朱紅偉，葛海龍，孫 冰，姜 杰，石 寧

(1.中國(guó)石化安全工程研究院，山東青島 266071

道化學(xué)法在沸騰床渣油加氫示范裝置安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

朱紅偉1，葛海龍2，孫 冰1，姜 杰1，石 寧1

(1.中國(guó)石化安全工程研究院，山東青島266071

2.中國(guó)石化撫順石油化工研究院，遼寧撫順113001)

運(yùn)用美國(guó)道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)渣油沸騰床加氫示范裝置進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，識(shí)別裝置固有的風(fēng)險(xiǎn)，以便為更大規(guī)模工業(yè)級(jí)裝置的設(shè)計(jì)和建造提供建議，為安全管理提供科學(xué)依據(jù)。

道化學(xué)指數(shù) 火災(zāi)爆炸 渣油加氫 安全評(píng)價(jià) 安全管理

原油尤其是重質(zhì)油的深度加工利用技術(shù)越來越受到研究者們的關(guān)注。目前對(duì)于渣油的處理主要有2種方法：脫碳和加氫，加氫工藝發(fā)展較為迅速也是以后重點(diǎn)發(fā)展的方向[1-3]。2005年中國(guó)石化撫順石油化工研究院聯(lián)合相關(guān)單位開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的STRONG沸騰床渣油加氫技術(shù)[4-6]。目前已在中國(guó)石化金陵分公司建成5×104t/a工業(yè)示范裝置，進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。

渣油加氫工藝復(fù)雜且大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備多，與其他加氫煉油裝置相比，具有溫度高、壓力高、操作條件苛刻的特殊性，使得裝置各個(gè)單元的固有危險(xiǎn)性也較高。一旦發(fā)生事故，會(huì)造成巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失[7]。利用道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)STRONG新技術(shù)的加氫示范裝置進(jìn)行安全評(píng)估，定量其危險(xiǎn)性，可以為后續(xù)工業(yè)裝置的建造以及運(yùn)行提供良好的建議和指導(dǎo)[8]。

1 STRONG技術(shù)加氫裝置工藝概況

STRONG技術(shù)加氫裝置以減壓渣油為原料，減壓渣油與氫氣混合后進(jìn)入加熱爐，加熱至預(yù)定溫度后進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)器反應(yīng)壓力為15 MPa左右，反應(yīng)溫度為420 ℃左右。在反應(yīng)器上部經(jīng)三相分離器分離，分離出的氣體和液體進(jìn)入閃蒸罐，再經(jīng)脫H2S汽提塔、分餾塔、減壓塔得到不同的產(chǎn)品。其工藝流程如圖1所示。

2 道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

2.1 評(píng)價(jià)內(nèi)容和過程

2.1.1工藝單元?jiǎng)澐?/p>

根據(jù)沸騰床渣油加氫裝置的工藝流程以及平面布置，將該裝置劃分為8個(gè)評(píng)價(jià)單元。

2.1.2確定各單元危險(xiǎn)物質(zhì)及物質(zhì)系數(shù)(MF)

結(jié)合STRONG加氫工藝，確定了以上8個(gè)評(píng)價(jià)單元的危險(xiǎn)物質(zhì)并確定MF(表1)。

2.1.3確定一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)F1(表2)

2.1.4確定特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2(表3)

圖1 渣油加氫工藝流程

表1 各評(píng)價(jià)單元危險(xiǎn)物質(zhì)及物質(zhì)系數(shù)

表2 評(píng)價(jià)單元一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)F1

表3 評(píng)價(jià)單元特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2

2.1.5確定單元危險(xiǎn)系數(shù)F3及火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)F&EI

F1和F2的乘積即為F3，然后將F3與MF相乘求得火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)。各單元火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)及危險(xiǎn)等級(jí)的劃分如表4所示。

2.1.6安全措施補(bǔ)償系數(shù)

道化學(xué)中將安全控制措施分為3類：工藝控制、物質(zhì)隔離以及防火措施，其補(bǔ)償系數(shù)分別定義為C1，C2，C3，安全補(bǔ)償系數(shù)C=C1×C2×C3各單元的安全補(bǔ)償系數(shù)及補(bǔ)償后的F&EI值如表5所示。

表4 評(píng)價(jià)單元F&EI及危險(xiǎn)等級(jí)

表5 各單元安全措施補(bǔ)償系數(shù)及補(bǔ)償后的F&EI

2.2 評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

a)由表4可知，該裝置中加氫反應(yīng)器危險(xiǎn)等級(jí)為一級(jí)，危險(xiǎn)性最大；分餾塔次之，危險(xiǎn)等級(jí)為很大；脫H2S汽提塔危險(xiǎn)等級(jí)屬于很大；加熱爐危險(xiǎn)等級(jí)屬于中等；渣油緩沖罐、減壓塔以及催化劑排出罐等危險(xiǎn)性較低。在各單元“易燃和不穩(wěn)定物質(zhì)的數(shù)量”取值時(shí)，由于本裝置規(guī)模較小，經(jīng)計(jì)算后取值較小或近似為0。但對(duì)于后續(xù)更大規(guī)模裝置來說，此項(xiàng)取值會(huì)增大，直接影響F2值的大小，提高各單元的危險(xiǎn)等級(jí)。

