加氢工艺安全控制设计指导方案.docx

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1、加氢工艺安全控制设计指导方案目录1概述11.1 加氢工艺11.2 加氢反应类型11.2.1 按照加氢过程分类11.2.2 按反应原料分类11.3 加氢工艺关键设备和重点监控单元21.3.1 加氢工艺的关键设备21.3.2 加氢工艺的重点监控单元21.4 加氢工艺涉及的主要危险介质21.4.1 原料及产品21.4.2 催化剂31.5 XX省主要加氢工艺产品目录32危险性分析42.1 固有危险性42.1.1 火灾爆炸危险性42.1.2 中毒危险性42.1.3 腐蚀及其他危险性42.2 工艺过程危险性52.2.1 反应过程的危险性52.2.2 反应安全风险评估52.2.3 危险和可操作性分析53重点

2、监控的工艺参数和控制要求63.1 温度63.2 压力63.3 投料速度和物料配比63.4 加热系统63.5 冷却系统63.6 其他74推荐的安全控制方式84.1 参数控制方式84.2 工艺系统控制方式84.2.1 基本监控要求84.2.2 基本控制要求84.3 根据反应安全风险评估结果，制定相应的控制措施104.4 仪表系统选用原则104.4.1 基本过程控制系统（BPCS）选用原则104.4.2 安全仪表系统选用原则104.4.3 气体检测报警系统（GDS）选用原则114.5 其他安全设施115通用设计要求125.1 收集产品工艺资料125.2 确定改造范围125.3 仪表设备选型135.4

3、 提交方案135.5 与建设方技术交底，提交改造图纸，签署设计变更136典型工艺安全控制系统改造设计方案146.1 工艺简述146.2 装置加氢工艺危险性分析146.2.1 固有危险性146.2.2 工艺过程的危险性146.3 装置加氢工艺控制方案综述157加氢工艺安全控制系统设计指导方案附表、附图167.1 XX省主要加氢工艺产品目录（附表1）167.2 加氢工艺重点监控参数的控制方式（附表2）167.3 企业需提交的设计资料清单（附表3）167.4 某企业加氢工艺控制、报警、联锁一览表（附表4）167.5 某企业加氢工艺管道与仪表流程图（附图1）16附表IXX省主要加氢工艺产品目录17附表

4、2加氢工艺重点监控参数的控制方式18附表3企业需提交的设计资料清单19附表4某企业加氢工艺控制、报警、联锁一览表20附图1某企业加氢工艺管道与仪表流程图211概述1.1 加氢工艺加氢反应属还原的范畴。氢与其他化合物相互作用的反应过程，通常是在催化剂存在下进行的。1.2 加氢反应类型121按照加氢过程分类(1)直接加氢反应氢与一氧化碳或有机化合物直接加氢，例如一氧化碳加氢生产甲醇；己二懵加氢生产己二胺；环戊二烯加氢生产环戊烯。(2)氢解反应氢与有机化合物反应的同时，伴随着化学键的断裂，这类加氢反应又称氢解反应，包括加氢脱烷基、加氢裂化、加氢脱硫等。例如烷燃加氢裂化、甲苯加氢脱烷基制苯、硝基苯加氢

5、还原制苯胺、油品加氢精制中非足类的氢解。122按反应原料分类(1)不饱和快崎、烯崎的三键和双键加氢反应在脂肪煌类的不饱和键上发生氢加成的反应。如：环戊二烯加氢生产环戊烯等。(2)芳煌加氢反应在芳香烽的芳环上发生氢加成的反应。如：苯加氢生产环己烷；苯酚加氢生产环己醇等。(3)含氧化合物加氢反应在含氧化合物的碳氧双键上发生氢加成的反应。如：一氧化碳加氢生产甲醇；丁醛加氢生产丁醇；辛烯醛加氢生产辛醇等。（4）含氮化合物加氢反应在含氮有机化合物的氮原子上发生的加氢反应。如：己二懵加氢生产己二胺；硝基苯催化加氢生产苯胺等。（5）油品加氢反应对石油的锵分油在催化剂和一定条件下进行加氢，以脱除其中有害的S、

