HSE安全篇乙烯装置36.docx
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HSE安全篇乙烯装置36
第二节工艺装置
1.1乙烯装置
1.2装置概述
中海壳牌石化公司的低烯烃装置由Stone&Webster公司提供乙烯装置工艺设计包。
装置设计中包含S&W公司拥有的超选择转化（USC）裂解炉技术和先进回收系统（ARS）技术。
1.2.1产品方案、生产规模、建设性质及生产方法
本装置为新建装置，生产规模为乙烯产量80万公吨/年、丙烯产量43万公吨/年（不计装置间循环返回物流）。
设计年操作8000小时，设计停车检修周期5年。
乙烯装置利用特殊设计的蒸汽裂解炉对烃原料进行热裂解，获得乙烯和丙烯主产品，及氢气、甲烷、燃料气、混合C4、裂解汽油、裂解柴油和裂解尾油副产品；裂解回收出来的乙烷和丙烷返回裂解炉循环裂解。
裂解反应在安装于辐射炉膛内的高合金管中发生。
视裂解原料的种类，裂解气从裂解炉辐射段出来的温度为815-840℃，压力0.8Barg。
烟气中的余热在对流段回收，用来对烃、稀释蒸汽和锅炉给水预热，并对超高压蒸汽（105Barg，510℃）进行过热，超高压蒸汽是在对裂解气进行冷却时产生的。
裂解气在急冷油塔中被进一步冷却，与急冷油塔相连的急冷油循环和盘油循环系统从裂解气中回收热量，借助燃料油汽提塔，该系统也将裂解气中的燃料油组份同时除去。
通过在急冷水塔内的直接接触，裂解过程中注入的蒸汽被冷凝下来，急冷水循环系统允许利用自身的热量对丙烯精馏塔进行再沸或充当其它热源。
在一个闭合的稀释蒸汽回路系统中，利用急冷油的热产生裂解炉需要的蒸汽，该蒸汽来自急冷水塔冷凝下来的水。
裂解气在急冷水塔内冷却之后，被裂解气压缩机从0.3Barg压缩到38Barg，以便在深冷分离系统中进行分离。
在进行最终产品分馏之前，微量的污物如胂、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、乙炔和丙炔/丙二烯被清除到非常低的水平，以便达到氢气、乙烯、丙烯、甲烷、混合C4和裂解汽油所要求的指标。
碱洗用来脱除裂解气中的二氧化碳和硫化氢，固定床吸附系统用来脱除胂，乙炔在前加氢反应器系统中脱除，最终的乙烯产品在后面的乙烯精馏塔得到，乙烯精馏塔将乙烯和循环乙烷分离。
C3加氢反应器位于丙烯精馏塔进料的上游，丙烯精馏塔将丙烯和循环丙烷分离，并得到丙烯产品。
甲烷化反应器用于从粗氢气中脱除一氧化碳，使一氧化碳与氢气反应，生成甲烷和水。
纯化后的氢气经干燥后用于C3加氢系统、汽油加氢系统，并输出到下游装置使用。
乙烯和丙烯复叠制冷系统用于提供直到-101℃的冷却，两段膨胀再压缩系统提供-101℃以下的冷剂。
流程框图如下：
生产技术特点如下：
本装置设置了原料预处理设施，用于对所有原料进行脱盐、分馏和脱汞。
该设施将原料分为轻、重两种原料之后储存，再进入不同类型的裂解炉分别裂解。
裂解炉采用Ｕ形炉管，激冷换热器SLE采用管式、可单独拆卸并更换的结构，对重质裂解原料采用二次注汽技术。
设置单独的循环气裂解炉处理循环乙烷和循环丙烷；液体裂解炉有重质原料裂解炉和轻质原料裂解炉两种，而轻质原料也可在重质原料裂解炉中进行裂解。
急冷系统中设置了裂解尾油汽提塔和裂解柴油汽提塔，这对循环急冷油性质的控制极为有利。
裂解尾油的汽提以循环气裂解炉的物料为汽提介质；裂解柴油汽提以稀释蒸汽为汽提介质。
急冷水塔将裂解气压缩机的段吸入罐融入塔顶。
分离系统采用前脱丙烷前加氢工艺，与顺序分离流程相比有很大区别。
为进一步防止汞的污染，在裂解气干燥器和液相干燥器中增加了脱汞吸附剂。
在C2加氢反应器和C3加氢反应器的上游设置了脱胂保护床；在C3加氢反应器的下游设置了甲醇脱除床。
深冷脱甲烷系统采用了“先进回收技术”，在深冷流程中采用“分馏分凝器”。
利用分馏冷凝器，在设备内同时进行传质和传热，节省乙烯冷剂的消耗，从而节省压缩机功率。
在脱丙烷塔和裂解气压缩机五段及乙烯塔和乙烯热泵压缩机间采用了两套热泵系统，对节省能量消耗有利。
乙烯热泵压缩机与乙烯制冷压缩机独立设置、运行，提高了操作灵活性，减少了干扰。
