合成氨工艺安全基础周凯生

2022年10月31日聚合工艺安全基础2022年10月31日培训内容第一部分聚合工艺及危险因素分析

第二部分聚合过程重大危险源2022年10月31日一、聚合工艺基本知识（一）聚合反应原理（二）聚合工艺生产流程（三）聚合工艺生产基础（四）聚合工艺生产特点及危险特性二、聚合作业及危险因素分析（一）聚合物料的危险性（二）聚合工艺危险因素第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日一、聚合反应的基本原理1.聚合物基本概念由一种或几种结构单元通过共价键连接起来的分子量很高的化合物。又称高分子化合物。例如聚氯乙烯是由氯乙烯结构单元重复而成，其分子式可简写为【—CH2—CHCl—】n，式中n为结构单元（或重复单元）数,称聚合度。尼龙-66【—NH—(CH2)6—NH—CO(CH2)4CO—】n则由两种结构单元—NH—(CH2)6—NH—和—CO(CH2)4CO—多次重复而成，聚合物的分子量一般很高，达104

～106

。若聚合物的分子量已经很高，再增加几个结构单元并不显著影响其物理机械性能者，称高聚物；泛指的聚合物多是单体通过聚合形成的高聚物；若聚合物的聚合度很低(几至几十)，再增加几个结构单元对其性能有明显影响者,则称低聚物或齐聚物。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日2.聚合物分类与命名可从不同角度对聚合物进行分类。按主链元素组成分类

：可分为碳链、杂链和元素有机聚合物三大类：①碳链聚合物的主链完全由碳原子构成，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯等。它们在聚合物中占很大比例,是主要的通用聚合物,系塑料工业和橡胶工业的基础。②杂链聚合物的主链除碳原子外，尚有氧、硫、氮等杂原子，如聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯和聚砜等，它们主要用作工程塑料和合成纤维。③元素有机聚合物的主链主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成，侧链一般为有机基团如甲基、乙烯基和苯基等。如有机硅树脂等（即聚硅氧烷）。它们主要用作耐油、耐高温和耐燃等特种材料。主链和侧链均由碳以外的元素构成的聚合物，专称无机聚合物。第一部分聚合工艺及危险因素分析

第一部分聚合工艺及危险因素分析按性质和用途分类：可分为橡胶、化学纤维、塑料、胶粘剂和涂料，前三者通常称为合成材料。①橡胶是弹性体，分子间次价力小（约8.4kJ/mol）,在很低应力下可发生很大的可逆形变(可达500％～1000％),起始模量很低(＜1MPa)，但模量随形变的发展而增大。无负荷时为无定形结构，拉伸时晶区的熔融温度(Tm)要低于使用温度,玻璃化温度很低(Tg＝－40～－110℃)。制品需经交联（硫化）以防止拉伸时大分子滑移，增大可逆形变。聚异戊二烯、顺式-1,4-聚丁二烯和丁苯-30共聚物等都是符合上述要求的高弹性橡胶。橡胶也可进一步分为热塑性橡胶（如SBS等）和硫化（加热硫化）橡胶(如聚丁二烯橡胶等)。②纤维却是次价力大(>21kJ/mol)、形变能力小(<10％～15％)、模量高(>3.5GPa)的材料,一般是结晶聚合2022/10/31

第一部分聚合工艺及危险因素分析聚合物的命名一按来源或结构命名均聚物:"聚"+单体名称(加聚)共聚物:"聚"+单体1名称+单体2名称...缩聚物:"聚"+重复单元名称二按结构特征:聚醚,聚酯,聚酰胺...三商品名称:1合成纤维:"...+纶"涤纶,丙纶,锦纶,腈纶,维尼纶,氯纶2合成橡胶:"...+橡胶"丁苯橡胶,乙丙橡胶,顺丁橡胶,丁腈橡胶,氯丁橡胶3合成树脂:"...+树脂"酚醛树脂,醇酸树脂四英文缩写名:(表1-1,1-2)五系统命名法2022/10/312.主要工序不同的聚合厂，生产工艺流程不完全相同，但是无论哪种类型的聚合厂，生产过程均包括以下几个主要生产工序：

第一部分聚合工艺及危险因素分析2022/10/31(1)原料气制备工序(2)脱硫工序(3)变换工序(4)脱碳工序(5)少量一氧化碳和二氧化碳脱除工序(6)压缩工序(7)氨合成工序

