MTBE（甲基叔丁基醚）装置火灾爆炸危险性评价

mtbemtbe 甲基叔丁基醚 装置火灾爆 甲基叔丁基醚 装置火灾爆 炸危险性评价炸危险性评价 一 引言一 引言 安全生产是关系到企业和职工生命财产安全的大事 也是企业 获取经济效益的基本保证 对在役装置进行安全评价 可以预 先发现导致事故的危险因素 并对危险进行定量化分析 以便 采取措施消除或控制这些危险因素 保证装置安全平稳运行 二 二 mtbemtbe 装置概况装置概况 mtbe 即甲基叔丁基醚 主要作为高辛烷值无铅汽油的调和组 分 其研究法辛烷值达 117 马达法辛烷值为 101 武汉石化的 mtbe 装置于 1994 年 7 月建成投产 装置原设计规 模为 2 万 t a 1999 年改造为 3 万 t a 该装置采用固定床醚 化反应工艺 mtbe 合成原理 液态烃 c4 中的异丁烯和工业甲醇 以大孔强 酸性阳离子交换树脂为催化剂 在温度 40 65 压力 1 0mpa 1 5mpa 的操作条件下 液相合成甲基叔丁基醚 mtbe 该反应为可逆放热反应 反应热 h 37kj mmol 装置的原料及产品均为甲类火灾危险物质 图 1 为 mtbe 装置流 程方框图 图图 1 1 mtbemtbe 装置流程方框图装置流程方框图 三 道氏安全评价的原理三 道氏安全评价的原理 道氏评价方法是利用工艺过程中的物质 设备 物料量等数据 通过逐步推算 得出工艺过程和生产装置的火灾 爆炸危险性 事故造成的损失 分析出事故的影响范围 便于人们采取相应 的安全措施 最大限度保障安全 评价中使用的数据来源于对 以往事故的统计分析 物质的物理化学性质及安全设施的经验 数据 四 道氏评价法在装置安全评价中的应用四 道氏评价法在装置安全评价中的应用 1 评价单元划分 按 mtbe 装置的生产工艺 可将 mtbe 装置划分为反应系统和产 品分离 甲醇回收系统 2 个单元 2 单元火灾爆炸指数 fei 的计算 按照道七版所规定的取值原则 结合装置的实际情况 通过有 关分析 查图表 计算得到各单元的火灾爆炸指数 见表 1 表表 1 1 单元火灾爆炸指数表单元火灾爆炸指数表 项目项目原料净化原料净化 反应系统反应系统产品分离产品分离 甲醇回收系统甲醇回收系统 选取重要物质异丁烷异丁烷 物质系数 mf 2121 一般工艺危险系数 f1 2 251 75 特殊工艺危险系数 f2 2 9572 935 工艺单元危险系数 f3 f1 f2 6 655 14 火灾 爆炸指数 fei f3 mf 140108 3 安全措施补偿系数 前面计算的火灾 爆炸危险指数是表示单元没有考虑安全措施 情况下潜在的危险性 装置在建设和改造中一般都根据规范和 标准以及过去的经验考虑了必要的防火防爆措施 这些措施得 到落实 能有效地控制危险 mtbe 装置各单位安全措施补偿系 数按照道七版的规定取值 见表 2 表表 2 2 单元安全补偿措施系数表单元安全补偿措施系数表 项目项目原料净化原料净化 反应系统反应系统产品分离产品分离 甲醇回收系统甲醇回收系统 工艺控制安全补偿系数 c1 0 880 88 物质隔离安全补偿系数 c2 0 930 93 防火设施安全补救系数 c3 0 830 83 安全措施补偿系数 c c1 c2 cf3 0 680 68 4 单元暴露区域的计算 暴露区域是指当单元发生火灾 爆炸事故时可能影响的区域 暴露区域的计算方法如下 暴露区域的面积 s r2 式中 r 为暴露半径 r fei 0 84 0 3048 各单元的暴露半径与暴露区域计算如下 1 反应单元 r 140 0 84 0 3048 35 8 m s 3 14 35 822 4024 m2 2 产品分离 甲醇回收单元 r 108 0 84 0 3048 27 7 m s 3 14 27 722 2409 m2 5 暴露区域内财产更换价值 暴露区域内财产更换价值 原来成本 0 82 价值增长系数 式中系数 0 82 是考虑到事故发生时有些成本不会遭到损失或无 需更换 由于各单元建设费用缺乏 故暴露区域内财产更换价值采用假 设的方法 设反应单元 产品分离 甲醇回收单元的财产更换 价值分别为 j1 j2 万元人民币 6 危害系数 df 的确定 危害系数代表了单元中物料泄漏或反应能量释放所引起火灾 爆炸事故的综合效应 它由单元危险系数 f3 和物质系数 mf 查图得到 7 基本最大可能财产损失 base mppd 确定了暴露区域内财产更换价值和危害系数 