浅谈丙烷脱氢(PDH)制丙烯工艺及其危险性分析.pdf

工艺与设备化 工 设 计 通 讯 Technology and EquipmentChemical Engineering Design Communications 84 第43卷第4期 2017年4月 丙烯作为一种重要的有机化工原料 其工业用量仅次于 乙烯 除用于生产聚丙烯外 还是生产苯酚 丙酮 丙二醇 丙烯腈 环氧丙烷 丙烯酸 丁醇 辛醇以及异丙醇等产品 的主要原料 1 2 近年来 受下游衍生物需求快速增长的驱动 全球丙烯消费量大幅提高 而丙烯产量的增速却滞后于需求 的增速 丙烯市场供应存在缺口的紧张态势将延续较长时间 3 21世纪前 PDH 生产技术因市场丙烷价值高 生产成本 高而一度发展艰难 然而最近十几年来 随着世界丙烯需求 量的增长以及丙烯价值的不断提高 再加之页岩气开发的不 断成熟 丙烷与丙烯差价的变化使得越来越多的企业家看到 了 PDH 的未来 随着 UOP 等工艺包厂家对生产工艺过程的 不断改进 使得 PDH 在丙烯生产中占的比重不断上升 1 简述UOP的PDH生产工艺 UOP Oleflex 工艺 的 PDH 生产工艺技术 其生产工艺 复杂 生产条件苛刻 反应稳定646 左右 压力0 24MPa 左 右 在生产过程中具有很高的火灾 爆炸危险性 Oleflex 工 艺催化剂是以氧化铝作为载体的 Pt 系催化剂 以连续再生的 方式来保持活性 反应器采用多个移动床反应器串联 以冷 箱循环氢气作为丙烷稀释剂来抑制过反应 使得丙烷脱氢反 应程度按照期望进行 丙烷经过原料预处理 脱氢反应 压缩 低温分离 选择性加氢 脱乙烷 丙烷 丙烯分离等过程生产 高纯度丙烯 装置工艺流程示意图见图1 图1 Oleflex 工艺方块流程 2 PDH工艺流程简述 原料丙烷进入丙烷预处理单元 脱除氮化物 重金属 微量 Hg 水 后 与丙丙塔底循环丙烷混合进入脱丙烷塔单 元 塔底 C4重烃作为副产外售 脱丙烷塔顶出来的丙烷送冷 箱 在冷箱中丙烷与反应物流在低温下逆流换热并与低温循 环氢混合 经换热后以气相进入反应单元依次进入3 4个加热 炉和反应器进行脱氢反应 反应产品气经换热 冷却 压缩 分液 氯处理 干燥后进入冷箱与原料丙烷换热分离出轻组分 液相送选择性加氢反应器 SHP 将反应生成的少许二烯烃 炔烃加氢生产丙烯 然后进入脱乙烷塔脱除乙烷等轻组分作 为燃料气 最后进入丙烷 丙烯分离塔 塔顶分离丙烯作为产 品外售 塔底丙烷再进入脱丙烷塔单元循环 冷箱分离出的 富氢轻组分 部分与作为反应循环氢回到反应器 部分用于 CCR 系统 其余部分通过 PSA 提纯后用于选择性加氢或外售 3 PDH可能危险性 3 1 主要物料理化特性 PDH 生产过程中易燃 易爆物质主要有丙烷 丙烯 氢 气以及甲烷 少量乙烷和乙烯 氢气作为甲类易燃物 爆炸范 围宽 点火能量低 高压氢气泄漏遇静电就可能发生燃烧或 爆炸 丙烷 丙烯比重较空气重 会在地面积累并向四周扩散 遇空气可形成爆炸性气体 遇高热 明火容易发生火灾爆炸 PDH 生产过程有毒有害物质主要为氯气和硫化氢 氯气 主要用在 CCR 再生时的 Pt 分散 氯为高毒物质 常温常压为 气体 易经呼吸道 眼睛 皮肤等进入人体导致人中毒 严 重时造成人员死亡 硫化氢主要来自于高温管道保护剂二甲 基二硫的分解 作为高毒物质 H2S 易经呼吸道进入人体 引 起中枢神经系统机能改变 导致人员中毒伤亡 PDH 主要物 料危险特性见表1 表1 PDH主要物料危险特性 序号物质危险类别闪点 爆炸极限 V 火险类别 1丙烷可燃气体 1042 1 9 5甲 2丙烯可燃气体 1081 0 15 0甲 3氢气可燃气体 504 1 74 1甲 4甲烷可燃气体 1885 3 15甲 5氯有毒气体 乙 6二甲基二硫易燃液体241 1 16 0甲 3 2 生产过程的危险可能性 3 2 1 原料预处理及脱丙烷塔单元 