裂解（裂化）工艺安全控制设计指导方案.docx

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1、裂解（裂化）工艺安全控制设计指导方案目录1概述11.1 裂解（裂化）工艺11.2 裂解（裂化）反应类型11.2.1 热裂解（裂化）11.2.2 催化裂解（裂化）21.2.3 加氢裂解（裂化）21.3 裂解（裂化）工艺关键设备和重点监控单元21.4 裂解（裂化）工艺涉及的主要危险介质31.5 XX省主要裂解（裂化）工艺产品目录42危险性分析52.1 固有危险性52.1.1 火灾爆炸危险性52.1.2 中毒危险性分析52.1.3 腐蚀及其他危险性62.2 工艺过程的危险性分析62.2.1 反应过程的危险性分析62.2.2 反应安全风险评估72.2.3 危险和可操作性分析73重点监控的工艺参数及控制

2、要求83.1 温度83.2 压力83.3 流量93.4 加热系统的运行状况94推荐的安全控制方案104.1 各工艺参数的控制方式104.2 工艺系统控制方式104.2.1 基本监控要求104.2.2 基本控制要求104.3 根据反应安全风险评估结果，制定相应的控制措施114.4 仪表系统选用原则124.4.1 基本过程控制系统（BPCS）选用原则124.4.2 安全仪表系统选用原则124.4.3 气体检测报警系统（GDS）选用原则134.5 其他安全设施135通用设计要求145.1 收集产品工艺资料145.2 确定改造范围145.3 仪表设备选型155.4 提交方案155.5 与建设方技术交底

3、，提交改造图纸，签署设计变更156典型工艺安全控制系统改造设计方案166.1 工艺简述166.2 装置裂解（裂化）工艺危险性分析166.2.1 固有危险性166.2.2 工艺过程危险性176.3 装置裂解（裂化）工艺控制方案综述177裂解（裂化）工艺安全控制系统设计指导方案附表、附图197.1 XX省主要裂解（裂化）工艺产品目录（附表1）197.2 裂解（裂化）工艺重点监控参数的控制方式（附表2）197.3 企业需提交的设计资料清单（附表3）197.4 某企业裂解（裂化）工艺控制、报警、联锁一览表（附表4）197.5 某企业裂解（裂化）工艺管道与仪表流程图（附图1）19附表1XX省主要裂解（裂

4、化）工艺产品目录20附表2裂解（裂化）工艺重点监控参数的控制方式21附表3企业需提交的设计资料清单22附表4某企业裂解（裂化）工艺控制、报警、联锁一览表23附图1某企业裂解（裂化）工艺管道与仪表流程图241概述1.1 裂解（裂化）工艺裂解是指石油系的烧类原料在高温条件下，发生碳链断裂或脱氢反应,生成烯垃及其他产物的过程。产品以乙烯、丙烯为主，同时副产丁烯、丁二烯等烯燃和裂解汽油、柴油、燃料油等产品。烧类原料在裂解炉内进行高温裂解，产出组成为氢气、低/高碳烧类、芳煌类以及偶分为288C以上的裂解燃料油的裂解气混合物。经过急冷、压缩、激冷、分播以及干燥和加氢等方法，分离出目标产品和副产品。在裂解过

5、程中，同时伴随缩合、环化和脱氢等反应。由于所发生的反应很复杂，通常把反应分成两个阶段。第一阶段，原料变成的目的产物为乙烯、丙烯，这种反应称为一次反应。第二阶段，一次反应生成的乙烯、丙烯继续反应转化为烘烧、二烯崎、芳崎、环烷崎，甚至最终转化为氢气和焦炭，这种反应称为二次反应。裂解产物往往是多种组分混合物。影响裂解的基本因素主要为温度和反应的持续时间。化工生产中用热裂解的方法生产小分子烯烧、快烧和芳香烧，如乙烯、丙烯、丁二烯、乙烘、苯和甲苯等。1.2 裂解（裂化）反应类型裂解（裂化）反应主要包括热裂解（裂化）、催化裂解（裂化）、加氢裂解（裂化）等三种类型。热裂解（裂化）反应在无氧条件下，通过加强热