第一部分聚合工艺及危险因素分析2022/10/31（一）原料气的制取1.固体燃料气化的基本原理固体燃料气化是用汽化对固体燃料进行热加工，生成可燃性气体的过程，简称造气。煤气的成分取决于燃料和汽化剂的种类，以及进行气化的条件。根据所用的汽化剂的煤气分为以下四种:

第一部分聚合工艺及危险因素分析2022/10/31（1）空气煤气:以空气为汽化剂制取的煤气，又称为吹风气。（2）水煤气:以水蒸气(或水蒸气与氧混合气)为汽化剂制的煤气。（3）混合煤气:以空气和适量的水蒸气为汽化剂制取的煤气，一般作燃料用。

第一部分聚合工艺及危险因素分析2022/10/31二、聚合工艺介绍（4）半水煤气:是混合煤气组成负荷

[m(H2+CO)/m(N2)=3.1-3.2]的一个特例。可用蒸汽与适量的空气或蒸汽与富氧空气为汽化剂制得，也可用水煤气与吹风气混合配制。2022/10/31LOGO*聚合工艺基础知识介绍工艺工艺流程2固体燃料气化工艺二、聚合工艺介绍工业上以固体燃料为原料制取聚合原料气的方法，主要有3几种:2022/10/31二、聚合工艺介绍2.重大危险源的评价、管理和监察确认了重大危险源，应对其进行风险评价，分析各种危险因素，依次评价危险事故发生的概率和后果，对评价结果与安全目标值进行比较，检查风险值是否达到可接受水平对不可接受的风险要进一步采取措施，降低风险程度，达到可接受的水平。2022/10/31LOGO*第二节聚合工艺基础知识燃料气化固体(1)固定床间歇气化法水煤气和空气为汽化剂，交替地通过固定的燃料层，使燃料气化制得半水煤气。间歇制取水煤气从原则上讲，只得交替进行吹风和制气几个阶段。而实际过程，由于考虑到热量的充分利用燃料温度均衡、安全生产等原因，通常分为以下五个阶段制取。LOGO*第二节聚合工艺基础知识燃料气化固体吹风:以空气为汽化剂，空气自下而上通过燃料层，国的是通过碳与氧的化学反应，放出热量，并贮存于燃料为制气阶段提供热量上吹制气:以蒸汽、空气为汽化剂，自下而上通过燃料层，燃料中的碳与蒸汽和氧混合反应，生成半水煤气。该过程加入空气并不是单纯为了提高温度，主要是为了配入适量的氮气，以满足聚合原料气氢、氮比例的要求，即所谓“上吹加氮"。LOGO*聚合工艺基础知识2③下吹制气:上吹制气后，蒸汽和空气改变了进入燃料层的方向，自上而下通过燃料以生产半水煤气，以保持气化层的位置和温度稳定在一定区域内。此阶段加入空气是补充部分氮气，同上吹制气的目的相间，即所谓"下吹加氮"④二次上吹:下吹制气后，蒸汽改变方向，自下而上通过燃料层，既生产水煤气，又能排净炉底残留的半水煤气.为空气通过燃料层创造安全条件。燃料气化固体第二节聚合工艺基础知识LOGO*聚合工艺基础知识2④二次上吹:下吹制气后，蒸汽改变方向，自下而上通过燃料层，既生产水煤气，又能排净炉底残留的半水煤气.为空气通过燃料层创造安全条件。燃料气化固体第二节聚合工艺基础知识LOGO*聚合工艺基础知识2⑤空气吹净:为避免二次上吹后直接转入吹风放空造成的煤气损失，增加一个空气吹净。空气自下而上通过燃料后，生产空气煤气，将原来炉上部残留的水煤气→并排入气柜贮存。在以上每个阶段的转换时，蒸汽和加氮空气阀不能同时开关，加氮空气阀需迟开早停，以避免空气与半水煤气相遇，防止发生爆炸或半水煤气中氧含量过高。