烷基化装置危险有害因素辨识分析

烷基化装置危险有害因素辨识分析

王晶

中国石油化工股份有限公司天津分公司化工部烷基化车间   天津市 300270

摘要：烷基化装置是以碳四馏分为原料，在硫酸催化剂的作用下，原料碳四中的异丁烷与烯烃反应，生成不含烯烃、不含芳烃、辛烷值高的烷基化油，作为全厂汽油调和组分。本装置有高（低）温设备、压力容器、各类机械传动设备、电气设备等。本文通过对装置生产过程中设备运行、人工操作所产生的危险性进行分析。

关键词：危险源 有害因素

前言：烷基化装置生产过程中的原料、中间产品、成品具有易燃、易爆、毒性、腐蚀性的特点，因而在生产过程中存在着火灾、爆炸（容器爆炸）、中毒和窒息、触电、高温烫伤、化学腐蚀、低温冻伤、机械伤害、高处坠落、起重伤害等危险有害因素。自然灾害包括地震、洪灾、严寒、酷暑等。通过这些危险及有害因素进行深入、全面的分析，并有针对性地提出相应有效的防范措施。

一、危险、有害物质的识别

烷基化装置主要物料包括原料（包括辅助材料、燃料）、中间产品和产品、副产品。原辅材料主要有氢气、碳四、硫酸、氢氧化钠等。副产品有饱和液化气、燃料气。产品为烷基化油（异辛烷）。

二、生产过程中危险、有害因素分析

（一）火灾

烷基化项目可能发生火灾的主要种类有：

1．工艺过程

原料加氢精制的工艺过程是烷基化装置中危险性较大的一个工艺过程，原料是混合碳四和氢气，当混合碳四或者氢气时，遇点火源，就会发生火灾，进而引发爆炸事故。由于其可燃物的含量很大，而且周围还有很多工艺过程也存在着易燃易爆物，所以很容易发生连锁反应，导致整个工艺装置都会被摧毁。

2．危险物质

（1）易燃气体火灾

烷基化项目涉及的氢气、碳四馏分均为易燃易爆且常压状态下为气体，这些易燃气体一旦发生泄漏，在火源（明火、高温、电气火花、摩擦和撞击火花、静电等）作用下，会发生剧烈燃烧而引发火灾。

（2）易燃液体火灾

烷基化反应生成的产品烷基化油为高辛烷值的汽油，其闪点及自燃温度均比较低，是甲B类火灾危险物质，这种物质遇明火、高热、氧化剂时，均可引起燃烧。

（二）爆炸

烷基化生产过程中可能发生的爆炸情形有：

（1）易燃气体泄漏爆炸

碳四馏分加氢精制工艺过程是烷基化装置中比较危险的一个工艺。该工艺过程主要涉及碳四馏分、氢气，当碳四馏分或者氢气发生泄漏时（液化气泄漏量达到2.25%V/V爆炸下限，氢气泄漏量达到4.1%V/V爆炸下限），遇到点火源，就会发生火灾，进而引发爆炸事故。烷基化产品分馏等反应过程均涉及烷基化油、正丁烷等易燃液体和气体。这些易燃液体和气体一旦发生泄漏，会与空气混合形成爆炸性气体混合物，在火源（明火、高温、电气火花、摩擦和撞击火花、静电等）作用下，会发生气体爆炸。

（2）易燃液体泄漏爆炸

本项目液化气、烷基化油为易燃液体，若生产过程中设备、贮罐、管道、阀门泄漏，其漏气会很快挥发到空气中与空气形成爆炸性气体混合物，在火源（明火、高温、电气火花、摩擦和撞击火花、静电等）作用下，会造成气体爆炸。

（3）设备、管道内部气体爆炸

本项目含有三个2000m³石油液化气球罐一个1000m³异丁烷球罐，这些介质的球罐、管道如果进入空气或者是设备、管道中空气未置换合格，残留有易燃或可燃物质，均会在设备、管道内部形成爆炸性气体混合物，在火源（明火、高温、电气火花摩擦和撞击火花、静电等）作用下，会造成气体爆炸。这种情况在装置设备检修过程中，由于物料处理不彻底、清洗不干净、置换不完全而常有发生。

