關(guān)于焦化企業(yè)所涉危險工藝的分析

盧春雪　陳杰　張濤

(1.中鋼集團武漢安全環(huán)保研究院有限公司　武漢 430081；　2.武漢平煤武鋼

聯(lián)合焦化有限責(zé)任公司　武漢 430082)

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關(guān)于焦化企業(yè)所涉危險工藝的分析

盧春雪1陳杰2張濤2

(1.中鋼集團武漢安全環(huán)保研究院有限公司武漢 430081；2.武漢平煤武鋼

聯(lián)合焦化有限責(zé)任公司武漢 430082)

摘要依據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，分析了傳統(tǒng)焦化企業(yè)所涉危險工藝，并對企業(yè)在危險工藝中需要進一步完善的地方提出了相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞焦化企業(yè)危險工藝分析

Analysis on the Hazardous Processes of Coking Enterprises

LU Chunxue1CHEN Jie2ZHANG Tao2

(1.SinosteelWuhanSafety&EnvironmentalProtectionResearchInstituteCo.,Ltd.Wuhan430081)

AbstractAccording to the relevant provisions of the state, the hazardous processes of the traditional coking enterprises are analyzed and some relevant suggestions for the problems existed in the hazardous processes are put forward.

Key Wordscoking enterprisehazardous processanalysis

0引言

國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局分別于2009年、2013年先后公布和調(diào)整了重點監(jiān)管的危險化工工藝目錄(安監(jiān)總管三[2009]116號、安監(jiān)總管三[2013]3號)。目前，共有18種工藝列為危險工藝，涉及到煤化工企業(yè)的主要有加氫工藝、氧化工藝、新型煤化工工藝(煤制油、煤制烯烴、煤制二甲醚、煤制乙二醇、煤制甲烷氣、煤制甲醇、甲醇制醋酸等工藝)。其中，傳統(tǒng)煤化工企業(yè)(焦化企業(yè))所涉及到的危險工藝主要為加氫工藝、氧化工藝。

1傳統(tǒng)煤化工企業(yè)所涉及的危險工藝

1.1加氫工藝

涉及加氫反應(yīng)(即在有機化合物分子中加入氫原子的反應(yīng))的工藝過程為加氫工藝，主要包括不飽和鍵加氫、芳環(huán)化合物加氫、含氮化合物加氫、含氧化合物加氫、氫解等。焦化企業(yè)主要的加氫工藝為苯加氫、焦油加氫、焦?fàn)t煤氣制甲醇中的合成工藝。

1.2氧化工藝

涉及氧化反應(yīng)(即有電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)中失電子的過程，也是氧化數(shù)升高的過程)的工藝過程為氧化工藝。焦化企業(yè)主要的氧化工藝為焦?fàn)t煤氣制甲醇中的轉(zhuǎn)化工藝等，在“調(diào)整的首批重點監(jiān)管危險化工工藝中的部分典型工藝”中將“克勞斯法氣體脫硫”列入“氧化工藝”的典型工藝。

2傳統(tǒng)煤化工企業(yè)危險工藝管控現(xiàn)狀

傳統(tǒng)煤化工企業(yè)危險工藝很多由石化系統(tǒng)轉(zhuǎn)化而來，尤其是加氫工藝和焦?fàn)t煤氣制甲醇中的轉(zhuǎn)化工藝，因此，一般設(shè)計了基本的監(jiān)控和安全控制措施。

2.1加氫工藝

加氫工藝主要有苯加氫、焦油加氫、焦?fàn)t煤氣制甲醇中的合成反應(yīng)。根據(jù)加氫工藝危險特點、重點監(jiān)控工藝參數(shù)及安全控制的基本要求，以某苯加氫工程分析傳統(tǒng)煤化工企業(yè)加氫工藝采用的檢測和控制手段。苯加氫工藝流程見圖1。