燃料气化固体第二节聚合工艺基础知识LOGO*以美国联合气体改进公司命名的煤气化炉，是一种常压固定床煤气化设备。原料通常采用无烟煤或焦炭，其特点是可以采用不同的操作方式（连续或间歇）和气化剂，制取空气煤气、半水煤气或水煤气。举例聚合工艺基础知识美国UGI炉燃料气化固体LOGO*炉子为直立圆筒形结构（图1）。炉体用钢板制成，下部设有水夹套以回收热量、副产蒸汽，上部内衬耐火材料，炉底设转动炉篦排灰。气化剂可以从底部或顶部进入炉内，生成气相应地从顶部或底部引出。因采用固定床反应,要求气化原料具有一定块度,以免堵塞煤层或气流分布不匀而影响操作。举例聚合工艺基础知识美国UGI炉燃料气化固体LOGO*煤气化炉UGI炉用空气生产空气煤气或以富氧空气生产半水煤气时,可采用连续式操作方法,即气化剂从底部连续进入气化炉，生成气从顶部引出。以空气、蒸汽为气化剂制取半水煤气或水煤气时，都采用间歇式操作方法。在中国，除少数用连续式操作生产发生炉煤气（即空气煤气）外，绝大部分用间歇式操作生产半水煤气或水煤气。举例聚合工艺基础知识美国UGI炉燃料气化固体LOGO*UGI炉的优点是设备结构简单，易于操作,一般不需用氧气作气化剂，热效率较高。缺点是生产强度低，每平方米炉膛面积的半水煤气发生量约1000m3/h,对煤种要求比较严格，采用间歇操作时工艺管道比较复杂。举例聚合工艺基础知识美国UGI炉燃料气化固体LOGO*点评燃料气化固体LOGO*.聚合工艺基础知识2（2)固定层加压连续气化法煤由加压气化炉顶部加入炉内，首先经过干燥层、干馏层，然后进入气化层、燃烧层及灰渣层，灰渣由转动的炉箅不断排入灰锁，再定期排出。氧和蒸汽的混合物由炉底连续通入燃料层，进行逆流气化，生成的粗煤气由上部连续排出。在燃料层中发生的反应及变化大致如下：燃料气化固体LOGO*.聚合工艺基础知识2①灰渣层3.35MPa（g）、435℃的过热蒸汽和3.11MPa（g）、236℃夹套自产蒸汽及来自汽提3.3MPa（g）、284℃的饱和蒸汽与3.55MPa(g)、110℃的氧气混合后，约（）℃进入气化炉，由炉篦均匀地在灰渣层中分布，与灰渣换热，灰渣由约1200℃被冷却到比气化剂温度高约50℃，排入灰锁。气化剂被加热后上升到燃烧层。燃料气化固体LOGO*.聚合工艺基础知识2②燃烧层燃烧层主要是通过碳和氧反应为气化反应提供所需的热量。在燃烧层进行下列主要反应：C+O2=CO2+393.7kJa.)C+1/2O2=CO+220.9kJb).上述两反应a.)主要放出大量的热，上升的气化剂被加热到约1100℃，下降的灰的温度接近1200℃。燃料气化固体LOGO*.聚合工艺基础知识2③气化层来自燃烧层的上升气体主要含有CO2、CO和水蒸汽，在气化层约850℃的平均温度下进行以下反应：C+H2O=CO+H2-31.4kJC+2H2O=CO2+2H2-90kJCO+H2O=CO2+H2+41kJ燃料气化固体LOGO*.聚合工艺基础知识2③气化层C+CO2=2CO-172.4kJC+2H2=CH4+74kJCO+3H2=CH4+H2O+394.6kJ气化层的控制反应是a，甲烷化反应e和反应d对离开气化层的煤气组成影响较小。反应b，c，f对煤气组成的影响更小，对活性差的煤，其影响可忽略不计。燃料气化固体LOGO*.聚合工艺基础知识2

