制苯装置说明与危险因素、防范措施

制苯装置说明与危险因素 防范措制苯装置说明与危险因素 防范措 施施 一 装置简介一 装置简介 一 装置发展及类型 1 装置发展 制苯装置是以乙烯装置的副产品裂解汽油和氢气为原料 应用各种技术 以生产纯苯为主产品 同时副产多种石油化工 原料的石油化工装置 裂解汽油在制苯装置中通过加氢 抽提 分离得到纯苯 同时可得到 c5 c9 甲苯 抽余油 c8 等重要 的副产品 裂解汽油加氢工艺随着催化剂的进步由原来的高温 co mo 系列 向低温贵金属系列发展 工艺路线也向全馏分 深度加氢发展 制苯工艺也以抽提制苯为主 逐渐淘汰了能耗 高 损失率大的甲苯脱烷基及二 三甘醇抽提的工艺方法 普 遍采用的为四甘醇 环丁砜为溶剂的工艺方法 n 甲酰基吗啉 抽提工艺为目前国际较先进的水平 2 装置类型 1 加氢工艺类型 裂解汽油中除含苯 甲苯 二甲苯外 还含有单烯烃 双 烯烃 饱和烃 直链烷烃 环烷烃 以及含硫 氧 氮的有机化合 物 根据色谱分析 有 200 多种组分 组成相当复杂 这种油 的特点为稳定性差 存放过程中易聚合生成低聚合度产物 即胶 质 故在应用中必须先经过加氢工艺处理 鉴于从裂解汽油中 除去双烯烃 单烯烃和硫 氧 氮有机化合物的条件不同 国 内外普遍采用两段加氢法 一段加氢主要是双烯烃加氢 二段 加氢主要是单烯烃加氢 同时将硫 氧 氮有机化合物加氢转 变为相应的硫化氢 水和氨而被除去 裂解汽油选择性加氢过 程中催化剂起着关键性的作用 随着乙烯丙烯工业的飞速发展 和裂解汽油加氢装置的不断增加 国内外对此类催化剂 尤其 是一段加氢催化剂的研究开发和工业应用高度重视 从催化剂类型分为两段高温加氢和一段低温二段高温加氢 工艺 从加工物料分为全馏分加氢和分馏加氢 由油品的不同 使用目的又可分为一段加氢和两段加氢 加氢工艺类型比较如 表 3 12 所示 2 抽提工艺类型 从重整油和裂解汽油中分离芳烃的方法有溶剂抽提法 吸 附法 抽提蒸馏法 共沸蒸馏法等 目前 溶剂抽提法是工业 生产轻芳烃的主要手段 自 1952 年美国环球油品公司 uop 和道化学公司 dow 研 究成功以二乙二醇醚 又称二甘醇 为溶剂的 udex 法投人工业生 产以来 各国又研究成功了环丁砜为溶剂的 sul folane 法 n 甲苯吡咯烷酮为溶剂的 arosolvan 法 二甲基亚砜为溶剂的 ifp 法以及 n 甲酰基吗啉为溶剂的 formex 法 并陆续投入生产 此外 udex 法已陆续改用二甘醇 deg 和二丙二醇醚 dpg 混合 溶剂三甘醇 teg 四甘醇 tetra 或二乙二醇胺 dga 作抽提溶 剂 这里主要介绍 n 甲酰基吗啉 nfm 抽提蒸馏组合工艺专有 技术 溶剂使用 n 甲酰基吗啉 nfm 将加氢后的 c6 c7 先 进行切割塔分馏 然后经过抽提系统及苯塔精馏 主产品为纯 苯 副产品有 c7 馏分 抽余油等 当苯 甲苯抽提工况时副产 甲苯 二 重点部位及设备二 重点部位及设备 一 重点部位 1 加氢反应器系统 加氢反应系统是制苯装置生产关键设备部位 包括两台加 氢反应器 一台 c8 加氢反应器和一台预硫化反应器 分离罐是 气液分离设备 也是加氢系统的压力控制点 6 台氢气压缩机 组成的压缩机组是装置的心脏部位 两台加热炉为正压式圆筒 