6、使原料分子链断裂，形成较小分子的工艺过程，可称为热裂解（裂化）。如乙烷热裂解制乙烯工艺、二氟一氯甲烷（HCFC-22）热裂解制四氟乙烯（TFE）工艺、二氟一氯乙烷（HCFC-142b）热裂解制偏氟乙烯（VDF）工艺。催化裂解（裂化）反应通过在裂解炉内加入催化剂，提高裂解（裂化）反应产品质量及收率,可称为催化裂解（裂化）。如重油催化裂化制汽油、柴油、丙烯、丁烯。加氢裂解（裂化）反应在裂解（裂化）原料进入裂解炉时，同时按比例通入氢气，以减少反应产物中的芳香族化合物，提高反应产物收率，改善产品质量的裂解（裂化）工艺，可称为加氢裂解（裂化）。如焦化蜡油加氢裂解制干气、液化气、石脑油、轻柴油、重柴油。1

7、.3 裂解（裂化）工艺关键设备和重点监控单元131裂解（裂化）工艺的关键设备裂解（裂化）工艺关键设备是裂解炉。裂解炉是裂解工艺的核心设备，裂解炉内温度、压力、物料流量等工艺参数都需要严格控制，裂解炉需要设置压力、温度检测系统。热裂解（裂化）和加氢裂解（裂化）的裂解炉内一般压力较高，裂解炉应设紧急放空阀、泄压系统以及压力与反应进料管线、加热炉、压缩机的联锁系统等安全设施。132裂解（裂化）工艺的重点监控单元裂解（裂化）工艺重点监控单元为裂解炉、制冷系统、压缩机、引风机、分离单元等。热裂解（裂化）和催化裂解（裂化）为吸热反应，需要设加热炉。加热炉加热温度与裂解炉内温度有直接关系，加热炉温度需要严格

8、控制，具体控制方式根据加热炉加热方式采取不同手段，如：对燃料油炉可以控制燃料油进料量、进料压力、主风流量等；对电加热可以控制加热器电流、电压；对以熔盐或导热油作为热媒的，可以控制热媒的温度、流量。对于加氢裂解（裂化），由于加氢反应为放热反应，反应开始后不需要加热即能维持反应温度，而且还需要通入过量的冷氢移出反应热，有些工艺还要使用冷媒移出反应热。所以加氢裂解炉内的温度调节主要依靠控制进料速率、裂解炉内压力、氢进料速率和冷媒流量等手段。裂解（裂化）工艺一般在高温高压下进行，反应物料大多为易燃易爆物质，若裂解炉出现泄漏或是进料管线混入空气，会发生火灾爆炸事故，所以裂解炉应设有开、停车惰性气体置换管

9、线；蒸汽消防汽幕，加热炉炉膛内设有灭火蒸汽入口；在可能发生泄漏的位置设置可燃气体报警器；管道、设备上按相关规范安装防静电接地设置；适当位置设置阻火器、爆破片等安全附件。1.4 裂解（裂化）工艺涉及的主要危险介质裂解（裂化）工艺主要涉及的介质有重油、屈分油、渣油、乙苯等可燃、易燃液体，乙烯、丙烯、甲烷等易燃气体，加氢裂解（裂化）还涉及高压氢气，上述物质均有易燃易爆性，能与空气形成爆炸性混合物。有些物质还可能发生聚合反应，在储运过程和使用过程中会发生聚合造成火灾。对于催化裂解（裂化）和加氢裂解（裂化）工艺，使用的催化剂有些具有可燃性，部分种类的催化剂在空气中可发生自燃。裂解（裂化）产物和裂解（裂化

10、）原料一般为混合物，包括毒性较低的烷烧、烯燃等物质，以及毒性较强的甲苯、苯、蔡等。部分裂解（裂化）工艺的原料中含有硫、氮等，在工艺过程中会产生硫化氢气体、氨气等具有很强毒性和刺激性的气体。1.5XX省主要裂解（裂化）工艺产品目录XX省主要的裂解（裂化）工艺有热裂解（裂化）工艺、催化裂解（裂化）工艺、加氢裂解（裂化）工艺。XX省主要裂解（裂化）工艺产品目录详见附表1。2危险性分析裂解（裂化）反应是一个高温吸热过程，所用的原料多为易燃易爆、毒性、腐蚀性物质，一旦泄漏危险性较大。2.1 固有危险性固有危险性是指裂解（裂化）工艺中的原料、产品、中间产品等本身具有的危险有害特性。2.1.1 火灾爆炸危险

11、性裂解（裂化）工艺中原料均为有机物，有不同程度火灾危险性，同时裂解（裂化）产品大多为低沸点易燃液体或易燃气体，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源或明火有燃烧爆炸危险。在石油化工行业中，裂解（裂化）原料大多为分子量较高的可燃液体，如重油、微分油、渣油等，大部分沸点、闪点较高，不易发生爆炸。加氢裂解（裂化）工艺中使用的氢气为易燃气体，可与空气能形成爆炸性混合物；部分裂解（裂化）工艺使用的原料为小分子有机化合物，闪点、沸点较低，可与空气形成爆炸性混合物，如乙苯，其闪点15,为甲类火灾危险物质。裂解（裂化）产品主要为易燃液体和易燃气体，这些物质沸点、闪点较低，有些在常温常压下为气态，可与空气形成爆炸

