异构化安全分析

1、化工系统安全分析 危险工艺识别异构化反应报告人：专 业：12013/11/26目 录异构化定义异构化发展与研究二甲苯异构化安全分析2异构化定义异构化【英语】：Isomerization异构化也称异构化反应，指某种化学物质在特定条件下改变自身的组成结构，从而成为新物质的反应。产物通常是反应物的异构体。许多异构体的键能相差不大，因此在常温下可相互转化。3异构化定义正丁烷在三溴化铝及溴化氢的存在下，在27可发生异构化反应而生成异烷。 逆转醇的反式异构体暴露在紫外线下，可转化为顺式异构体。紫外线照射常温、催化剂在隔绝空气条件下，白磷加热到260时就回转化为红磷；红磷加热到416时就升华，其蒸气冷却后变

2、成白磷。高温条件异构化例子4异构化发展与研究40年代以后，由于对航空汽油的大量需求，由异丁烷烷基化生产高辛烷值汽油调合组分的过程迅速发展，同时广泛开展了用三氯化铝作催化剂的正丁烷异构化研究。1960年，美国大西洋炼油公司将异构化过程应用于芳烃的转换，开发了以氧化铝或氧化铝氧化硅为载体的铂催化剂的二甲苯异构化工艺过程，随后日本三菱瓦斯化学公司又开发了用氟化氢氟化硼作催化剂的液相二甲苯异构化过程。1976年和1978年美国莫比尔化学公司先后开发了使用新型ZSM5分子筛催化剂的二甲苯气相和液相异构化过程。异构化发展5异构化发展与研究催化剂主要有下列几类： 以固体酸为载体的贵金属催化剂，如铂-氧化铝、

3、铂-分子筛、钯-氧化铝等。这类催化剂属于双功能催化剂,其中金属组分起加氢和脱氢作用，固体酸起异构化作用。采用这类催化剂时，反应需在氢存在下进行，故也称临氢异构化催化剂，用于气相异构化。烷烃、烯烃、芳烃、环烷烃的异构化也可采用。尤其是乙苯异构化为二甲苯和环烷烃的异构化只有这类催化剂有效。其优点是结焦少，使用寿命长6异构化发展与研究催化剂主要有下列几类：弗瑞德克来福特型催化剂，常用的有三氯化铝-氯化氢、氟化硼-氟化氢等。这类催化剂活性高，所需反应温度低，用于液相异构化，如正丁烷异构化为异丁烷，二甲苯的异构化等。以固体酸为载体的非贵金属催化剂，如镍-分子筛等，一般也需有氢存在，用于气相异构化,但不能

4、使乙苯异构化成二甲苯。ZSM-5分子筛催化剂,主要用于二甲苯的气相或液相异构化。7异构化发展与研究异构化是可逆反应，反应常常可进行到接近平衡转化率。由于反应热效应很小，温度对平衡组成影响不甚显著，但低温操作有利于减少副反应。液相异构化反应温度一般为90150C。气相异构化反应温度则为300500C。气相非临氢异构化可在低压（约0.3MPa）下进行，气相临氢异构化则需较高压力(2.02.5Mpa)下进行。8二甲苯异构化C8芳烃是对二甲苯(PX)、间二甲苯(MX)、邻二甲苯(OX)和乙苯(EB)4种异构体的混合物，每种单体烃都是重要的有机化工原料。对二甲苯(PX)是用量最大的C8芳烃，是聚酯工业的

5、重要原料，主要用于生产对苯二甲酸(PTA)，进而生产聚酯(PET)。PX广泛应用于纤维、胶片、薄膜和树脂的制备，是一种十分重要的合成纤维和塑料的原料。二甲苯异构化目的就是将OX、MX、EB转化为价值更高的PX。下面将对PX生产系统进行分析并重点研究异构化单元的工艺流程和安全分析。9二甲苯异构化石油企业一般都是以自催化重整产物、裂解汽油和煤焦化产物为原料制得PX。二甲苯原料的组成如表1所示。表1二甲苯原料的组成（%）10二甲苯异构化PX的工艺流程图异构化单元歧化烷基化转移单元二甲苯精馏单元吸附分离单元11二甲苯异构化PX生产系统二甲苯异构化单元C8芳烃异构化在芳烃生产中决定了芳烃联合装置的经济性

6、，而异构化催化剂是装置的核心。提高生产PX效率的方法除了提升C8芳烃二甲苯异构化催化剂的性能，还有除去与二甲苯沸程接近的乙苯(EB)，减少乙苯在循环液流中积累。由于将乙苯与二甲苯分离十分困难且不经济，因此在二甲苯异构化过程中，必须将乙苯转化。根据乙苯转化途径的不同，二甲苯异构化催化剂可分为两大类：一是乙苯转化为二甲苯型催化剂，二是乙苯脱烷基转化为苯型催化剂。第二类会降低PX收率，而第一类可以利用有限的C8芳烃资源最大限度地生产目的产品PX。12二甲苯异构化目前国内外乙苯转化型的C8芳烃异构化催化剂主要有UOP公司的I-9和I-400型系列催化剂、IFP公司的Oparis型催化剂、中国石油化工集