乙烯热泵压缩机设有中段抽出并用于乙烯塔中间再沸器，乙烯塔在8.8Barg压力操作，综合结果是能耗显著降低。
另外，在混合C4产品物流上设置了碱洗单元来提高产品的指标。
丙烯制冷压缩机一段吸入罐底设置冷剂排放泵，增加了系统操作的灵活性。
1.3安全危险性分析
1.3.1火灾、爆炸物料危险
视不同工况，本装置采用的原料有重石脑油、卡塔尔凝析油、OSO凝析油，以及抽余C4、C5馏份、抽余C6，装置中间产品和最终产品有氢气、甲烷、燃料气、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、混合C4、裂解汽油、裂解柴油、裂解尾油，均为易燃或易爆的介质。
因此应严防泄漏和各种形式的火花出现。
大部分生产设备和管道中的介质是不同比例下的烃混合物。
其主要危险性质如下：
装置物料中纯组份物质及石油馏份的安全性质表
序号
物料名称
爆炸极限
V%
火灾危险
性类别
爆炸危险性
车间最高
允许浓度mg/m3
自燃
温度
℃
闪点
℃
组别
类别
1
氢气
4.1~74.2
甲
T1
IIC
/
570
<-50
2
甲烷
5.0~15.0
甲
T1
IIA
/
537
-188
3
乙烷
3.2~12.5
甲
T1
IIA
/
472
<-50
4
乙烯
3.1~28.6
甲
T2
IIB
/
540
-136
5
乙炔
2.5~80.0
甲
T2
IIC
/
335
<-50
6
丙烷
2.4~9.5
甲
T1
IIA
/
446
-104
7
丙烯
2.0~11.0
甲
T2
IIA
/
410
-108
8
丙炔
1.7~
甲
T1
IIB
/
/
-151
9
正丁烷
1.6~8.5
甲
T2
IIA
/
405
-60
10
异丁烷
1.9~8.4
甲
T1
IIA
/
465
-76
11
1-丁烯
1.6~9.3
甲
T2
/
100
371
-79
12
异丁烯
1.8~9.6
甲
T1
/
100
465
-77
13
顺丁烯-2
1.7~9.7
甲
T2
/
100
323
-72
14
反丁烯-2
1.7~9.7
甲
T2
/
100
324
-72
15
1,3-丁二烯
2.0~11.5
甲
T2
IIB
100
415
-78
16
戊烷
1.4~7.8
甲B
T3
IIA
/
260
<-40
17
己烷
1.1~7.5
甲B
T3
IIA
/
244
-22.8
18
苯
1.3~7.1
甲B
T1
IIA
40
574
-11
19
甲苯
1.27~7.0
甲B
T1
IIA
100
536
4.4
20
汽油
1.1~5.9
甲B
T3
IIA
300
225~530
<-20
21
柴油
/
丙A
T3
IIA
/
/
/
22
重燃料油
/
丙B
T3
IIA
/
/
/
23
轻石脑油
1.2~
甲B
T3
IIA
/
480~510
<-20
24
重石脑油
0.6~
甲B
T3
IIA
/
-22~20
氢气---无色无味气体，具有很宽的爆炸极限。
氢气与空气混合燃烧只需很少的能量，因此氢气需要特殊处理。
氢气－空气混合物点燃，会爆炸性燃烧并产生很清洁几乎看不见的火焰。
氢气发生火灾时，灭火之前首先应当切断氢气源以避免积累爆炸性混合气体。
当氢气源被切断后，可采用常规的灭火方法（水，干粉）扑灭残火。
甲烷---无色无味气体，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火，高热时能引起燃烧爆炸。
与氟，氯等能发生剧烈的化学反应。
若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。
燃烧产物CO，CO2。
当着火时，应切断气源、喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。
可用雾状水，泡沫，二氧化碳灭火。
若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体。