6、N等元素，如：渣油加氢改质；减压福分油加氢改质；催化脱蜡生产低凝柴油、润滑油基础油等。1.3 加氢工艺关键设备和重点监控单元1.3.1 加氢工艺的关键设备加氢工艺主要关键设备为加氢反应釜和氢气压缩机。在加氢反应中，苯加氢工艺、烯烧加氢工艺、苯酚加氢工艺等多用管式反应器，也有使用釜式反应器的。石化工业中，加氢反应多为塔式反应器。1.3.2 加氢工艺的重点监控单元加氢工艺重点监控单元为加氢反应单元和氢气压缩单元。加氢工艺加氢反应单元和氢气压缩单元重点监控加氢反应釜或催化床层温度、压力、加氢反应釜内搅拌速率、氢气流量、系统氧含量、反应物质的配比、加氢反应尾气组成等。氢气压缩单元重点监控氢气压缩机运行

7、参数等。1.4 加氢工艺涉及的主要危险介质1.4.1 原料及产品加氢反应主要涉及的危险原料及产品主要有氢气、苯、蔡等芳香烧类、环戊二烯、环戊烯等不饱和烧、硝基苯、乙二懵等硝化或含氮燃类、一氧化碳、丁醛、甲醇等含氧化合物以及石油化工中偏分油、减压储分油等油品。可燃气体有一氧化碳、乙块等，低沸点可燃液体有苯、甲苯、硝基苯和环戊二烯等，沸点较高的可燃液体或可燃固体有石蜡、储分油、减压偏分油等。有毒液体有苯胺、硝基苯等，有毒气体有一氧化碳等。1.4.2 催化剂加氢反应催化剂主要有四类：金属催化剂，常用的是第八族过渡元素,如骨架银、银-硅藻土、珀-氧化铝、钿-氧化铝等；金属氧化物催化剂，如氧化铜一亚铭酸

8、铜、氧化铜-氧化锌、氧化铜-氧化锌-氧化铭、氧化铜-氧化锌-氧化铝等，主要用于醛、酮、酯、酸以及一氧化碳等化合物的加氢；金属硫化物催化剂，如银一铝硫化物、钻-铝硫化物、硫化鸨、硫化铝等，通常以Y-氧化铝为载体，主要用于含硫、含氮化合物的氢解反应，部分硫化的氧化钻-氧化铝-氧化铝催化剂常用于油品的加氢精制；络合催化剂，如RhClP(C6H5)33,主要用于均相液相加氢。1.5 XX省主要加氢工艺产品目录XX省主要加氢工艺产品目录详见附表U2危险性分析加氢反应为放热反应，且大多在较高温度下进行，氢气以及大部分所使用的物料具有易燃易爆危险性，部分物料、产品或中间产物存在毒性、腐蚀性。若物料泄漏、反应

9、器堵塞，引起火灾、爆炸。2.1 固有危险性固有危险性指加氢反应中的原料、产品、中间产品等本身具有的危险有害特性。2.1.1 火灾爆炸危险性加氢反应涉及的原料、产品、中间产品等具有易燃易爆性，如氢气、一氧化碳等为甲类易燃易爆气体，苯、环戊烯等均为易燃液体，其蒸汽与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热引发燃烧爆炸的危险，硝基苯为可燃液体，遇明火、高热可燃，部分氢化反应使用的催化剂如雷尼银属于易燃固体，可以自燃，加氢反应过程中产生的副产物如硫化氢等多为可燃物质。加氢工艺中，氢气爆炸极限为4.1%74.2%,当出现泄漏或设备内混入空气或氧气，易发生爆炸危险。2.1.2 中毒危险性加氢反应涉及到的原料、产

10、品、有机溶剂等具有毒性，如苯酚、甲苯、硝基苯、苯胺等，苯酚为高毒物质，对皮肤、黏膜有强烈的腐蚀作用，可抑制中枢神经或损害肝、肾功能。2.1.3 腐蚀及其他危险性加氢反应副产品硫化氢、氨气等物质均有腐蚀性。某些加氢工艺的原料或产品本身带有腐蚀性，如苯酚。2.2 工艺过程危险性加氢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。所以加氢反应工艺中存在诸多不安全因素。2.2.1 反应过程的危险性加氢反应大量使用氢气，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，如设备或管道更换不及时，会在高压下发生容器