炉 是二段加氢反应的热量来源 也是系统的控制重点 高温 换热器在开 停车过程中 或正常操作中因温度变化 极易发 生泄漏 冷却器也均在高压下操作 预硫化氢气预热器为高压 蒸汽加热富含 h2s 氢气介质的换热器 间断使用 若以上部位 发生事故将会导致恶性事故的发生 2 预分馏及抽提系统 1 脱砷反应系统 由于脱砷剂过氧化氢异丙苯的化学性质极不稳定 易在物 料带水或物料停留时间过长时在脱砷反应器部位发生物料聚合 发生事故会导致装置局部或全部停工 脱砷剂储罐注意温度过 高发生分解爆炸 在加装 chp 时会产生静电火花引起爆炸 加 装 chp 所用气泵没有置换干净 其他化学物质混入 chp 储罐中 与过氧化氢异丙苯发生化学反应会引起爆炸 2 抽提系统 抽提系统重要部位为抽提蒸馏塔 此塔的操作一旦出现故 障 可引起溶剂返 昆 塔顶抽余油中带走溶剂 造成溶剂的损 失 严重时溶剂在抽余油系统中夹带过多而造成设备冻堵 致 使装置停车 二 重点设备 装置的重点设备以两段加氢反应器为主 包括重点机组补 充氢压缩机和循环氢压缩机 另外反应系统的第二循环氢冷却 器 二段进料预热器 循环氢预热器以及高压闪蒸罐和加热炉 出现问题后处理不当都会造成部分或全部装置停工 或导致恶 生事故发生 1 加氢反应器 加氢反应器是制苯装置的生产关键设备 燕化公司制苯装 置的两台加氢反应器使用了 20 年 一段加氢反应器 r 201 在 1990 年再生时发生超温 造成筒体间断裂纹 虽经修复 但属 监护使用 在 1994 年改造后降压至 2 6mpa 原操作压力为 5 9mpa 由于使用了钯系催化剂 r 201 入口温度为 50 85 比原来的操作温度 2600 2 大为降低 二段反应器 r 301 原设计压力为 6 6mpa 设计温度为 360 目前压力定为 5 4mpa 操作温度严格限制 不得超 过 360 两台反应器当温度压力发生变化时 易造成反应器超 温和泄漏 2 硫化反应器 二段加氢催化剂中的活性组分 co mo 元素 是以氧化态 的形态附在氧化铝骨架上 为了使催化剂有充分的活性和选择 性 并且抑制不希望发生的加氢裂化和聚合反应 催化剂活性 组分应变成硫化态下操作 催化剂在第一次使用或经过再生操 作后 要对催化剂进行预硫化 催化剂预硫化操作时间 7 loh 但硫化流程长 易产生泄漏点 造成浓度较大硫化氢外泄 在加氢系统中硫化氢对设备易造成严重腐蚀 另外硫化剂更换 时要做好置换工作 避免硫化物自然 3 高压分离罐 高压分离罐是气液分离设备 也是加氢系统的压力控制点 高压分离罐是加氢系统的高低压分界 二者的液面计 压力表 安全阀 调节阀等失灵 均能造成严重影响 液面过高会造成 氢压机系统带油损坏氢气压缩机 严重时造成压缩机撞缸 液 面过低则易发生高压窜低压而引起爆炸事故 4 氢压机系统 氢气压缩机是装置的心脏 如果循环氢压缩机一旦发生故 障停车 循环氢流量突然降低 将会使反应器内热量无法带出 会造成 飞温 使加热炉管过热 造成催化剂和设备损坏 另外 氢气压缩机厂房内易发生氢气泄漏事故 5 加氢换热器 加氢换热器在停车过程中或正常操作中因温度变化 极易 发生泄漏 6 加热炉 反应系统中加热炉是为反应部分提供热量的 炉管内充满 高温高压氢气 如炉管壁温超高 