b)經(jīng)安全措施補(bǔ)償后，8個(gè)單元的F&EI值明顯減小，危險(xiǎn)等級(jí)明顯下降。加氫反應(yīng)器和分餾塔危險(xiǎn)等級(jí)降為“較輕”，其余各單元危險(xiǎn)等級(jí)降為最低級(jí)“最輕”。裝置整體風(fēng)險(xiǎn)明顯降低。在安全措施補(bǔ)償系數(shù)中，安全操作規(guī)程、活性化學(xué)物質(zhì)檢查、各聯(lián)鎖裝置、特殊系統(tǒng)(本裝置主要為各類探測(cè)器)以及消防設(shè)施對(duì)于安全補(bǔ)償系數(shù)貢獻(xiàn)較大，是降低危險(xiǎn)的主要手段。因此在現(xiàn)有裝置和后續(xù)裝置的建造中要按照相關(guān)法律要求，完善相關(guān)安全措施，降低裝置的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

3 安全措施建議

a)依托企業(yè)文化，建立相關(guān)的安全生產(chǎn)教育體系，加強(qiáng)安全培訓(xùn)，提高管理人員和操作人員的知識(shí)水平和安全意識(shí)。

b)加強(qiáng)工藝流程安全控制，保證裝置在正常范圍內(nèi)運(yùn)行，通過其他安全分析手段，確定安全控制邊界條件，從本質(zhì)化安全的角度整體考慮裝置安全問題。制訂完善的操作規(guī)程和事故應(yīng)急處理預(yù)案，日常加強(qiáng)培訓(xùn)并不定期進(jìn)行事故演習(xí)，切實(shí)提高操作人員的水平。

c)加強(qiáng)設(shè)備管理，針對(duì)STRONG工藝特殊性尤其是根據(jù)特殊部位的使用特點(diǎn)和要求選擇合適相關(guān)設(shè)備，制訂并實(shí)施嚴(yán)格的維護(hù)保養(yǎng)制度，保證設(shè)備處于良好運(yùn)行狀態(tài)，減少故障，合理增加聯(lián)鎖設(shè)置。

d)合理設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警儀和火焰探測(cè)器，重視消防設(shè)施的建造和投入，根據(jù)工藝合理設(shè)置不同類型的消防設(shè)施，重視遠(yuǎn)距離控制消防設(shè)施的建造。

e)對(duì)以前加氫事故等進(jìn)行分析，總結(jié)問題，杜絕相同事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

利用道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)5×104t/a渣油沸騰床加氫工業(yè)示范裝置進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)，通過賦值計(jì)算識(shí)別出了主要單元的危險(xiǎn)點(diǎn)，得出了主要單元的危險(xiǎn)等級(jí)，為降低工業(yè)示范裝置的危險(xiǎn)和完善安全管理提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)也為后續(xù)百萬噸的裝置建造提出建議。

[1] 方向晨. 國(guó)內(nèi)外渣油加氫處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及分析[J]. 化工進(jìn)展, 2011,30(1):95-104.

[2] 李浩, 范傳宏, 劉凱祥. 渣油加氫工藝及工程技術(shù)探討[J]. 石油煉制與化工, 2012(06):31-39.

[3] 石亞華, 李家棟, 戴立順. 渣油加工技術(shù)的研究 Ⅲ.渣油加工方案及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的研究[J]. 石油煉制與化工, 2007(03):1-4.

[4] 李立權(quán), 方向晨, 高躍, 等. 工業(yè)示范裝置沸騰床渣油加氫技術(shù)STRONG的工程開發(fā)[J]. 煉油技術(shù)與工程, 2014(06):13-17.

[5] 楊濤, 方向晨, 蔣立敬, 等. STRONG沸騰床渣油加氫工藝研究[J]. 石油學(xué)報(bào)(石油加工), 2010(S1):33-36.

[6] 孫素華, 王剛, 方向晨, 等. STRONG沸騰床渣油加氫催化劑研究及工業(yè)放大[J]. 煉油技術(shù)與工程, 2011(12):26-30.

[7] 孫強(qiáng). 煉化企業(yè)加氫裝置綜合安全評(píng)價(jià)[D].青島: 中國(guó)石油大學(xué) (華東)，2012.

[8] Gupta JP, Khemani G, Mannan MS. Calculation of Fire and Explosion Index (F&EI) value for the Dow Guide taking credit for the loss control measures[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries， 2003,16(4):235-241.

ApplicationofDowMethodintheSafetyEvalutionofEbullatedBedResidueOilHydrotreatingDemonstrationUnits

Zhu Hongwei1，Ge Hailong2，Sun Bing1，Jang Jie1，Shi Ning1

(1.SINOPEC Research Institute of Safety Engineering, Shandong, Qingdao 266071 2.SINOPEC Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Liaoning Fushun 113001)

The DOW Fire&Explosion Index has been used to quantitatively evaluate the safety level of the residue ebullated bed hydrogenation demonstration device and to identify existing risks, providing advices for the design and construction of larger scale unit and the development of its safety management system.

Dow Index；fire explosion；residue hydroprocessing；safety assessment；safety management

2016-09-09

朱紅偉，助理工程師，2015年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)，現(xiàn)在中國(guó)石化安全工程研究院從事化工過程安全方面的工作。