苯。CO 的含量大约占碳氧化物的 10%（V） 。在反应器中反应达到平衡时苯乙烯生成反应即刻停止，而苯与甲苯生成反应则继续进行，不受平衡制约。此外，由于苯乙烯生成反应部分受扩散控制，随着温度升高，苯和甲苯生成反应速度比苯乙烯生成反应速度增加更快（热反应亦如此） 。在乙苯脱氢反应的同时，进料中的二甲苯也发生了转化。其中间、对二甲苯大约转化掉了 10%，而邻二甲苯基本不变。d） 影响脱氢反应的因素 反应温度乙苯脱氢生成苯乙烯的反应
9、为吸热反应，故乙苯转化率随着反应温度的升高而增加。当温度升高后，不但生成苯乙烯的正反应增加，而且消耗苯乙烯的逆反应以更快的速度增加。另外，当反应温度提高后，虽然乙苯转化率将提高，但副反应（指吸热的副反应）也将加剧，故生成苯乙烯的选择性将降低，因而反应温度不宜过高。从降低能耗和延长催化剂寿命出发，希望在保证苯乙烯单程收率的前提下，尽量采用较低的反应温度。 催化剂用量催化剂用量对于最优操作的影响也很重要。催化剂太少不利于反应充分进行；而催化剂太多又会使乙苯在催化剂床层中停留时间太长，副反应产物增加。石化分公司 6 万吨/年苯乙烯装置 HAZOP 分析报告环境与安全技术有限责任公司 6 反应压力由于
10、脱氢反应是产物体积增加的气相反应，故平衡常数受压力的影响。高压将使平衡向左移动，不利于脱氢反应；低压有利于乙苯脱氢，且不存在选择性降低的问题。 稀释蒸汽稀释蒸汽可降低乙苯、苯乙烯、 H2的分压，其效果与降低总压一样。稀释蒸汽还有其它重要作用。首先，蒸汽为反应混合物提供热量。如果乙苯脱氢反应温降越小，那么在同一入口温度下乙苯转化程度就越高，第二，少量的水蒸气使催化剂处于氧化状态，从而保持高活性，水蒸汽的用量随使用的催化剂而定。第三，水蒸气抑制了高沸物在催化剂表面沉积成焦碳。如果这些焦碳在催化剂表面沉积过多，就会降低催化剂的活性。过多使用稀释蒸汽则会相应增加蒸汽产生系统的费用。 反应级数根据以上分
11、析，在温度、压力、稀释蒸汽一定范围内，单级反应器的乙苯单程转化率限制在 4050%之内。如果把反应出料再加热到一段入口温度左右，则反应混合物远离平衡，再加热的混合物将在二段催化剂床层中进一步转化为苯乙烯，直至达到新的平衡，乙苯的总转化率可达到(60-75)%。这种再加热和增加级数的工艺经常被采用，但每增加一段，转化率增加并不明显，甚至还会带来选择性的下降，到目前为止，采用二段以上段数并不经济。 催化剂种类商业上有许多种乙苯脱氢催化剂可被采用，一般来说，这些催化剂可分为两种类型。高活性低选择性或高选择性低活性，也有一两种能适中的催化剂。在不影响催化剂活性的前提下，催化剂类型亦随最小稀释蒸汽量而异
12、。脱氢催化剂被水浸湿时会受损害。因此，反应系统在装填催化剂之前必须经过干燥处理。装填期间，应避免催化剂被雨水淋湿。装填之后，应特别注意避免反应器内蒸汽冷凝成液态水，在开车、正常操作、停车时应防止液态水进入反应器。 产品苯乙烯的自聚和阻聚机理苯乙烯的自聚一般是在贮存过程中发生的，它的基本反应为：苯乙烯自由基的生成、链引发、链增长和苯乙烯的氧化。石化分公司 6 万吨/年苯乙烯装置 HAZOP 分析报告环境与安全技术有限责任公司 7苯乙烯自由基的热激发生成机理为：首先生成苯乙烯的二聚物，然后二聚物与另一苯乙烯分子反应而生成自由基。方程式如下：2C6H5C2H3C10H11C6H5C10H11C6H5+C6H5C2H3C10H11C6H5+C6H5C=CH3（苯乙烯自由基 R）氧同样可以从二聚物中脱氢生成过氧化自由基，C10H11C6H5+O2RO