12、性混合物，这类物质储存压力较高，受热易蒸发使容器内压力升高导致容器物理爆炸。易燃液体如汽油、柴油、苯乙烯等，汽油闪点为-50C,沸点40-200C,属于甲类火灾危险物质，柴油闪点为38,属于乙类火灾危险物质，苯乙烯闪点34.4C,属于乙类火灾危险物质；乙烯、丙烯、丁烯等为易燃气体。2.1.2 中毒危险性油品多为低毒或微毒类物质。原料油如重油、常减压偏分油、渣油等,产品油如汽油、柴油等均为混合物，其成分十分复杂，如重油主要组成为碳水化合物，同时含有硫磺（0.1-4%）及微量无机化合物；常压储分油，含包括芳香烧、脂肪烧、环烷烧以及部分含硫、氮杂质等；汽油、柴油主要为不同沸点脂肪烧、环烷崎。裂解（裂

13、化）工艺中所涉及的芳香族化合物、脂肪烧的卤代物等具有一定毒性。2.1.3 腐蚀及其他危险性裂解（裂化）工艺中涉及物质的腐蚀性差别很大，部分物料如汽油、柴油、丙烯、乙苯、乙烯、丁烯等腐蚀性较低，部分原料油如有的重油、偏分油中含有腐蚀性物质，具有较强腐蚀性，而有些裂解（裂化）工艺中需加氢，在高温高压工艺条件下，氢对钢制设备有一定腐蚀性（氢脆）。2.2工艺过程的危险性裂解（裂化）反应是一个高温吸热过程，所用的原料多为易燃易爆、毒性、腐蚀性物质，因此在裂解（裂化）反应过程中存在诸多不稳定因素。2.2.1反应过程的危险性热裂解（裂化）：热裂解（裂化）在高温高压下进行，装置内的油品温度一般超过其自燃点，若

14、漏出油品立即起火。热裂解过程中产生大量的裂解气，且有众多的气体分离设备，若发生气体泄漏，会形成爆炸性混合物,遇热源或明火有燃烧爆炸危险。催化裂解（裂化）：催化裂解（裂化）一般在较高温度（460-520oC）,（M-0.2MPa下进行，火灾危险性较大，若操作不当，再生器内的空气和火焰进入裂解炉会引起恶性爆炸。U形管上小设备和小阀门较多，易漏油着火。在催化裂化过程中，还会产生易燃的裂化气，若烧焦、活化催化剂处理不当，还可能出现易燃、有毒的一氧化碳气体。加氢裂解（裂化）：加氢裂解（裂化）大量使用氢气，而且反应温度和反应压力都较高，在高压下氢气与钢材发生反应，产生氢腐蚀，使碳钢的强度下降而硬度增大，如

15、设备或管道更换不及时，会在高压下发生容器爆炸。加氢裂解（裂化）工艺过程中有硫化氢气体产生，当出现泄漏，可能引发中毒事故，同时工艺中产生的硫化氢对工艺设备也有腐蚀性。另外，加氢反应是强放热反应，裂解炉必须通入过量冷氢控制温度，防止设备局部过热，防止加热炉炉管烧穿或高温管线、裂解炉漏气而引起着火。在开、停车时，惰性气体吹扫不完全，设备内有残留氢气或空气，在停、开车时都会引起火灾、爆炸事故。2.2.2 反应安全风险评估按要求开展反应安全风险评估的企业，应按照精细化工反应安全风险评估导则（试行）进行反应安全风险评估，综合反应安全风险评估结果,考虑不同的工艺危险程度，建立相应的控制措施。2.2.3 危险和可操作性分析针对具体的裂解（裂化）工艺，应在基础设计阶段开展危险和可操作性分析（HAZOP）,及预先危险分析（PHA）或事故树分析（ETA）等定性、定量风险评价方法，对整个工艺过程的危险性进行分析。3重点监控的工艺参数及控制要求3.1 温度裂解（裂化）工艺中需要对裂解炉的温度进行严格控制，裂解炉内温度对裂解（裂化）反应进行程度有直接关系。裂解（裂化）温度过高会导致裂解炉内压力升高甚至导致设备破裂、爆炸，裂解炉温度过高还有可能