④干馏层在干馏层，煤被上升的煤气加热干馏，有部分的H2、CO2、CO、H2O、NH3从煤中脱吸分解出来。在500~800℃CH4和C2+以上的烃类从煤中逸出，在干馏层，酚、呲啶、萘等有机物也形成并分解出来。干馏过程是吸热过程。燃料气化固体LOGO*.聚合工艺基础知识2⑤干燥和预热层由煤锁加入到气化炉的煤在干燥和预热层被干燥并加热到约200℃。此时煤的表面水分和吸附水分被蒸发。燃料气化固体LOGO*.聚合工艺基础知识2影响因素加压气化中，影响气化的因素有：原料的物理化学性质、气化炉结构及炉内操作条件。操作条件对气化过程的主要影响因素为气化压力、气化温度及汽氧比。①气化压力a）压力对煤气组成的影响。甲烷和CO2含量随压力提高而增加，CO和H2含量随压力的提高而减少。b）压力对煤气产率的影响。随着压力升高，煤气产率下降。燃料气化固体LOGO*德国鲁奇煤和石油技术公司在1926年开发的一种加压移动床煤气化设备。特点是煤和气化剂（蒸汽和氧气）在炉中逆流接触，煤在炉中停留时间1～3h，压力2.0～3.0MPa。适宜于气化活性较高，块度3～30mm的褐煤、弱粘结性煤等。燃烧层灰渣层气化层鲁奇炉燃料气化固体干馏层干燥层LOGO*1鲁奇煤气化炉为立式圆筒形结构（图2），炉体由耐热钢板制成，有水夹套副产蒸汽。煤自上而下移动先后经历干燥、干馏、气化、部分氧化和燃烧等几个区域,最后变成灰渣由转动炉栅排入灰斗,再减至常压排出。气化剂则由下而上通过煤床，在部分氧化和燃烧区与该区的煤层反应放热，达到最高温度点并将热量提供气化、干馏和干燥用。粗煤气最后从炉顶引出炉外。LOGO*1煤层最高温度点必须控制在煤的灰熔点以下。煤的灰熔点的高低决定了气化剂H2O/O2比例的大小。高温区的气体含有二氧化碳、一氧化碳和蒸汽，进入气化区进行吸热气化反应，再进入干馏区，最后通过干燥区出炉。粗煤气出炉温度一般在250～500℃之间。LOGO*1鲁奇炉由于出炉气带有大量水分和煤焦油、苯和酚等，冷凝和洗涤下来的污水处理系统比较复杂。生成气的组成(体积%)约为：氢37～39、一氧化碳17～18、二氧化碳32、甲烷8～10,经加工处理可用作城市煤气及合成气（见彩图）。LOGO*1鲁奇炉是采用加压气化技术的一种炉型，气化强度高。目前共有近200多台工业装置，用于生产合成气的只有中国的9台。鲁奇炉现已发展到MarkIV型，炉径为4.1m,每台产气量可达60000m3/h。2022年10月31日H3CCH3CH3+H2H3CCH3CH3烯烃聚合饱和：第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日+R2H2R+3H2R多环芳烃聚合饱和：+R3H2R单环芳烃聚合饱和：+2H2RR第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日+RH2+RH环烷烃聚合脱烷基：+RH2+RH芳烃聚合脱烷基：第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日RCH3CH3RCH3CH3CH3烷烃异构化：第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日（二）聚合工艺生产流程注：粗线为主流程第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日（三）聚合工艺生产基础1.聚合工艺的概念在一定温度、压力、氢油比和空速的条件下，被加工的原料和氢气在催化剂作用下进行催化聚合反应，得到一系列不同目的的产品，这一复杂过程统称为聚合工艺。包括聚合精制和聚合裂化两大类。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日第一部分聚合工艺及危险因素分析2.聚合工艺的分类一、聚合精制：用于油品精制，主要目的是脱除油品中的硫、氮、氧杂原子及金属杂质，有时还对部分芳烃进行聚合，改善油品的使用性能。二、聚合裂化：在较高压力下，烃类分子与氢气在催化剂表面进行裂解和聚合反应生成较小分子的转化过程。2022年10月31日第一部分聚合工艺及危险因素分析2.