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1、摘 要 加氢反应器的工作温度和压力都比较高，如果反应器超温、超压或发生泄漏，很有可能发生火灾或爆炸事故，造成严重的事故后果。对加氢反应器进行定量风险评价可以了解其危险后果以及影响范围，有助于企业制定事故应急预案，并事先采取预防措施，以便减少人员伤亡和财产损失。本次毕业设计首先定性分析了加氢反应器中存在的危险、有害因素。基于加氢反应器可能发生的火灾、爆炸事故类型，选择了适宜的模型来定量地评价事故后果，.利用MATLAB软件编制加氢反应器定量风险评价软件。最后，.结合某煤焦油加氢反应器事故案例进行事故后果定量风险评价。关键词：火灾爆炸；事故；蒸气云爆炸；风险评价The Quantitative R
2、isk Assessment of the Refinery Hydrogenation Reactor Accident ConsequencesAbstractThough the working-temperature and pressure of hydrogenation reactor is very high， Hydrogenation reactor is likely to bring about fire or explosion accident， and serious consequences. Studying the quantitative risk eva
3、luation on the hydrogenation reactor can help us understand its dangerous consequences and influence scope， enterprise formulate accident emergency plan， take preventive measures in advance， and reduce casualties and property losses. Firstly， this graduation design analyses the dangerous and harmful
4、 factors existing in the hydrogenation reactor. Based on the possibility of fire and explosion accident types of the hydrogenation reactor， the suitable model is choosed to quantitatively evaluate the accident consequences. Then， the MATLAB software is used to evaluate the accidental consequences of
5、 hydrogenation reactor. In the end， a coal tar hydrogenation reactor accident case is used to quantitatively calculate the consequences of the accident.Keywords: Fire explosion; Accident;Vapor cloud explosion; Risk assessment目 录1绪论11.1引言11.2国内外研究现状11.2.1国外研究现状与发展11.2.2国内探究现状与发展21.3本文研究内容及意义22 加氢技术及有
6、害因素分析32.1加氢技术工艺32.2 原料危险与有害因素分析42.2.1火灾、爆炸危险物质42.2.2中毒危险物质42.3工艺过程危险与有害因素分析62.3.1火灾爆炸危险性62.3.2 灼烫危险性分析72.4其他危险、有害因素分析82.4.1触电82.4.2高处坠落82.4.3粉尘82.4.4物体打击83 定性、定量风险评价方法93.1 加氢反应器的定性风险分析93.1.1事件树分析93.1.2泄露概率103.2 氢气泄漏定量风险评价模型113.2.1喷射火113.2.2泄漏扩散143.2.3火球153.2.4蒸气云爆炸173.3 油品泄漏定量风险评价模型203.3.1喷射火203.3.2
7、火球213.3.3蒸气云爆炸214 MATLAB软件评价反应器风险234.1 软件开发工具234.1.1 MATLAB软件介绍234.1.2 GUI开发界面234.1.3 GUI界面设计原则244.2 软件开发思路254.3主界面254.4氢气泄漏264.4.1喷射火界面264.4.2泄漏扩散界面274.4.3火球界面284.4.4蒸气云爆炸界面294.5油品泄漏304.5.1喷射火界面304.5.2火球界面314.5.3蒸气云爆炸界面325 实例计算335.1装置事故模型335.2氢气泄漏345.2.1喷射火345.2.2泄漏扩散365.2.3火球395.2.4蒸气云爆炸405.3油品泄漏4
8、15.3.1喷射火415.3.2火球425.3.3蒸气云爆炸435.4事故概率446总结46参考文献47编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页1绪论1.1引言随着石化行业生产规模的不断扩大，工艺技术的不断进步，越来越多的新设备、新材料运用于石化生产装备中，而且石化装置的规模越来越大，自动化程度也越来越高。但同时也伴随而来了许多问题，加工原油的劣质化、高硫原油的生产，使得石化行业的危险程度不断加大。因此，通过定性、定量的风险评价方式分析生产装置的有害、危险因素，判断装置的危险程度，并提出合理可行的建议及安全对策，使系统在运行期间将风险控制在安全合理的范围