就可以计算按理 论推断的暴露区域内基本最大可能财产损失 base mppd 基本最大可能财产损失是假定没有任何一种安全措施来降低损 失时发生火灾 爆炸事故可能造成的最大财产损失 它由暴露 区域内财产的更换价值和危害系数相乘得到 8 实际最大可能财产损失 actual mppd 基本最大可能财产损失与安全措施补偿系数的乘积就是实际最 大可能财产损失 它表示在采取适当 但不一定完全理想 防 护措施后事故造成的财产损失 道七版根据求出的实际 mppd 还 可估算发生事故时的最大可能停产天数 从而确定停产造成的 损失 由于各单元实际 mppd 的数值在评价中难以确定 故停产 天数和损失在此不做进一步计算 9 评价结果及分析 9 1 评价结果 1 根据道化学公司第七版火灾 爆炸危险指数评价法的评价程 序 对 mtbe 装置各单元进行评价 结果汇总于表 3 表表 3 3 mtbemtbe 装置单元评价结果汇总表装置单元评价结果汇总表 项目项目原料净化原料净化 反应系统反应系统产品分离产品分离 甲醇回收系统甲醇回收系统 物质系数 mf 2121 工艺单元危险系数 f3 6 655 14 火灾 爆炸指数 fei 140108 暴露半径 m 35 827 7 暴露面积 m2 40242409 暴露区内财产价值 万元人民币 j1j2 危害系数 df 0 800 73 基本 mppd 万元人民币 0 80 j10 73 j2 安全措施补偿系数 c 0 680 68 实际 mppd 万元人民币 0 54j10 50j2 2 道七版将火灾 爆炸危险指数划分为 5 个等级 每个危险等 级与 fei 之间的对应关系见表 4 表表 4 4 feifei 与危险程度对应表与危险程度对应表 feifei 1 6061 9697 127128 158159 以上 危险程度等级危险程度等级最轻较轻中等很大非常大 9 2 评价结果分析 1 由上述评价结果可见 在没有采取任何安全措施之前 反应 单元和产品分离 甲醇回收单元危险等级分别为 很大 和 中等 说明反应单元的潜在危险性较高 2 经安全措施补偿后 反应单元和产品分离 甲醇回收单元 的潜在危险性都有明显下降 财产损失也得以下降 都为 较 轻 说明从工艺控制 设备和消防等方面采取必要的安全措 施 系统的潜在危险性得到了有效控制 3 对于运行多年的 mtbe 装置 难以改变目前的设备布局和工 艺过程 而应该主要从增加安全设施 加强安全管理入手 降 低风险度 五 评价后建议采取的对策和措施五 评价后建议采取的对策和措施 1 取消装置的中间罐区 装置的中间罐区共设有 5 个罐 其中有 2 个 100m3 的原料甲醇 罐 2 个 200m3 的 mtbe 罐 1 个 100m3 的不合格 mtbe 罐 全部 为拱顶罐 由于我厂生产的 mtbe 用作高标号汽油的调和组分 不单独作产品出厂 实际上不管 mtbe 纯度是否达到 98 都可 以直接进轻油车间大罐 甲醇可由轻油车间罐区直接送装置使 用 没有必要先进装置中间罐再使用 拆除中间罐区有以下几 点好处 一是可减少装置危险品的数量 从而降低装置的风险 二是甲醇对人体有害 易挥发 容易造成环境污染和人员中毒 着火不易扑灭 取消甲醇中间罐 可减少泄漏源 减轻职业危 害 三是由于 mtbe 甲醇都极易挥发 5 个中间罐采用的又都 是拱顶罐 拆除中间罐区有利于降低装置物损失和能耗 2 建议在装置改造时 采用计算机集散控制系统 dcs 工 艺参数集中在 dcs 中指示 记录 自动控制并超限报警 降低 系统风险 3 由于本装置的醚化反应对压力要求不高 建议在工艺许可的 条件下尽量降低系统压力 从而降低装置的危险度 4 由于现操作室靠装置的一面采用的是玻璃窗 不符合规范的 要求 建议将靠装置的玻璃窗拆除 封闭为防爆实体墙 在发 生事故时保护人员安全 5 建议加强日常定点 定期的监测工作 这是监测作业环境污 染和预防甲醇等物质慢性中毒的必要措施 6 建议在有条件时上工业电视监控系统 及时发现隐患 保证 装置安全运行 7 mtbe 装置原料采用口对口供应方式 这种方式可减少中间 环节 节省能源 但受气分装置来料影响太大 给平稳生产带 来威胁 建议建一个大的原料缓冲罐 保证装置进料量的稳定 六 结束语六 结束语 道七版是一种操作性很强的装置风险定量评价方法 为工厂进 行现代化安全管理提供了科学依据 通过评价 对我们有如下 启示 1 任何一个炼油化工装置 即使在设计 制造 施工上符合有 关规范和标准 但