（4）压力容器爆炸

烷基化装置生产过程中大量使用压力容器，操作不当或生产异常时设备压力持续升高且泄压不及时均会导致压力容器发生爆炸。

（5）压力管道爆炸

烷基化项目中输送氢气、碳四馏分、液化气、氮气、蒸汽等的管道均是压力管道。压力管道发生事故的原因主要有超压导致爆炸。

（三）中毒和窒息

烷基化装置主要原料为碳四烃类，催化剂为硫酸，硫酸再生过程中有二氧化硫、三氧化硫等硫化物产生。硫酸属中等毒性，并且在室内积聚。

（1）生产过程中，泄漏的硫酸与水混合，释放大量的热，可发生重沸。硫酸雾可通过呼吸道进入人体，吸入高浓废硫酸雾可引起呼吸道刺激症状，发生急性中毒。

（2）在硫酸再生过程中会产生二氧化碳和二氧化硫等硫化物；二氧化碳具有窒息危害，二氧化硫等硫化物气体吸入后会使作业人员发生中毒。

（3）液化气有麻醉作用。吸入会刺激鼻、咽喉、肺。急性中毒主要表现为头昏、头痛、咳嗽、食欲减退、乏力、失眠等；重者失去知觉、小便失禁、呼吸变浅变慢。接触液体可能引起冻伤。在限制性空间内，可引起窒息。可致癌。可能引起生殖缺陷。

（5）生产作业人员在对反应釜、贮罐和污水池等设备内部受限空间进行清理、检修作业时，未进行有效充分的置换、清洗、气体分析，且无有效防护措施的情况下贸然进入设备内部作业时，易发生中毒和窒息事故。

（四）电危害

电危害包括电流伤害、电气火灾、电路故障和静电危害等。

（1）电流伤害

电流伤害即触电，人体触及或过分接近带电体（包括正常不带电而事故时可能带电的配电装置及电气设备外露可导电部分）、误操作、误入带电间隔和跨步电压等，均有可能造成触电事故。

（2）电气火灾

在电气设备和线路上发生的或由其引起的燃烧爆炸称为电气火灾，电气火灾大多是由电弧、电火花、电热或漏电造成电伤害、成为火灾的引燃源。

（3）电路故障

电路故障本身属于设备事故。电路故障的危害往往不仅在于电路本身的损坏，更大的危险在于可能导致二次事故。

（4）静电危害

当物料在管道中高速流动时会产生静电；气体在压缩、排放、喷射时，在阀门、喷嘴、放空管或缝隙处易产生静电；液体与气体、液体与另不相溶的液体之间，由于搅拌、沉降、流动、冲击、喷射、飞溅等接触及分离的相对运动，形成双电层从而产生静电。

（五）化学腐蚀

物料硫酸、氢氧化钠等具有强腐蚀性，在一定温度浓度下对设备、管道腐蚀加快，在相同浓度情况下，温度越高，硫酸的腐蚀性越强。氢气在高温下会对设备造成氢腐蚀[1]。与此同时，碳四原料中杂质含量（羰基硫、总硫）长期超标时，系统同样易出现腐蚀情况加剧，具体体现为自动控制阀腐蚀卡塞、换热器管束泄漏等问题，严重影响装置长周期安全运行。专利商明确表示羰基硫对烷基化装置酸耗、产品质量、腐蚀等均有较大影响，强烈建议控制在1ppm以下。

（六）化学灼伤

烷基化项目中的硫酸、氢氧化钠等物质具有腐蚀性，如贮存设备、输送管道泄漏、操作时防护不够、违章作业等原因均会对人员造成化学灼伤[1]。

（七）高温烫伤

烷基化装置重沸器为高温设备，其他高温热源为高温的蒸汽管线。如果防护设施不当。操作人员接触到热壁的设备、管线及未保温阀门和法兰将会被烫伤[1]。

（八）低温冻伤

烷基化项目为保持烷基化反应温度，需使用反应物料轻烃作冷冻剂，冷剂温度为-10℃，如皮肤接触未保温低温设备将会引起冻伤[1]。

（九）起重伤害

烷基化项目在装置区安装有用于检修的起重设备。如这些起重设备在起重作业中，脱钩砸人，移动吊物撞人，钢丝绳断裂，安装或使用过程中倾覆事故以及起重设备本身有缺陷等，均存在起重伤害的可能

（十）机械伤害

烷基化项目中运转设备主要有压缩机、各种机泵以及起重设备等。如生产和检维修时操作不当、转动部分无防护罩、违章作业、备品备件质量差个人防护不够等原因，均容易造成机械伤害事故。

（十一）高处坠落

烷基化项目高大设备较多，如脱轻烃塔、反应器、分馏塔等装置，在高大设备的平台等处存在高处坠落的潜在危险。

三、结论

总结危险有害因素分析可看出，在该项目的生产装置内，其主要危险有害因素为：火灾爆炸危害、压力容器和压力管道爆炸危害，中毒和窒息、电危害、化学灼伤、化学腐蚀、高温烫伤、低温冻伤、起重危害、机械伤害、高处坠落。通过以上危害因素分析，可以认识到烷基化装置的关键危险源的存在，并针对性采取相应管理措施。

参考文献：

[1]《石油化工腐蚀与防护》2017年第34卷