将会使炉管寿命缩短 严重 超温会导致炉管爆裂 造成爆炸事故 在操作时要严格按 操作法 进行操作 在停炉时注意把 火嘴根部阀门关闭 防止电磁阀 泄漏 造成燃料气在炉膛积 聚发生危险 在点火时行点长明灯火嘴 后打开主火嘴阀门 投主火嘴 7 脱砷系统 脱砷剂储罐注意温度过高发生分解爆炸 在加装 chp 时产 生静电火花会引起爆炸 加装 chp 所用气泵没有置换干净 其 他化学物质混入 chp 储罐中 与过氧化氢异丙苯发生化学反应 会引起爆炸 8 抽提蒸馏塔 在塔内完成苯抽提和非芳脱除的主要任务 该塔处理量大 热交换量大 由于进料多样 操作复杂 有一定的危险性 是 抽提制苯的重要设备 三 危险因素分析及其防范措施三 危险因素分析及其防范措施 裂解汽油加氢 抽提制苯装置 工艺上有高温 高压 临 氢的特点 物料大部分为甲类危险品 产品苯毒性极大 正常 生产和特殊操作中均产生 h2s 有毒气体 所以在化工生产装置 中是易发生事故的装置 一 开停工时的危险因素及其防范措施 1 开工时的危险因素分析及其防范措施 开工时装置从常温 常压逐渐升温升压达到正常操作指标 物料 氢气 水 电逐步引入装置 所以在开工时 装置的操 作参数变化较大 较易发生事故 装置开工的主要步骤为 置换气密一系统垫油一预分馏建立单塔循环一反应系统建 立安全液循环一抽提系统建立溶剂循环一反应系统升温升压一 系统投料 装置开工的顺序为预分馏 加氢反应系统再至抽提系统 各阶段易发生的事故分析如下 1 预分馏物料聚合 预分馏系统处理的物料为不饱和物料 由于脱砷剂过氧化 氢异丙苯的化学性质极不稳定 易在物料带水或物料停留时间 过长时起到聚合反应的链引发作用 致使物料在脱砷反应器部 位发生聚合 所以在预分馏的正常操作中应及时发现原料带水 或再沸器泄漏的情况 事故发生会导致装置局部或全部停工 脱砷剂储罐注意温度过高发生分解爆炸 在加装 ciip 时产生静 电火花引起爆炸 加装 chp 所用气泵没有置换干净 其他化学 物质混入 chp 储罐中 与过氧化氢异丙苯发生化学反应引起爆 炸 2 加热炉点火 气体加热炉是正压式圆筒炉 电子点火系统 在操作时要 严格按 操作法 进行操作 点炉之前应对炉膛进行测爆 如 果发生未点燃或熄火现象时 在重新点炉之前应再次对炉膛测 爆 合格后再进行 在停炉时注意把火嘴根部阀门关闭 防止 电磁阀泄漏 造成燃料气在炉膛积聚发生危险 在点火时先点 长明灯火嘴 后打开主火嘴阀门 投主火嘴 为反应部分提供 热量的炉管内充满高温高压氢气 如炉管壁温超高 将会使炉 管寿命缩短 严重超温会导致炉管爆裂 造成爆炸事故 3 二段出料换热器泄漏 二段出料温度为 260 350 与二段进料在二段进料预热 器 第二循环氢冷却器进行换热 两侧物料均是高压 临氢 在开工阶段温度变化较大的时候 容易造成泄漏 所以在开工 过程中升温速度应该严格控制在 30 h 温度升至 100 以上 后要进行热紧 4 反应器超温 在开工阶段由于预分馏的操作不稳定 所以 c5 馏分极易发 生夹带至反应器 造成温度急剧升高 另外加热炉的调整不够 及时也是造成飞温的一个主要原因 所以在开工阶段应严格检查进料质量后再向反应器进料 加热炉的调整也应迅速及时 如果发生飞温 应及时降低进料 直至停止 降低加热炉温度直至灭炉 