硫化氢---与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸，若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。
灭火方法：
切断气源。
若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体。
喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。
雾状水、泡沫。
乙烯---无色、带甜香味气体，通常状况下无聚合危险，能与强氧化剂发生强烈反应，属易燃易爆物质。
使用时应防火防爆，清除火源。
注意防静电积聚。
仓库及工作区应彻底通风。
乙烯引起的火灾可采取常规的灭火方法。
火灾时应水冲容器降温。
乙烷---无色、无臭气体，无聚合危险。
与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
建议使用雾状水、二氧化碳和泡沫灭火。
乙炔---无色气体。
与空气混合或压力下受到打击均具有极大的爆炸危险，由于本装置的乙炔均以很低的浓度稀释在物流中，因此爆炸危险性显著降低。
丙烯---可燃气体，性质活泼。
丙烯的蒸汽比重大于空气，爆炸下限低，万一装置中某点发生泄漏，这些易燃气体很容易聚集在低洼处，形成具有爆炸危险的混合物。
丙烯引起的火灾，可以采取常规的灭火方法。
丙烷---无色气体，不易发生化学反应。
与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
建议使用雾状水、二氧化碳和泡沫灭火。
丙炔---具有不快气味的气体。
与空气混合或压力下受到打击均具有极大的爆炸危险。
极易燃，与空气形成爆炸性气体。
装置中要禁止明火、禁止火花，通风操作，采取静电接地，使用不产生火花的工具，着火时切断气源。
如不可能切断，在不影响周围环境的情况下让其自行燃烧，否则采用二氧化碳及干粉灭火。
同时喷水保持容器冷确，直至灭火结束。
丁烷---常温常压下为无色、无味的气体。
丁烷气体比空气重，分部在地面，远处着火便产生危险，由于丁烷的低导电性，流动、搅拌可产生静电。
极易燃，与空气形成爆炸性气体。
装置中要禁止明火、禁止火花，通风操作，采取静电接地，使用不产生火花的工具，着火时切断气源。
如不可能切断，在不影响周围环境的情况下让其自行燃烧，否则采用二氧化碳及干粉灭火。
同时喷水保持容器冷确，直至灭火结束。
丁二烯---无色无臭气体，易燃，与空气混合在一定浓度范为内形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。
苯---无色透明有芳香气味的可燃性液体。
正常贮存条件下是一种稳定的化合物。
不会聚合。
与强氧化剂如臭氧、高锰酸钾、硫酸、硝酸、过氧化物等激烈反应。
甲苯---芳香烃，无色液体，有苯的气味，溶于乙醇、苯和乙醚，不溶于水，易燃，与空气形成爆炸性混合物。
1.3.2腐蚀性物料危害
在裂解气碱洗系统，用氢氧化钠溶液对裂解气中的微量酸性气（如硫化氢）进行洗涤脱除。
酸性气对设备有腐蚀性，因此在对含有硫化氢介质的设备进行设计中，采取严格规范设计的措施。
本装置内氢氧化钠的最大浓度为20%，与人体接触会造成腐蚀烧伤；在热分馏区设置了混合C4碱洗系统，因此也存在同样的腐蚀危险。
1.3.3其它危害
裂解炉原料中的微量杂质会在生产装置一定部位累积，例如本装置的砷和汞杂质。
砷是剧毒物质，随着生产时间的延续，会逐渐积累在脱胂反应器的固体催化剂中，在更换装卸的过程中，如操作规程和防护措施不当，容易造成砷中毒。
同样，汞亦是剧毒物质，随着生产时间的延续，会逐渐积累在脱汞反应器的固体催化剂中，在更换装卸的过程中，如操作规程和防护措施不当，容易造成汞中毒。
此外，静电可能引起泄漏物质爆炸，因此设备和管道的设计要考虑对静电的预防措施。
1.3.4危险岗位
通常乙烯装置的岗位按生产流程功能划分，本装置可分为：
裂解岗位、急冷岗位、压缩岗位、冷分馏岗位和热分馏岗位。
由于技术复杂、设备多、流程长，因此各岗位均具有不同类型、不同程度的危险性，具体如下：