聚合工艺单元（2）换热单元（8）脱硫单元（3）反应单元（7）分馏单元（4）分离单元（6）压缩单元（5）注水单元（1）原料单元聚合工艺单元2022年10月31日3.典型聚合裂化工艺流程⑴两段法聚合裂化两段法聚合裂化采用两个反应器,20世初用于煤及其衍生物的加氢裂化。原料油先在第一段反应器进行聚合精制(HDS/HDN/HDO,烯烃饱和HDA,并伴有部分转化)后,进入高压分离器进行气/液分离；高分顶部分离出的富氢气体在第一段循环使用,高分底部的流出物进入分馏塔,切割分离成石脑油、喷气燃料及柴油等产品；第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日塔底的未转化油进入第二段反应器进行聚合裂化;第二段的反流出物进入第二段的高分,进行气/液分离,其顶部导出的富氢气体在第二段循环使用;第二段高分底部的流出物与第一段高分底部流出物,进入同一分馏塔进行产品切割。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日2022年10月31日⑵单段聚合裂化工艺◎单段法聚合裂化采用一个反应器,既进行原料HDS、HDN、烯烃饱和、HDA,又进行聚合裂化；◎采用一次通过或未转化油循环裂化的方式操作均可。◎其特点是：⊙工艺流程简单，体积空速相对较高；⊙催化剂应具有较强的耐S、N、O等化合物的性能；⊙原料油的氮含量不宜过高，馏分不宜过重；⊙反应温度相对较高，运转周期相对较短。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日2022年10月31日⑶一段串联聚合裂化工艺◎一段串联聚合裂化采用两个反应器串联操作。◎原料油在第一反应器(精制段)经过深度聚合脱氮后,其反应物流直接进入第二反应器(裂化段)进行聚合裂化。◎裂化段出口的物流经换热、空冷/水冷后,进入高、低压分离器进行气/液分离,高分顶部分离出的富氢气体循环使用,其液体馏出物到低分进一步进行气/液分离;◎低分的液体流出物,到分馏系统进行产品切割分馏，其塔底的未裂化段循环裂化(或出装置作为下游装置的原料)。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日2022年10月31日⑷一段串联聚合裂化工艺◎一段串联聚合裂化采用两个反应器串联操作。◎原料油在第一反应器(精制段)经过深度聚合脱氮后,其反应物流直接进入第二反应器(裂化段)进行聚合裂化。◎裂化段出口的物流经换热、空冷/水冷后,进入高、低压分离器进行气/液分离,高分顶部分离出的富氢气体循环使用,其液体馏出物到低分进一步进行气/液分离;◎低分的液体流出物,到分馏系统进行产品切割分馏，其塔底的未化油返回(或部分返回)裂化段循环裂化(或出装置作为下游装置的原料)。第一部分聚合工艺及危险因素分析图3一段串联聚合裂化工艺流程示意图增压机进料泵循环氢压缩机高分低分R-2循环氢加热炉补充氢补充氢R-1R-2闪蒸气循环氢取分馏系统来自分馏塔底的未转化油酸性水空冷急冷氢急冷氢循环油R-1循环氢加热炉循环油泵洗涤水注水泵552022年10月31日（四）聚合工艺生产特点及危险特性1.聚合工艺生产特点催化剂采用器外再生方案。分馏塔设中段回流，回收热量，降低能耗。蒸汽凝结水、分流塔顶冷凝水、及污水汽提净化水回用，节省除盐水。本装置运行条件苛刻，采用DCS进行实时控制。为确保装置安全运行，设置紧急停车系统ESD。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日2.聚合裂化装置生产特点和危险特性:具有炼油企业之高温,高压,易燃易爆,高噪声且介质含H2­S,工业粉尘,汽油等.聚合裂化工艺属高温、高压、临氢工艺过程。技术要求高，操作难度大，危险因素多。物料介质中含有浓度较高的硫化氢等有毒有害物质,而硫化氢在潮湿、低温的环境下，容易产生湿硫化氢腐蚀，容器及管线设备容易被腐蚀穿孔，或者有管线爆裂、法兰垫片撕裂等情况，都可能发生硫化氢泄漏事故。因此，防爆防毒是车间安全工作的重点。装置内高温高压法兰、分馏塔、塔底热油泵、高温高压循环油泵、产品泵，压缩机管线等部位容易着火。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日第一部分聚合工艺及危险因素分析