由圖1可以看出，加氫反應(yīng)主要在預(yù)反應(yīng)器、主反應(yīng)器這兩個關(guān)鍵設(shè)備。預(yù)反應(yīng)器主要是將輕苯中的二硫化碳、輕質(zhì)含硫成分和易形成聚合物的化合物(如二烯烴和苯乙烯等)除去，可避免這些物質(zhì)在較高溫度時在設(shè)備中發(fā)生聚合結(jié)焦；主反應(yīng)器主要是使烯烴完全飽和，變成相應(yīng)的飽和烴。硫的化合物(主要是噻吩)、氧化物和氮化物轉(zhuǎn)變成碳氫化合物、硫化氫、水和氨氣。

由圖1中可以看出，預(yù)反應(yīng)器、主反應(yīng)器中的物料為輕苯和氫氣的混合物，氫氣的爆炸極限為：4.1%～74.2%，苯蒸汽爆炸極限為：1.2%～8%，均屬于甲類火災(zāi)危險物質(zhì)，溫度較高，壓力較大。如不對工藝參數(shù)進行有效監(jiān)控，反應(yīng)器中溫度、壓力、料比等控制不當(dāng)，可能發(fā)生火災(zāi)、爆炸的危險。

圖1　苯加氫工藝流程

目前，預(yù)、主反應(yīng)器的重點監(jiān)控工藝參數(shù)設(shè)置有循環(huán)氣體流量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、氫氣壓縮機運行參數(shù)等。但系統(tǒng)氧含量、加氫反應(yīng)循環(huán)氣組成等未設(shè)置在線分析儀，均采用取樣化驗，監(jiān)控數(shù)據(jù)存在滯后，不能時時監(jiān)測，同時，在取樣過程中也存在著控制不當(dāng)，可能發(fā)生火災(zāi)、爆炸的危險。在安全控制的基本要求中，該工藝一般設(shè)計有正常生產(chǎn)時溫度壓力控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)，氫氣檢測報警裝置，對循環(huán)氫壓縮機設(shè)置停機報警和聯(lián)鎖。主反應(yīng)器內(nèi)溫度的控制，主要通過調(diào)節(jié)其前端的管式爐的加熱強度；輕苯進預(yù)、主反應(yīng)器的量通過反應(yīng)溫度顯示，由反應(yīng)溫度控制高速泵進蒸發(fā)器的原料量，同時與進料量進行聯(lián)鎖。在此工藝中，主反應(yīng)器中的加氫反應(yīng)一般能夠做到《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布首批重點監(jiān)管的危險化工工藝目錄的通知》對加氫反應(yīng)的基本監(jiān)控要求。但對預(yù)反應(yīng)器的溫度和壓力僅靠調(diào)節(jié)閥進行調(diào)節(jié)，未設(shè)置溫度和壓力的報警及相應(yīng)的聯(lián)鎖裝置。

目前，國內(nèi)傳統(tǒng)煤化工企業(yè)加氫反應(yīng)的監(jiān)控均設(shè)計了一些對溫度、壓力、物料比的自動監(jiān)控裝置，但對照相關(guān)要求還需要進一步完善。

2.2氧化反應(yīng)

傳統(tǒng)煤化工企業(yè)克勞斯法氣體脫硫主要是從再生塔出來的酸氣，通過克勞斯?fàn)t，氧氣與一部分H2S反應(yīng)生成SO2，生成的SO2再與H2S反應(yīng)生成單質(zhì)硫的過程。在此反應(yīng)過程中危險物料主要有焦?fàn)t煤氣，H2S，SO2，HCN，NH3，單質(zhì)S等，主要危險物質(zhì)的危險特性見表1。

表1　克勞斯法氣體脫硫主要物質(zhì)危險特性

由表1可知，克勞斯法氣體脫硫反應(yīng)中的HCN、H2S、焦?fàn)t煤氣均為甲類火災(zāi)危險性物質(zhì)，其中H2S為高毒物質(zhì)，且濃度較高。在克勞斯反應(yīng)過程中，如溫度、壓力、物料比例控制不當(dāng)，極易發(fā)生火災(zāi)、爆炸及中毒事故。同時，克勞斯?fàn)t采用焦?fàn)t煤氣做為燃料進行加熱，對焦?fàn)t煤氣的壓力控制不當(dāng)，易造成回火從而發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。