本单元主要脱除原料丙烷中的氮化物 金属有机物 汞 及水 以及将 C4重烃分离 所在区域存有大量液相丙烷 若 设备或阀门故障泄漏遇明火变化着火 爆炸 再生器再生所 需高温再生气 存在烫伤风险 3 2 2 反应单元 反应后处理及冷箱单元 脱氢反应在464 约0 24MPa 压力下进行 温度超过了 摘 要 针对目前全球丙烯及其衍生物需求量不断增长的趋势 丙烷脱氢制丙烯已成为第三位的丙烯来源 详细介绍了现 已工业化的美国 UOP 公司 Oleflex 工艺 的丙烯脱氢制丙烯工艺技术 简述该工艺技术主要工艺流程的基础上 对 PDH 生产 工艺中危险性可能进行分析 并根据实际情况提出相关安全措施 保障装置长稳久安 关键词 丙烷脱氢 丙烯 Oleflex 危险性 安全措施 中图分类号 TQ221 212 文献标志码 B 文章编号 1003 6490 2017 04 0084 02 Discussion on Propane Dehydrogenation PDH Propylene Process and its Risk Analysis Jin Yong wei Abstract In view of the increasing trend of global demand for propylene and its derivatives propane dehydrogenation has become the third source of propylene This paper describes in detail the current process of industrialization of the United States UOP Oleflex process of propylene dehydrogenation of propylene technology outlined the main process of the process on the basis of the PDH production process in the risk may be analyzed and according to the actual The situation put forward the relevant security measures to protect the device long stable Key words propane dehydrogenation propylene oleflex hazard safety measures 浅谈丙烷脱氢 PDH 制丙烯工艺及其危险性分析 金勇威 浙江绍兴三锦石化有限公司 浙江绍兴 312000 收稿日期 2017 04 15 作者简介 金勇威 1990 男 浙江绍兴人 助理工程师 主要 研究方向为化工生产 化工安全 工艺与设备化 工 设 计 通 讯 Technology and EquipmentChemical Engineering Design Communications 85 第43卷第4期 2017年4月 各物料的自燃点 若发生泄漏事故 小则着火 大则可能引 发爆炸 反应热量由加热炉提供 加热炉本事就存在危险性 若 加热炉存在制造上的缺陷 极易导致炉体炉管的炸裂事故 加热炉燃料来着反应产生尾气及天然气 反应系统波动 将导致燃气压力波动 若波动幅度过大 导致燃气压力下降 过低 及易造成炉膛回火烧坏火嘴 若炉膛操作中 CO 含量过 高 也将存在爆炸风险 反应产品气中的氯 水分若不在进 冷箱前吸附完全 进入冷箱系统后 可能会导致分离器腐蚀 冻堵憋压 若冷箱泄漏对人体将导致物理性冻伤 同时存在 着火爆炸分险 3 2 3 产品精馏单元 精馏区域 阀门法兰密集 泄漏可能性较大 单元内易 燃易爆物料一旦泄漏 遇明火极易发生火灾 爆炸事故 SHP 反应属于放热反应 床层温度过高 