裂解岗位---裂解炉炉膛温度高达上千度，裂解炉产生的超高压蒸汽温度在500℃以上，裂解气温度最低也在400℃以上，这些介质的管道和设备遍布于裂解区，一旦发生泄漏并直接接触，会对人员造成严重烫伤危害；同时这些物质的泄漏可能导致设备、保温材料、电气元件及电缆的迅速燃烧或严重损坏，直接影响安全生产。
急冷岗位---急冷油塔、轻燃料油汽提塔和重燃料油气提塔的塔釜温度较高，达200℃以上。
塔釜介质一旦泄漏容易发生自燃或燃烧；稀释蒸汽系统温度接近200℃，它的泄漏也易对人员造成严重烫伤危害。
压缩岗位---裂解气压缩机五段出口压力达3.8MPaG，丙烯制冷压缩机和乙烯制冷压缩机的出口压力近2.0MPaG，属高压区，这些压缩机中的介质如发生泄漏，在适当的条件下会发生恶性爆炸事故；丙烯冷剂和乙烯冷剂的温度较低，最低达-100℃，它们的泄漏不但有恶性爆炸的危险，还有严重冻伤的危险；裂解气碱洗系统亦属于该岗位，碱洗以氢氧化钠溶液为洗涤剂，因此该岗位人员具有与碱直接接触并造成人员伤害的可能性。
C2加氢反应器如发生“飞温”现象极易导致反应器爆炸恶性事故。
冷分馏岗位---甲烷、氢气、乙烯均产自该区，出于分离的目的该区均在低温操作，最低温度的物料为-160℃以上。
因此泄漏后对人员有冻伤的威胁；该区物料多为低闪点、易爆介质；而氢气泄漏后如发生燃烧，在白日难以肉眼看出，因此对人员也有烧伤的威胁；此外，甲烷化反应器如发生“飞温”现象极易导致反应器爆炸恶性事故。
热分馏岗位---该区主要介质为丙烯、丙炔、丙烷、C4和裂解汽油。
它们的泄漏有可能导致恶性爆炸和燃烧事故。
1.3.2泄压防爆、防火安全设施
本装置采取的重要防范措施如下：
（1）装置内（含裂解炉区）设置可燃气体监测警报器，并在控制室集中声光报警。
（2）操作温度高于70℃的设备、管道均按照规范设防烫或保温。
（3）在能够独立切出的罐、塔、反应器、换热器、管线等都装有安全阀，意外时物料完全可以通过安全阀排入火炬系统。
（4）电力设计按二级防爆要求设计。
并做好工艺设备、普通的防静电接地导线，及设备的避雷措施。
（5）装置区内设有符合规范的消防通道，并和全厂消防通道相通。
（6）本装置排出的污水送污物处理装置进一步处理。
（7）装置区内设有消防水系统，并按规范设置了消防栓。
（8）在裂解炉单元与其它单元的结合部设置蒸汽幕墙。
（9）本装置设有独立稳定高压消防给水系统。
高压消防给水管道成环状布置于各生产区内。
（10）高压消防水炮围绕乙烯装置四周布置，用于保护整个装置区。
整体布置能够对乙烯装置内被保护的设备进行火灾控制。
（11）装置区内设置固定式水消防系统。
其中包括水喷雾系统和半固定消防竖管。
（12）现场辅助控制室（FAR）内设有手提式CO2灭火器。
（13）装置区内均设移动式灭火器。
分手提式和推车式两种。
（14）生产工人应配备专用防护服和防毒面具，工人要定期检查身体，定期疗养，以保证人工的身体健康。
1.4工业卫生危险性分析及措施
1.4.1工业卫生分析
以下是各种物质的毒性分析：
氢气---无色无味气体，氢气为生理非活性的气体，只有在浓度很高的情况下，由于氧气的正常分压降低，才引起窒息；氢气的麻醉作用，只有在极高的压力下才表现出来。
吸入后：
迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道通畅，呼吸困难时给输氧；呼吸停止时，立即进行人工呼吸。
就医。
硫化氢---强烈的神经毒物，对粘膜有强烈的刺激作用。
高粘度时可直接抑制呼吸中枢，引起迅速窒息而死亡。
当浓度为70-150mg/m3时，可引起眼结膜炎、鼻炎、咽炎、气管炎；浓度为700mg/m3时，可引起急性支气管炎和肺炎；浓度为1000mg/m3时，可引起呼吸麻痹，迅速窒息而死亡。
长期接触低浓度的硫化氢，引起神衰征候群及植物神经紊乱等症状。
皮肤接触：
脱去污染的衣着，立即用流动的清水彻底冲洗。
眼睛接触：
立即提起眼睑，用流动清水冲洗10分钟或用2%碳酸氢钠溶液冲洗。
甲烷---无色无味气体，对人最初的窒息征象为脉搏加快，呼吸量增大，注意力及细小肌肉运动协调衰退。