二、聚合作业及危险因素分析（一）聚合物料的危险性1.氢气的危险性

(1)氢气的性质。氢气是无色并且密度比空气小的气体、难溶于水。常温下氢气的性质很稳定，不容易和其他物质发生化学反应。但在点燃、加热和使用催化剂的条件下，能够与很多物质发生反应，具有可燃性和还原性。2022年10月31日2)氢气泄漏的危险性。由于氢气易燃，一旦氢气管道破裂后，氢气大量泄漏，立即形成易燃易爆混合气体，并迅速扩散。遇静电火花或点火源，就会发生燃烧爆炸。由于不同工艺流程，管道内还可能存有甲烷、一氧化碳等易燃易爆气体，如果可燃混合气的浓度达到l8．3％～59％，就会发生爆轰现象。发生爆轰时，产生高速燃烧反应的冲击波，在极短时间内引起的压力极高，产生极大的破坏力，严重威胁人的生命安全。

第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日（3）聚合反应失控的危险性。聚合反应通常是在固定床反应器内进行的强放热反应，当反应产生的热量远远超过该系统能够排走的热量，出现热量瞬间的大量累积，会导致整个系统失去控制，这种现象称为飞温。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日①反应失控对催化剂的危害。温度升高，炭沉积加剧，造成催化剂孔口堵塞。随着时间的延长和温度的升高，金属组分形态、大小都在变化。一旦飞温，对催化剂的活性产严重破坏，使其寿命缩短。②反应失控对设备的危害。如果反应器床层发生飞温，温度的剧烈变化在容器内会造成明显的温差应力，加速设备的损坏。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日(4)临氢的腐蚀性。聚合装置的特点是临氢、高温、高压，临氢设备与管道处在高温高压的氢气环境中，必然会产生临氢腐蚀。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日①高温临氢腐蚀。高温临氢腐蚀是氢在高温下侵入钢中并与晶间碳化物发生化学反应生成甲烷气泡，并在晶间空穴和非金属夹杂物部位聚集，从而引起钢的强度、延性和韧性下降和劣化，同时发生晶间断裂。这种脆化现象是发生化学反应的结果，具有不可逆性，也称永久脆化现象。这种现象一旦发生，后果非常严重，这是聚合装置首要考虑的问题。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日②氢脆。氢脆是氢残留在钢中所表现出来的脆化现象。在正常的聚合反应器操作温度下，氢分子会分解为氢原子，并透过堆焊层金属渗入母材基体中，造成反应器壳壁吸收大量的氢。发生氢脆的钢材，其延伸率和断面收缩率显著下降。在一定条件下，若能使氢较彻底地释放出去，钢材的机械性能仍可得到恢复，所以氢脆是可逆的，也称作一次脆化现象。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日⑸氢气危险性高特点为：①燃烧速度快，氢气爆炸速度与氢气浓度的关系近似高斯曲线，其定向最大传播速度（也称氢焰速度）Vmax=167.7m/s；出现最大氢焰速度时的浓度值Dmax=33.5%。氢气在管道内的火焰速度受点火位置影响，在管道内设置阻火器的开口管道进行的火焰速度试验表明，当距阻火器的管道点火点达到1.5m点火距离后即发生爆轰，其在管道内的火焰速度可达到2133m/s。闭口一端的点火的火焰速度大于开口一端点火的火焰速度，是同样条件下丙烷和空气混合气体火焰速度的20～30倍。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日②燃烧温度高，燃烧时发出青色火焰并产生爆鸣。燃烧温度可达2000℃。氢氧混合燃烧的火焰温度为2100～2500℃。③熄灭直径小，仅为0.3m，最小点火能量为0.019MJ。④爆炸范围宽，其爆炸的上下限范围为4.1%～74.2%。⑤爆炸威力大，最大爆炸压力为0.74MPa。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日2.H2S的危险性装置生产区内存在硫化氢较多地方有：高分酸性水各排凝，低分脱水口，回流罐酸性水排放口，酸性液态烃采样口，循环压缩机酸性油再生罐周围，循环氢采样口，污水汽提区等第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日（1）当硫化氢在空气中的浓度达到0.4mg/m3时，即可明显闻到臭鸡蛋味；浓度低于10mg/m3时，臭味与浓度成正比，浓度增加臭味愈感强烈；当浓度超过10mg/m3时，浓度继续升高臭味反而减弱；浓度大于70mg/m3时，可使人发生嗅觉疲劳，不再嗅到气味。国家标准要求：硫化氢在空气中允许的最高浓度为：10mg/m3。当硫化氢浓度大于760mg/m3时就能致人死命。当硫化氢浓度大于1000mg/m3时，人一吸入就可因呼吸麻痹而死亡。(电击样死亡)。（2）急救措施：①救护者进入硫化氢气体泄露区抢救中毒人员必须佩戴空气呼吸器防毒面具；②迅速把中毒人员移到空气新鲜处的地方，对呼吸困难者应立即进行人工呼吸，同时向医院的打急救电话，并报告调度，待医生赶到后，协助抢救。③眼睛：使眼睛张开，用生理盐水或1%～3%的碳酸氢钠液冲洗患眼。（3）接触硫化氢作业的安全规定：①在含有硫化氢的油罐、粗汽油罐、轻质污油罐及含酸性气、瓦斯介质的设备上作业时，必须随身佩戴好适用的防毒救护器材。作业时应有两人同时到现场，并站在上风向，必须坚持一人作业，一人监护。在上述油罐及设备更换阀门、垫片、拆装盲板、清扫阻火器、维修仪表及抢修、堵漏等施工作业必须办理《接触硫化氢施工作业许可证》。②凡进入含有硫化氢介质的设备、容器内作业时，必须按规定切断一切物料，彻底冲洗、吹扫、置换，加好盲板，经取样分析合格，落实好安全措施，并办理《一级进入设备作业票》和《接触硫化氢施工作业许可证》。在有人监护的情况下进行作业。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日第一部分聚合工艺及危险因素分析（二）聚合工艺危险因素1．燃烧、爆炸的危险性聚合装置所采用的原料大多都是易燃易爆的烃类，按照危险化学品火灾危险性分类原则，聚合工艺物料基本属于甲、乙、丙类火灾危险物质，一旦泄漏，与空气混合，形成爆炸性混合物，遇热或明火即会发生燃烧爆炸，危害非常大。