9、之内是必要的。风险评价是在风险识别的基础上，对风险发生的概率，损失程度综合其他因素进行全面考虑，评估风险发生的可能性及危害程度，从而衡量风险的程度，并决定是否需要采取相应措施的过程。本文将围绕加氢反应器的特点，应用风险评价方法开展这一方面的研究工作。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状与发展在国外一些发达国家的工业化进程较早，事故案例积累较多，因此发达国家工业安全方面的法律、制度及管理规定等制度体系都较为完善而在灾害风险评估、灾害防治理论研究及工程技术开发方面也是遥遥领先。如在灾害危险评价方法研究方面，美国DOW化学公司于1964年开发了DOW火灾、爆炸指数法，至今已发展完善至第七版;英
10、国帝国化学公司于1974年在DOW火灾、爆炸指数法的基础上开发了ICIMOND法，可以用于工厂火灾、爆炸及毒性危险性评估;日本学者提出的化学工厂六阶段安全评价法及概率风险评价法；美国Rasmussen教授领导的科研人员于1974年第一次成功估计美国商用核电站潜在事故对社会造成的危害所应用的事件树(ETA)和故障树(FTA)分析法等。国于1985年出版了危险性评价方法指南;欧盟共同体于1982年颁发了工业活动中重大事故隐患的指示;1992年国际劳工组织(ILO)第79界会议专门讨论了预防重大工业灾害的问题:在国际劳工组织的支持下，许多国家也相继建立了重大危险源控制系统。最近十年多来，国外在理论研
11、究基础上，还开发了不少危险评价软件包，并投入运行，如英国TECHNICA公司开发的SAFETI软件包、荷兰咨询科学家公司开发的SAVEII软件包等。1.2.2国内探究现状与发展近些年来，国内部分高校和科研单位相继开展了风险评价方面的研究工作，取得了较大的进展。我国自20世纪80年代开始进行可燃气体爆炸方面的研究，但主要是针对可燃气体爆炸极限、密闭空间气相爆炸及安全泄放等方面进行的研究工作；关于蒸气云爆炸的研究也是针对以炸药点燃后与空气形成爆轰气云进行的实验及数值模拟，而一般的蒸气云爆炸并不会产生爆轰波。北京理工大学、化工部劳动保护研究所及劳动部劳动保护科学院等单位合作，在危险源评价、宏观控制技
12、术研究方面取得了较好的成果，建立了定性与定量相结合评价方法，并开发了事故后果分析的计算机软件系统。沸腾液体扩展蒸气爆炸研究进展国内对该领域的研究起步较晚，其投入研究力量尚不多。从目前的文献资料及学术交流情况可知，北京科技大学自1992年开始对火焰包围环境下水平圆柱容器内液化气介质的传热传质机理进行分析研究，建立了相应的数值模拟模型，并与加拿大Queens大学合作，相继对容器壁裂缝以及机械振动冲击等引起的液化气容器爆炸机理进行了研究，开发了相应的数值模拟模型，同时提出了“冷爆炸”概念。1.3本文研究内容及意义本文通过了解油品加氢技术路线，分析了加氢反应器存在的风险以及可能发生的事故后果，计算出了
13、发生喷射火、沸腾液体扩展蒸气云爆炸和蒸气云爆炸的事故概率。然后通过参考相关文献，建立了煤焦油加氢反应器冷氢法兰的泄漏模型、小孔泄漏源模型、沸腾液体扩展蒸气云爆炸模型以及蒸气云爆炸模型，并将这些模型输入MATLAB软件编制定量风险评价程序，最后选取实际案例计算出喷射火、沸腾液体扩展蒸气云爆炸和蒸气云爆炸情况下的人员伤亡及财产损失半径。本文对加氢反应器进行事故后果的研究，是建立和完善石油化工装置防灾体系及确保员工生命安全的重要内容之一，此项课题的研究不仅对石化装置安全运行具有指导作用,而且对促进和谐社会的发展具有十分重要的意义。2 加氢技术及有害因素分析2.1加氢技术工艺加氢技术是指油品在一定温度
14、、压力、氢气和催化剂的作用下，通过加氢反应提高油品质量或得到目标产品的一项工艺技术。加氢技术有两个主要特点：一是反应必须加入催化剂。二是必须有加氢反应，所以涉及脱氢反应的工艺技术不属于加氢技术。加氢工艺的基本技术路线如图1.1所示。 图2.1原油加氢工艺基本技术路线在石油化工行业，加氢技术主要用于改善油品的化学组成、去除杂质、提高油品质量、油品的分馏和轻质化渣油等。近年来，各发达国家开始越来越严格的控制汽车和内燃机的尾气排放，需要更高质量、更加清洁的燃料。而且炼油厂也要严格控制废气、废料的排放，以免污染环境。由于石油资源的限制，石油多用于生产轻质运输燃料，而通过加氢技术可以获得柴油、汽油和喷气
15、燃料油，可以代为石油使用，而且是石油不能代替的化工原料。随着石油产品全球化，竞争越来越激烈，这些条件都促使着加氢技术的发展。加氢技术主要包括加氢精制和加氢裂化技术。加氢精制是指在氢压和催化剂的条件下，将油品中的氧、氮、硫等有害物质转化为水、氨、硫化氢而除去，并完成烯烃、二烯烃和部分芳烃的加氢饱和，从而提高油品的质量。加氢裂化是指在氢压和催化剂的条件下，将重质油进行加氢、裂化和异构化反应，从而转化为轻质油的工艺过程。2.2 原料危险与有害因素分析2.2.1火灾、爆炸危险物质加氢反应器装置中主要危险、有害物质有油品、氢气、硫化氢、氨气、污水等2，油品一般为易燃液体，氢气、硫化氢和氨气均为易燃气体，所以装置中有可能发生火灾、爆炸的危险物质及常见油品的相关数据见表2.1。表2.1危险物质及相关数据序号危险物质名称火灾危险性类别爆炸性气体组别类别1氢气甲T1IIC2硫化氢甲T3IIB3氨气乙T1IIA4煤焦油甲T3IIA