在空气中氧气的含量降低25～30%时，开始发现，吸入含甲烷的空气时，严重的疾患应在甲烷含量约达25～30%及更高时发生，吸入80%甲烷及20%的氧气混合物，只引起头疼，吸入60%甲烷、21%的氧气及14%的氮气的混合物，经3小时无疾患，只是脉搏次数、血压及眼的光觉能力稍有降低。
防护：
在有甲烷危险的厂房，经常检查甲烷的含量，如果甲烷的浓度增高，工人都应立即撤出并立即进行通风。
乙烯---无色、带甜香味。
对眼及呼吸道黏膜有轻微刺激作用。
吸入高浓度乙烯可立即引起意识丧失。
长期接触低浓度乙烯可有头昏、乏力等症状。
防护措施：
工作场所要求空气流通，便于乙烯气体扩散稀释。
液态乙烯钢瓶应定期检查，以防止发生意外事故。
有气雾的地方要戴面具，操作工要穿防护服,防护手套，戴防护眼罩，面罩。
紧急救护：
接触液态乙烯后立即用大量的温水清洗受伤处，以减少细胞组织冻结。
轻轻地用干的经过消毒的纱布包扎好，预防感染。
吸入乙烯后，救护人员在缺氧区必须戴上自呼吸设备，把受害者转移到有新鲜空气的地方，进行人工呼吸，如有可能立即输氧，并与医生取得联系。
乙烷---无色、无臭、窒息性气体。
避免在高浓度的乙烷环境下作业，如有需要，需佩带氧气呼吸器。
乙炔---无色气体。
由于本装置的乙炔均以很低的浓度稀释在物流中，乙炔的麻醉作用可以不用特别考虑。
丙烯---纯窒息剂和麻醉剂。
浓度为15%时，30分钟后导致意志丧失；浓度为35-40%时，20秒后导致意志丧失。
具有轻微麻醉作用，高浓度下才引起显著的生理影响。
外表症状包括窒息和不规律的心跳。
高浓度下也会因把空气中的氧气稀释到不能维持生命的浓度而有致命危险。
丙烯没有显著的毒性。
高浓度场合需佩带防毒面具。
暴露于带压的液体丙烯也很危险。
液体丙烯将迅速闪蒸，产生极端低温，与皮肤接触会导致冻伤。
丙烷---无色、窒息性气体。
避免在高浓度的丙烷环境下作业，如有需要，需佩带氧气呼吸器。
丙炔---具有不快气味的气体。
是极若的麻醉剂，可导致痉挛。
本装置C3加氢物流中含有一定浓度的丙炔，建议长期接触该物流的人员佩带合适的呼吸器。
丁烷---常温常压下为无色、无味的气体。
避免在高浓度的丙烷环境下作业，如有需要，需佩带氧气呼吸器。
丁二烯---无色无臭气体，丁二烯具有麻醉及刺激作用。
浓度高时，可引起急性中毒：
中毒表现有头痛、头晕、恶心、咽痛、耳鸣、全身乏力，嗜睡，时有呕吐、酒醉状态、呼吸困难，面色苍白，脉博加速等症状。
较严重时，出现意志丧失和抽搐。
脱离接触后，在清新的空气中，可以迅速恢复，头痛和嗜睡有时可持续一段时间。
浓度低时对粘膜有刺激作用，长期接触可引起慢性中毒症状。
经常受到丁二烯蒸气作用的工人有咳嗽，眼、鼻刺激的症状，但临床检查未见任何病理变化。
如果丁二烯直接作用于皮肤，会引起皮肤冻伤或炎症。
苯---无色透明有芳香气味。
正常贮存条件下是一种稳定的化合物。
吸入过量苯或皮肤与苯长期接触，将引起头痛、疲劳、食欲减退以及早期的血液损害，如红血球减少引起的意志消沉。
长期与低浓度苯接触有潜伏的毒害作用，即对细胞组织生成的破坏和不可挽回的血液破坏。
吸入苯会导致衰老、支气管炎和肺炎。
苯液体或高浓度的气相苯与眼睛接触能使眼睛发炎。
因此，长期与苯接触的人员应佩带呼吸器及合适的劳保用具。
甲苯---芳香烃，无色液体，有苯的气味。
对人体危害较大，暴露在10ppm甲苯蒸汽中会产生疲劳、恶心、皮肤骚痒症状。
200ppm以上对粘膜有刺激作用，能引起神经系统麻痹，眼腈发炎。
急性中毒时引起头痛、恶心、呕吐、昏醉。
过高浓度会引起精神错乱、失眠、剧烈恶心。
长期接触会引起慢性积累中毒，对神经和肠胃系统有损害，使人感到浑身无力。
1.4.2噪声危害
乙烯装置裂解区和压缩区是噪声较大的区域，是大量气体流动、燃烧和压缩机运转时造成的，这主要由设备制造商控制，在合同谈判中加以限制是彻底解决该问题的最佳途径。
1.4.3其它危害
裂解炉膛的温度高、亮度大，操作人员如长期向炉膛观望，易对视力造成影响，需要采取适当的防护措施。
仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.
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