現(xiàn)階段傳統(tǒng)煤化工企業(yè)對克勞斯法氣體脫硫重視不足，大部分有該工藝的企業(yè)未將其列入危險工藝進行管控。雖然對反應(yīng)過程中的溫度、壓力、反應(yīng)物料的配比等進行了監(jiān)測，但未設(shè)置克勞斯?fàn)t溫度和壓力的報警后聯(lián)鎖控制(僅為防止煤氣壓力低造成回火而設(shè)計了煤氣低壓報警及快速切斷裝置)、克勞斯反應(yīng)物料的比例報警后相關(guān)聯(lián)鎖、緊急送入惰性氣體的系統(tǒng)(或設(shè)置氮氣吹掃裝置，但因硫磺易堵塞管道造成失效)等，甚至在此區(qū)域未設(shè)置CO或酸氣的檢測報警裝置。即使在此區(qū)域設(shè)置相應(yīng)檢測儀表，但因企業(yè)未將此工藝按危險工藝管理，企業(yè)對系統(tǒng)檢測及聯(lián)鎖未引起足夠的重視，硫磺堵塞儀表后，又未及時校驗、修復(fù)，易造成儀表不準(zhǔn)或失效。

2.3關(guān)于安全儀表系統(tǒng)和HAZOP分析

目前，國內(nèi)傳統(tǒng)煤化工企業(yè)大多未設(shè)計安裝此系統(tǒng)，現(xiàn)階段涉及危險工藝的新建企業(yè)一般在設(shè)計之初進行HAZOP分析，但是部分新建企業(yè)和正在生產(chǎn)運行的企業(yè)未進行HAZOP分析，或分析過程非常簡單，導(dǎo)致不能深入發(fā)現(xiàn)工藝、設(shè)備、作業(yè)安全等存在的問題。

3結(jié)語

國內(nèi)傳統(tǒng)煤化工企業(yè)主要是為生產(chǎn)焦炭，煤氣凈化、回收得到的化產(chǎn)品稱為副產(chǎn)品，工藝較成熟。隨著國家法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等不斷完善和提高以及新工藝的不斷出現(xiàn)，尤其是危險工藝的管控不斷升級，企業(yè)應(yīng)提高自動化控制水平，設(shè)計單位和企業(yè)也要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證傳統(tǒng)的焦化企業(yè)安全水平不斷提升。

研究與探討

污水處理

作者簡介盧春雪，教授級高工，主要從事冶金、焦化、煤氣等安全技術(shù)研究工作。

收稿日期：國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局印發(fā)的《關(guān)于加強(2015-08-07)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見》(安監(jiān)總管三[2014]116號)中明確指出：“2016年1月1日起，大型和外商獨資等具備條件的化工企業(yè)新建涉及‘兩重點一重大’的化工裝置和危險化學(xué)品儲存設(shè)施，要求設(shè)計符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全儀表系統(tǒng)”。在《危險化學(xué)品從業(yè)單位安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化評審標(biāo)準(zhǔn)》中明確要求，一級達標(biāo)企業(yè)若涉及到危險工藝的應(yīng)設(shè)計安全儀表系統(tǒng)，同時對危險工藝和重大危險源進行HAZOP分析。安全儀表系統(tǒng)主要包括安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、緊急停車系統(tǒng)和有毒有害、可燃氣體及火災(zāi)檢測保護系統(tǒng)等，與過程控制系統(tǒng)相互獨立，因此一旦生產(chǎn)裝置或設(shè)施出現(xiàn)可能會導(dǎo)致安全生產(chǎn)事故發(fā)生的情況時，系統(tǒng)能夠瞬間、準(zhǔn)確地動作，使其安全停止運行或自動導(dǎo)入預(yù)定的安全狀態(tài)。 2015-11-26)