会加快加氢反应 导致催化剂结焦 同时反应器内压力也会飞升 破坏设备本 体结构 造成物料大量泄漏 引发灾害 精馏区域同时也是换热器 机泵密集区 机泵密封泄漏 几率大 若不及时发现 一旦积聚 容易发生火灾及爆炸事故 3 2 4 催化剂再生单元 氯气主要用于 CCR 烧焦时防止催化剂上铂结聚 提高金 属铂在催化剂上的分散 从而确保催化剂的活性 氯气为剧 毒化学品 泄漏后会导致人员中毒事故 若吹扫次数不够或吹扫不充分 有机气体随催化剂循环 进入含氧量较高的再生区 一旦形成的爆炸性混合气体到达 极限 同样会引发爆炸事故 4 相关安全措施探讨 根据 PDH 工艺本身及生产过程中可能存在的危险性提出 如下安全措施 1 按要求严格投用 SIS 系统 可燃有毒气体检测报警系统 加强各安全仪表管理 关键参数有冗余 2 加强 DCS 监控管理 每天按时巡检 现场定时对动设 备巡检 若有异常及时汇报 每周对静设备进行查看 确保 各设备处于有效使用状态 3 设备 管道均应按设计要求安装使用 必须进过探伤 打压 吹扫 气密合格再使用 避免杂物导致过滤器 反应 器网等的堵塞 4 能源部按规定做好各设备 管道 法兰等的静电接地 或静电跨接 防止物料泄露时静电作为能量引发的火灾 同 时生产现场应配置静电消除器 人员进出穿防静电服 5 加强 DCS 参数调控及 PID 调整 稳定关键参数如原 料进料量 燃气 蒸汽用量 反应温度等参数 6 严格监控氯气的使用及硫化氢的取样 防止引发氯气 及硫化氢中毒事故 进行相关工作时必须有人监护 同时应 按要求佩戴防毒面具 7 定期进行泄漏点排查 及时处理 暂时不能处理的做 好登记 检修时处理 8 建立应急预案等系列资料 加强员工培训以及预案演 练 5 结束语 PDH 装置生产工艺复杂 生产条件苛刻 在生产过程中 具有很高的火灾 爆炸危险性 其中反应器 加热炉 产品 气压缩机 冷箱等均属于关键设备 其中一个出现问题必将 影响彼此 通过对 PDH 生产过程危险性的探讨 了解了 PDH 生产涉及的危险 提出了几条相关安全措施 目的在于尽量 避免装置发生火灾 爆炸等事故 保障装置长稳久安 参考文献 1 陈建九 史海英 汪泳 等 丙烷脱氢制丙烯工艺技术 J 精细石 油化工进展 2000 1 12 2 雷丽晶 包雪莹 我国丙烯市场供应格局预期 J 化学工业 2014 32 8 3 李建 中国丙烷脱氢产业现状分析 J 中国石油和化工经济分析 2015 6 44 45 上接第73页 是若对其实施再制造 那么就能将其80 以上的资源进行再 生循环利用 从而达到促进设备使用寿命延长的目的 在节 约能源的同时将其给环境带来的污染降到最低 从而更好地 实现对其利用的最大化 达到绿色维修的需要 2 3 在整个机电设备维修过程中注重绿色维修技术的应用 1 在机电设备的维修前期 应切实做好对其运行状态 的监测和故障诊断工作 切实注重第七状态维修工作的开展 尽可能地将机电设备大修时间的间隔延长 在发电厂对机电 设备维修中 同样需要强化机电设备状态维修工作的开展 在延长机电设备维修时间的同时达到绿色维修的目的 2 在机电设备的维修阶段 主要是在机电设备维修过 程中加强绿色维修工艺技术的应用 从而更好地促进其维修 效率的提升和优化 这样就能在维修过程中将污染物的排放 减少 将其给环境带来的污染降到最低 例如在对发动机维 修时 由于其产时的废油较多 且具有较多的污染物 所以 在维修过程中 应对维修方法进行改进 采取无水清洁法对 其内部进行清洗 这样就能有效的将污染物的形成量降到最 低 同时所维修的机电设备应满足如图1所示的绿色维修模型 3 结束语 综上所述 在现代机电设备维修过程中 为了更好地适 应时代发展的需要 切实提高其维修的技术水平 必须切实 注重绿色维修技术的应用 这就需要维修人员始终注重绿色 维修理念的灌输 切实掌握绿色维修技术要点 并在维修工 作中切实加强对其的应用 才能更好地将绿