柴油加氫裝置的危害因素分析與安全控制

韓宗念(中國(guó)石油天然氣股份有限公司華北石化分公司,河北 任丘 062552)

柴油加氫精煉提制是指石油制品在氫氣壓力下調(diào)整其品質(zhì)的過程。該化工過程的工藝特殊性是不但具備很高的溫度和壓力，而且還伴有強(qiáng)烈熱效應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)過程，其工藝介質(zhì)一般屬于甲等危險(xiǎn)化學(xué)品，在制備過程中伴有大量有毒、致爆氣體H2S、NH3產(chǎn)生。故極易引發(fā)各類安全生產(chǎn)和人員中毒事故，發(fā)生設(shè)備事故的頻率亦相當(dāng)高[1]。兩千零九年，我們國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局頒發(fā)了第一批需要給予特殊監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品名錄中，把十五類化工生產(chǎn)工藝流程確定為必須實(shí)施特殊監(jiān)督管理的化工生產(chǎn)過程，柴油加氫裝置即被收錄在內(nèi)。所以，給柴油加氫流程做風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和做風(fēng)險(xiǎn)控制方法的調(diào)研即顯得尤為重要。

1 加氫基本工藝流程介紹

加氫精煉化工流程包含的類型有石腦油加氫、煤油加氫、柴油加氫、潤(rùn)滑油加氫和石蠟加氫等若干種工藝。

柴油加氫精煉制備過程說的是在有加氫Cat存在時(shí)，H2氣在特定的壓力、溫度狀態(tài)下，把柴油中固有的S、N、O等無機(jī)化合物，經(jīng)歷相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)過程而轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀壮舻腍2S、H2O、NH3，將不穩(wěn)定的烯烴及一部分環(huán)狀飽和烴性質(zhì)改變，進(jìn)而加大油品的穩(wěn)定性，降低它的腐蝕性、改善其可燃性能及另外的相關(guān)性能，提升柴油的品質(zhì)檔次。

2 工藝運(yùn)行過程中的危險(xiǎn)因素說明

2.1 工藝基本危險(xiǎn)要素介紹

柴油加氫工藝流程屬于連續(xù)化運(yùn)行的生產(chǎn)過程，而且在較高的溫度、壓力及存在H2氣工藝介質(zhì)參與反應(yīng)的情況下進(jìn)行控制。在裝置運(yùn)行時(shí)直接參與化學(xué)反應(yīng)的基本工藝物料和溶于其中的其它物料介質(zhì)全部屬于能夠燃燒、易于燃燒及易于發(fā)生爆炸的氣液兩相物質(zhì)，特別是占主要成分的工藝油類和極具燃燒性和爆炸性的氫氣存在相當(dāng)大的危險(xiǎn)性。而且裝置運(yùn)行中由于化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的相當(dāng)量的H2S和胺，另有配合原料硫化物均是有劇毒危險(xiǎn)化學(xué)品。流程區(qū)域的大部分空間都是甲類易于發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故的危險(xiǎn)地帶?；疚ｋU(xiǎn)因素有爆炸類、毒、電、高溫、噪聲、機(jī)械、粉塵等各種危險(xiǎn)性和可能給人身帶來的各種傷害。

2.2 工藝流程危險(xiǎn)特點(diǎn)分析

柴油加氫的化學(xué)反應(yīng)為伴有放出熱量的化學(xué)反應(yīng)過程，而且在很高的溫度壓力狀態(tài)下運(yùn)行，作為其主要反應(yīng)組分的柴油處于四百攝氏度的狀態(tài)下，壓力為八兆帕斯卡的氫氣，另外尚有輕烴、汽油等有機(jī)組分。加氫反應(yīng)流程中反應(yīng)油氣進(jìn)行熱、冷高純度分離過程系有突出危險(xiǎn)性的操作調(diào)節(jié)點(diǎn)，需要特別的加強(qiáng)調(diào)節(jié)控制，嚴(yán)守工藝指標(biāo)。

2.3 火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性介紹

柴油加氫工藝流程系具有甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性的生產(chǎn)裝置。工藝流程運(yùn)行設(shè)計(jì)到的各種油類及氫氣基本上都屬于易燃易爆介質(zhì)，在很高的溫度、壓力和催化劑存在的狀態(tài)下，反應(yīng)介質(zhì)油中的S能夠和H2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生具有強(qiáng)腐蝕性的H2S。另外，所添加的配合化學(xué)制劑也屬于易燃物。在有H2介質(zhì)參與反應(yīng)的情況下，具有很高溫度和壓力的H2組分可以給普通金屬設(shè)備的內(nèi)表面帶來嚴(yán)重的氫腐蝕[2]。

3 反應(yīng)流程安全防護(hù)對(duì)策

3.1 工藝、設(shè)備方面安全手段

3.1.1 加氫裝置的混氫點(diǎn)、注水點(diǎn)，一定要有專用的高液位報(bào)警開關(guān)，應(yīng)設(shè)置止逆閥，并確保好用。

3.1.2 對(duì)裝置原料油罐，為減少原料油在換熱器、加熱爐爐管和反應(yīng)器中結(jié)焦，避免原料油與空氣接觸生成聚合物，建議設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)原料罐采用氮?dú)獯胧?，并設(shè)壓力控制系統(tǒng)及安全排放設(shè)施（安全閥）以防止原料油倒串影響系統(tǒng)安全生產(chǎn)。

3.2 自動(dòng)控制手段

依據(jù)《國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄的通知》（安監(jiān)總管三[2009]116號(hào)）的規(guī)定，柴油加氫裝置為危險(xiǎn)化工工藝。按文件要求應(yīng)對(duì)柴油加氫裝置原料油的加熱爐、高壓加氫的反應(yīng)系統(tǒng)、反應(yīng)物質(zhì)的冷卻分離系統(tǒng)、循環(huán)氫壓縮系統(tǒng)、原料供給系統(tǒng)和緊急泄壓等工藝過程進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)和控制。自控設(shè)備的選型應(yīng)嚴(yán)格滿足防爆、防腐和控制等要求。

4 結(jié)語

柴油加氫流程工藝組分具有易燃、易爆等特性，且在高溫、高壓和臨氫條件下控制；一些介質(zhì)擁有毒性和腐蝕性，歷程潛在的基本危險(xiǎn)系火災(zāi)爆炸、中毒。要運(yùn)用相當(dāng)成熟工藝和牢固設(shè)備，設(shè)置安全控制裝置，保證電氣及自控儀表靈敏準(zhǔn)確，嚴(yán)控流程的編制、安裝、施工，強(qiáng)化運(yùn)行安全監(jiān)管，重視工藝管理和設(shè)備維護(hù)，方可確保設(shè)備安全、長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。

[1]匡永泰，高維民.石油化工安全評(píng)價(jià)技術(shù)[M].北京:中國(guó)石化出版社,2005:77.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫局.GB理91147一2003車用柴油[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.