7、团公司石油化工科学研究院的SKI-300和SKI-400型系列催化剂。13二甲苯异构化二甲苯异构化反应：乙苯异构化反应：14二甲苯异构化二甲苯异构化工艺条件：反应温度：360380；反应压力：0.50.8MPa；氢烃摩尔比：1.02.0；空速：810h-1；催化剂：SKI系列催化剂。图1 二甲苯异构化单元工艺流程图15二甲苯异构化来自进料加热炉的汽化进料通过顶部人孔接管和进料分布器进入反应器。催化剂床层的顶部有折流板或盖板以防蒸气直接流入催化剂床层。管套从盖板外侧半径范围向下延伸。图2 立式径向二甲苯异构化反应器16安全分析PX的危险性分析：（1）根据全球化学品统一分类和标签制度和危险化学品名

8、录，PX属于危险化学品，但它是易燃低毒类危险化学品，与汽油属于同一等级。（2）PX蒸气与空气会形成爆炸性混合物，爆炸极限是1.1%7%(体积)，所以PX化工厂存在爆炸的可能。（3）2000年，国内辽阳石化一套25万吨/年PX项目就曾发生过严重火灾。主要是设计上有欠缺，塔底没有切断阀，火焰超过100米，烧了10多个小时。这是一次重大的事故，3名操作工人遇难。2009年，福佳大化PX开工初出现一次小型火灾。2011年7月，中海油惠州炼厂部分PX装置发生火灾。17安全分析（4）化学品对健康的危害其实包含两个方面：以致癌为代表的长期影响和可以立即观察到直观后果的短期影响。国际上普遍定义“对二甲苯是不能

9、确定是否致癌”的第三类致癌物。因此有关PX致癌的说法缺乏科学依据。（5）事实上，有关PX危害性的描述基本集中在短期伤害方面。根据国际权威的化学品安全技术说明书MaterialSafetyDataSheet（MSDS）中的信息，人通过呼吸道吸入PX可能会引起消化道的刺激，中枢神经系统抑郁症，极端情况可能造成崩溃，意识障碍与昏迷，最极端的是死亡。如果人体直接接触到PX液体，脆弱的眼球可能会产生表面的损伤，皮肤则会干燥和开裂。18安全分析（6） PX生产过程中产生的苯、硫化氢具有高毒性和致癌性，是重要的大气污染物。其中，苯在生产工艺中被循环利用，产生的硫化氢废气经过脱硫、无害化处理后排放。（7）异构

10、化工艺流程中的加热炉要把原料和氢气混合物加热至反应温度（360380）。该环节若原料泄漏与空气混合将可能发生着火爆炸。若加热炉采用燃料油燃烧加热，点火时危害不大，但是若使用气态燃料，如果一次点火失败后未吹扫炉膛直接二次点火，可能发生爆炸。为了详细了解加热炉着火爆炸事故发生的原因及途径，对其进行事故树分析。由于加热炉本身有明火存在，所以在事故树编制中，明火条件不加入。19安全分析加热炉事故树分析事故树分析：由结构重要度排序可知事件X1、X4、X5、X12、X13对顶上事件发生影响最大，因此对这几个事件进行控制最重要，其次要控制事件a、X2、X3、X8的发生，事件X6、X7、X9重要度较小。20安

11、全分析措施与对策：由事故及结构重要度分析，我们对预防加热炉着火及爆炸提出以下措施及对策：(1)炉管的选材必须符合物料性质及炉内环境温度，加热炉建造及检修后，必须对炉管进行焊缝探伤检验，对易腐蚀性物料及条件如有必要，炉管必须采取防腐处理并定期进行检验，无法处理的及时予以更换，防止运行期间发生问题导致装置停工。(2)增强责任心，按时巡检，发现问题及时联系及配合相关单位进行处理，如仪表调节阀及液位计故障等。21安全分析措施与对策：(3)提高职工安全意识，坚决杜绝违章，特别是做好二次点火的蒸汽吹扫炉膛工作及掌握好开燃料气时间，一定要见炉烟囱冒蒸汽后才能进行二次点火。(4)加大教育力度，提高职工技术素质

12、，要求每个职工都能熟练掌握装置操作规程及(防火预案)，防止发生操作故障，增强处理异常情况的能力，如瓦斯带液，燃料及蒸汽压力波动、烟道挡板故障、泵故障等。22安全分析以上是对预防事故发生提出的对策，若PX泄漏已经发生，应急处理方法为：（1）迅速撤离泄漏污染区的人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。（2）应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防毒服，尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。切断火源。（3）小量泄漏用活性炭或其他惰性材料吸收。也可以用不燃性分散剂制成的乳液刷洗，洗液稀释后排入废水系统。（4）大量泄漏时，先构筑围堤或挖坑收容，用泡沫覆盖，抑制蒸发。然后用防爆泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理厂处置。（5）迅速将被PX污染的土壤收集起来，转移到安全地带。对污染地带沿地面加强通风，蒸发残夜，排除蒸气。23安全分析下面总结一下，人体与PX接触后的急救措施：（1）吸入：当能够安全进入灾区时，将人员从暴露区移到新鲜空气处。若需要，用氧气救生器实施人工呼吸。保持身体温