2022年10月31日聚合主要原料中，新氢多为重整氢，白土为活性白土，燃料气来自瓦斯管网，产品主要是易燃易爆的烃，还有部分轻烃和污油产生。此外，新鲜的催化剂使用二甲基二硫作为硫化剂。上述物料在生产过程中大多处于高温、高压条件，一旦出现泄漏，容易引发火灾爆炸事故。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日第一部分聚合工艺及危险因素分析2．工艺设备的危险性(1)加热炉的危险性。加热炉为反应提供热量，如炉管壁温超高，会缩短炉管寿命。当超温严重、炉管强度降低到某一极限时，可能导致炉管爆裂，造成恶性爆炸事故。材质缺陷、施工质量低劣、高温腐蚀、阀门不严、违章操作、点火等造成炉管和燃料系统泄漏，是炉区发生火灾的主要原因。炉管焊口、回弯头等处是容易发生火灾的主要部位。按《石油化工企业设计防火规范》的规定，加热炉属于丙类火灾危险设备。2022年10月31日(2)反应器的危险性。反应器是聚合装置的关键设备，器内主要介质为烃和氢气，而且反应器内操作温度高、压力高，在发生泄漏或超温超压时，有火灾爆炸的危险眭。高压氢与钢材长期接触还会使钢材强度降低(氢脆)，出现裂纹，导致物理性火灾爆炸。根据《石油化工企业设计防火规范》的规定，以反应器为主要反应设备的聚合装置属于甲类火灾危险设备。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日(3)高压分离器的危险性。高压分离器包括热高压分离器(高压可达l7．3MPa，温度为240℃)和冷高压分离器(温度为50℃)。高压分离器既是反应产物的气液分离设备，又是反应系统的压力控制点。分离器内压力非常大，如果液面过高，会造成循环氢带液而损坏循环氢压缩机；液面过低，容易发生高压系统窜人低压系统而发生爆炸事故。其玻璃液面计、压力表、安全阀、调节阀等，任何一个部件失灵都可能导致重大事故的发生。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日(4)新氢和循环氢压缩机的危险性。新氢和循环氢压缩机主要功能是保证反应系统氢气循环，为反应过程提供操作用的全部高压氢气(出口压力18.7MPa)，所以压缩机缸体、部件、轴密封、管线、阀门、仪表等处容易发生泄漏和损坏，泄漏气体容易发生火灾爆炸事故。此外，高压分离器液面过高会导致循环氢带液，也会使压缩机失去平衡，产生振动。严重时会损坏设备，造成氢气泄漏，引起燃爆。《石油化工企业设计防火规范》规定，氢压缩机属于甲类火灾危险设备。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日(5)其他设备。冷凝器、冷却器和换热器因腐蚀、安装质量、热力作用等原因，冷换头盖大法兰、进出口阀门、法兰等处常发生泄漏或内漏，是石化企业经常引发火灾的部位。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日第一部分聚合工艺及危险因素分析

3.工艺过程危险性1)聚合反应过程的火灾危险性。聚合反应过程为放热反应，且反应温度、压力较高，所用原料大多易燃、易爆，部分原料和产品有毒性、腐蚀性，所以聚合反应过程中存在诸多不安全因素。当反应不均匀、管式反应器堵塞、受热不均匀，造成反应器内温度压力急剧升高，可能引起爆炸。也可能局部温度升高产生热应力导致反应器泄漏。氢气在高压下腐蚀设备可导致物理爆炸或产生泄漏。2022年10月31日聚合反应均为气相或气液相反应，设备操作压力均为高压甚至超高压，因此对反应器的强度、连接处的焊接、法兰连接有较高的要求。第一部分聚合工艺及危险因素分析2022年10月31日第一部分聚合工艺及危险因素分析(2)高温、高压的危险性。聚合装置的操作压力、温度较高，一旦装置波动大，设备、仪表故障，就容易引起系统超温、超压，设备容易损坏、法兰口容易发生泄漏，遇明火或静电就容易发生火灾、爆炸，造成不可挽回的损失。2022年10月31日第一部分聚合工艺及危险因素分析(3)高压窜低压的危险性聚合过程中的高压分离器和低压分离器所用材质不同，所承受的压力不同。由于操作不当或事故情况下，物料有可能从高压分离器窜到低压分离器，从而造成爆炸事故。本章练习题(聚合工艺判断题参见习题册题）2022年10月31日一、安全技术说明书二、聚合工艺重大危险源第二部分聚合过程重大危险源第二部分聚合过程重大危险源一、安全技术说明书1．重大危险源的几个概念(1)单元。指一个(套)生产装置、设施或场所，或同属一个工厂的且边缘距离小于500m的几个(套)生产装置、设施或场所。2022年10月31日第二部分聚合过程重大危险源(2)临界量。指对于某种或某类危险化学品规定的数量，若单元中的危险化学品数量等于或超过该数量，则该单元定为重大危险源。2022年10月31日第二部分聚合过程重大危险源