利用循环氢带走反应热 5 抽提塔冲塔 抽提塔在开工过程中 由于温度的调整以及进料量的变化 会造成塔内汽液平衡的失调 从而使溶剂夹带至塔顶而造成冲 塔 开工时应注意两塔溶剂循环建立平稳后 两塔温度调整至 操作值后再缓慢的进料 且进料量维持在 10 15t h 之间 温 度调整应缓慢进行 如果发生冲塔 立即降低直至关闭汽提塔 再沸器 抽提蒸馏塔再沸器的加热蒸汽 降低贫溶剂和净化溶 剂的入塔温度 降低进料量直至停止进料 2 停工时危险因素分析及其防范措施 装置停工是装置由正常操作状态逐渐降低温度 压力 流 量的过程 各操作参数变化较大 所以也属于不稳定操作状态 因操作不当也有可能造成事故 主要应注意以下问题 1 预分馏各塔残油应尽量抽尽 各塔温度降至常温 一旦 打开设备 注意清除设备内部的残留物 吹扫后进行水洗 防 止低聚物自燃 2 加氢反应系统应有足够的氢气循环带油时间 保证两反 应器不发生物料聚合 3 反应系统降温速率要慢 防止发生泄漏着火事故 同样 反应系统卸压时速率要慢保证火炬系统的安全 4 抽提蒸馏塔蒸塔后一定要水洗 防止塔内残留物自燃 5 加氢氢气循环系统中的一段循环氢吸人罐 二段循环氢 吸人罐以及稳定塔系统应及时水洗 防止 fes 因干燥自燃 6 预硫化反应器的硫化剂卸出前应用氮气置换 卸出后应 水浸并及时堆埋 防止日晒自燃 二 特殊操作时的危险因素分析及其防范措施 装置的特殊操作是指加氢反应系统的催化剂再生 催化剂 预硫化和一段催化剂活化操作 由于操作改变了工艺操作条件 和工艺流程 以及产生剧毒的硫化氢气体 所以存在着很大的 危险因素 危险因素及预防措施列于表 3 16 三 正常操作时的危险因素分析及其防范措施 正常生产时的工艺参数是稳定的 但是在长期运转过程中 受设备 公用工程条件 加工量调节 人员操作水平 仪表可 靠度诸多因素的影响 正常生产中仍有不少影响安全生产的因 素 装置各单元的危险因素分析及防范措施列于表 3 17 四 装置安全联锁系统及其作用 裂解汽油加氢 抽提制苯装置的关键危险部位是两段加氢 系统 此系统由于使用低 高两段不同压力下进行加氢操作 同时二段反应进料温度在 2m 以上且物料混合后经过加热炉加 热 化学反应为放热反应 极易造成反应器床层超温 氢压机 的运行过程严禁带油 以及加热炉的温度必须严格控制 否则 造成反应器 飞温 所以装置的主要联锁系统围绕加氢反应系 统中的加热炉 氢气压缩机 氢气循环系统 目前本装置使用 的联锁系统都采用 plc 执行 1 装置安全自保原则 1 保证循环氢量 加热炉系统发生故障时及时切断反应系 统的进料 2 保证液态物料不带入氢气压缩机系统 保护压缩机的运 行 3 在氢气压缩机的润滑 冷却不正常时不能启动压缩机 4 燃料气压力过低时停炉 5 抽提塔塔釜压力过高时 切断加热蒸汽 抽提系统的主要设备抽提蒸馏塔的压力变化设置超压联锁 系统 其他系统如 分馏系统设置了防止塔顶超温 超压联锁 以及液位高低联锁 2 主要控制联锁和联锁说明 联锁动作原因及动作后处理列于表 3 18 五 装置易发生的事故及其处理 1 制苯装置常见事故处理原则 1 预分馏紧急情况下停车 首先停止脱砷剂注入 同时应 尽量保证进入脱砷反应器物料流动 防止物料在混合器至脱砷 反应器之间发生聚合而堵塞管路 引起次生事故