11、爆炸。加氢工艺过程中可能有硫化氢气体产生，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，加氢反应是放热反应，局部温度升高产生热应力导致反应器泄漏。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加氢工艺，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

12、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和控制要求3.1 温度由于加氢反应为强放热反应，当反应釜器温度过高时，会导致反应速率加快、失控，当温度超出安全范围时可能出现危险，因此加氢反应器、氢预热器及其他原料汽化器、预热器等设备的温度均需严格监控。3.2 压力如果反应器中压力高于正常操作值，会使加氢反应难以控制，同时加快临氢设备的腐蚀速度，因此应对反应器压力进行监控。同时，原料汽化器、氢气混合器等的压力应进行监控，防止因特殊原因导致氢气混合器、原料汽化器等设备压力过高发生火灾爆炸危险。3.3 投料速度和物料配比加氢过程反应器温度和压力都与投

13、料速度有关，投料速度在原料汽化器、氢气混合罐、反应器进料口处进行监控。投料速度过快或波动将出现温度、压力过高产生火灾爆炸危险，同时影响反应器内物料配比。物料配比影响反应过程和产品质量，若氢气配比过低，影响产品质量;若氢气配比过高可能导致循环氢量增加，造成能源损耗。3.4 加热系统加氢反应大多在较高的温度下进行，物料经预热或在反应器内加热到反应温度进行加氢反应，反应器进料口温度直接影响反应器内温度，因此应对预热或反应器进行温度监控。3.5 冷却系统加氢反应为强放热反应，反应过程中释放大量热量，如不及时移除热量，造成加氢反应器超温超压，引发设备爆炸事故，因此需严格监控冷却系统，如冷却剂温度、流量或

14、压力等。3.6 其他在加氢反应过程中，反应温度、压力较高，氢及大多数反应原料具有易燃、易爆危险性，因此应对原料成分进行监控，防止因原料中含杂质进入反应器造成危险，同时对反应生成物的组成、尾气组成也要进行监控。4推荐的安全控制方式4.1 参数控制方式加氢反应釜或催化剂床层的温度、压力、反应釜搅拌速率、氢气流量、反应物质的配料比、系统氧含量、冷却剂流量、氢气压缩机运行参数、反应尾气组成等重点监控工艺参数的控制方式见附表2。4.2 工艺系统控制方式4.2.1 基本监控要求加氢工艺的生产装置设置的自动控制系统应达到重点监管危险化工工艺目录中有关安全控制的基本要求，重点监控工艺参数应传送至控制室集中显示

15、，并按照宜采用的控制方式设置相应的联锁。自动控制系统应具备远程调节、信息存储、连续记录、超限报警、联锁切断、紧急停车等功能。记录的电子数据的保存时间不少于30天。4.2.2 基本控制要求4.2.2.1 加氢工艺安全控制基本要求中涉及反应温度、压力报警及联锁的自动控制方式至少满足下列要求：（1）连续加氢反应器应设紧急冷却系统、紧急停车系统、安全泄放系统。加氢反应器应设进料自动控制阀，通过改变进料流量调节反应压力和（或）温度，反应器温度和（或）压力高高报警联锁打开紧急冷却系统、紧急停车系统，打开安全泄放系统。应配置安全阀、爆破片等泄放设施。（2）间歇加氢反应釜应设紧急冷却系统、紧急停车系统、安全泄放系统。加氢反应釜应设氢气进料自动控制阀，通过改变氢气流量调节反应压力和（或）温度，反应釜压力和（或）温度高高报警联锁打开紧急冷却系统、紧急停车系统，打开安全泄放系统。当搅拌系统发生故障时联锁停止进料，打开安全泄放系统。应配置安全阀、爆破片等泄放设施。（3）监控冷却系统温度、流量，冷却系统