(2)临界量。指对于某种或某类危险化学品规定的数量，若单元中的危险化学品数量等于或超过该数量，则该单元定为重大危险源。2022年10月31日第二部分聚合过程重大危险源(3)事故隐患。指作业场所、设备和设施的不安全状态、人的不安全行为和管理上的缺陷。(4)重大危险源。指长期地或者临时地生产、搬运、使用或者储存危险物品，且危险物品的数量等于或者超过临界量的单元(包括场所和设施)。2022年10月31日第二部分聚合过程重大危险源

(5)风险评价。指对系统存在的危险进行定性或定量的分析，得出系统发生危险的可能性及其后果严重程度的评价，用于确定风险是否可以接受，寻求最低事故率、最少的损失和最优的安全投资效益。2022年10月31日第二部分聚合过程重大危险源重大危险源总是涉及易燃、易爆、有毒的危险物质，并在一定范围内使用、生产、加工或储存接近临界量，这就增加了重大危险源的危险性。对重大危险源的管理和控制，一方面是防止重大事故发生，另一方面是做到一旦发生事故，能将事故限制到最低程度，尽量减少人员伤亡和财产损失，减小对环境的危害。2022年10月31日第二部分聚合过程重大危险源2．重大危险源的辨识防止重大事故发生的第一步，是辨识和确认危险源。由政府主管部门和权威机构在物质毒性、燃烧和爆炸危险|生方面，制定出危险物质及其临界量标准，从而确定可能发生事故的潜在危险性，辨识重大危险源2022年10月31日第二部分聚合过程重大危险源(1)重大危险源辨识依据。重大危险源辨识的依据是危险化学品的危险特性及其临界量。危险化学品的临界量参见《危险物质名称及其临界量》(见附录三)。

(2)重大危险源辨识方法。单元内存在危险物质的数量等于或超过标准附录三规定的临界量，即被定义为重大危险源。2022年10月31日第二部分聚合过程重大危险源单元内存在的危险物质为单一品种，则该物质的数量即为单元内危险物质的总量，若等于或超过相应的临界量，则被定义为重大危险源。单元内存在的危险物质为多品种时，则按下式计算。若满足下面公式，则定为重大危险源。2022年10月31日第二部分聚合过程重大危险源q1／Ql+q2／Q2+…+qn／Qn≥l式中q1，q2…，qn——每种危险化学品实际存在量，t；Q1，Q2，…，Qn——与各危险化学品相对应的生产场所或储存区的临界量，t。2022年10月31日第二部分聚合过程重大危险源练习题：设某地区储有汽油量15t、石脑油量14t、液氨量10t。从附录三查得三种物质储存的临界量分别为20t、20t、100t，判定该区域是否构成重大危险源。将上列数据代入公式：ql／Ql+q2／Q2+q3／Q3=15／20+14／20+10／100=1．55≥1

故该区域构成重大危险源。2022年10月31日第二部分聚合过程重大危险源二、聚合工艺重大危险源1．聚合重大危险源的分布(1)加热炉及反应器区。聚合装置布置有聚合加热炉、反应器、分馏部分加热炉、高压换热器等设备，都是高压设备，介质温度比较高，而且加热炉又有明火，因此该区域潜在的危险性比较大，主要危险为火灾、爆炸，是安全上重点防范的区域。2022年10月31日第二部分聚合过程重大危险源(2)高压分离及高压空冷区。高压分离及高压空冷区内布置有高压分离器及高压空冷器，若高压分离器的液位控制不好，就会出现严重问题。主要危险为火灾、爆炸和硫化氢中毒