石油化工企业危险性分析与评价——以氯碱厂聚氯乙烯生产装置为例.pdf

第36卷第4期2022年第4期Vol.36 No.4N0.4.2022技术与教育TECHNIQUE&EDUCATION石油化工企业危险性分析与评价以氯碱厂聚氯乙烯生产装置为例于巧丽(吉林工业职业技术学院制药工程学院，吉林吉林132013)摘要:在调查了解石油化工企业生产装置和工艺流程的基础上,应用美国道化学公司火灾爆 炸指数法对生产过程中的危险性分另!M定性和定量的评价分析，旨在通过详细的各种 参数资料找出预防事故发生的控制措施与手段，进而控制危险源，进一步降低化工生产 装置的危险性。关键词：石油化工企业；火灾爆炸指数法;危险性评价中图分类号：X937;X928.7 文献标识码:A1引言现代石油化工企业是一种包含大量成套生 产装置的工业体系,而科技的进步和经济的发展 则向石油化工企业的安全生产提出了愈来愈高 的要求。“银光四射的巨型工厂”是以石油为基础 的现代化学工业的象征性形象，其突出特点除了 自动化程度高、经济效益十分明显以外,还有可 能在发生灾害性事故时，使成套的装置甚至整个 工厂毁于一旦。石油化工生产具有高温、高压、高 流速、高能量储备、超低温等危险特性，并且随着 产品种类和需求量的迅速增长，工艺中也逐渐形 成连续化、自动化和大型集中化等特点,这些都 给安全生产和管理带来了一系列的挑战。为保证石化企业工艺过程和生产装置的安 全,危险性评价逐渐进入了人们的视野,并在逐 步取代传统依靠经验进行安全管理的状态。笔者 对氯碱厂聚氯乙烯(PVC)生产装置的18个单元 进行了危险性分析和评价，以期依靠现代科学技 术的危险性评价对石化企业的安全管理和科学 化决策提供参考依据，并预防事故的发生。2危险性评价和分析与评价方法2.1危险性评价危险性评价，也称作安全性评价(Safety Assessment)或风险性评价(Risk Assessment),共 包括两方面问题：确认危险性和评价危险程度。前者在于辨识危险源，定量来自危险源的危险 性:后者在于控制危险源,评价采取控制措施后 仍然存在的危险源的危险性是否能够被接受。在实际危险性评价过程中,这些工作不能截然分 开或孤立的,而是相互交叉、相互重叠进行的。从 现代企业中安全评价角度而言,不同于日常安全 管理工作和安全监察工作,主要从事故发生的可 能性，事故的影响范围与损失程度三方面出发,按照科学的程序和方法，对生产或某种操作过程 中固有或潜在危险因素、发生事故可能性以及这 些危险因素可能造成的损失或伤害程度进行识作者简介:于巧丽(1983),女,讲师。研究方向:化工安全。基金项目:本文系吉林工业职业技术学院2022年院级课题“高职扩招背景下建筑消防技术专业人才培养方案研究”(课 题编号:22jy 10)的研究成果之一。12技术与教育别、分析和评估，并通过设定的指数、级别或概率 对所评估系统或某项操作的危险性给以量化处 理,进而确定其发生概率和危险程度，以便采取 最经济、合理和有效的安全对策,保障系统的安 全运行，匆匆而为预防事故发生提供行之有效的 安全对策和管理办法。2.2危险分析与评价方法危险分析和评价方法基本上分为两大体系:一种是针对工艺过程和生产装置危险度的定量 评价体系:另一种是针对系统的安全性和可靠性 的分析体系。(1)针对工艺过程和生产装置危险度的定量 评价体系该体系是以美国道化学公司内部对化工装 置和过程的火灾爆炸危险度评价及相应安全方 法为代表，具体包括美国杜邦公司、美国保险协 会、日本劳动省、日本岗山和英国ICI蒙德法等 类型。(2)针对系统的安全性和可靠性分析体系 该体系是以故障树分析(FTA)方法为代表,还包括事件树分析、危险预先分析、作业安全分 析法等。3氯碱厂PVC生产装置的危险评价危险评价是以实现系统安全为目的,运用安 全系统工程原理和方法对系统中存在的危险因 素进行辨识和分析，旨在判断系统发生事故和职 业危害的可能性及其严重程度，从而为制订防范 措施和管理决策提供科学依据。3.1 PVC生产装置工艺与生产单元划分氯碱厂PVC生产装置主要由直接氯化单 元、氧氯化单元、EDC裂解单元、EDC精制单元 和VCM单元精制等工艺单元组成，根据危险性 分成粗EDC储罐单元、EDC闪蒸塔单元等18 个生产单元来进行危险性分析与评价。表1为 PVC装置工艺对应的具体生产单元。表1PVC生产装置工艺与生产单元PVC生产装置工艺生产单元直接氯化部分粗EDC储罐单元EDC闪蒸塔单元EDC低沸塔单元EDC高沸塔单元氯化塔单元氧氯化部分脱烘反应器单元流化床反应器单元EDC吸收塔单元EDC解吸塔单元EDC裂解部分EDC裂解炉单元脱氯化氢塔单元氯乙烯塔单元氯乙烯储罐单元VCM聚合部分氯乙烯气柜单元引发剂进料槽单元聚合釜单元分离干燥单元筛分包装单元3.2 PVC生产装置生产单元的危险性评价程序 产单元都具有火灾爆炸危险性，因此生产装置能与结果 够自动控制水平、防火和防爆技术措施的可靠性根据表1显示,PVC生产装置中的18个生 和有效性显得至关重要。笔者利用美国道化学公于巧丽石油化工企业危险性分析与评价13司1993年推出的火灾爆炸危险指数评价法（第 七版）对这些危险单元的固有火灾爆炸危险指数 进行计算发现，必须采取正确的安全技术预防措 施将固有的火灾爆炸危险性降低。为了达到能够 被人们接受的程度,需要改变原有的技术设计来 增加新的安全预防措施，按照如图1所示的美国 道化学公司火灾爆炸危险指数法评价程序，得出 如表2所示的评价结果。选取工艺单元 确定物质系数（MF）计算一般工艺危险系tt（Fl）计算特殊工艺危险系数（F2）覘定工艺號元危险系数（F3=F1xF2）确定火灾.爆炸指数（F&F1）计1T安全措施 补偿系数（C-C|XC2xC,）-确定危害系数4|确定实际MPPDi 确定mpp6|确定Bl图1美国道化学公司火夾爆炸指数i平价法评价程序表2 PVC生怦置生产单元危险分踽果生产单元主要物质物质系数单元火灾 爆炸指数（F&EI）影响区域内 财价值基本最大可 能财产损失（百万新）实际最大可 能财产损失（百万飯）量大可能 损失工作日（停工天数）停产损失（百万美元）（百万美兀）粗EDC储罐二氯乙烷161282.281.530.9010.42.19EDC闪蒸塔单元二氯乙烷21133.70.910.7 30.4 16.50.81EDC低沸塔单元二氯乙烷161140.860.550.305.30.82EDC高沸塔单元二氯乙烷211680.970.800.4 46.81.04氯化塔单元二氯乙烷161281.110.7 50.537.51.05脱题应器乙烯241080.590.4 50.295.200.4 0流化床反应器二氯乙烷211683.7 53.111.7 815.82.7 7EDC吸收塔单元二氯乙烷16960.830.4 90.305.40.94EDC解吸塔单元二氯乙烷21118.51.060.810.4 87.10.99EDC裂解炉单元氯乙烯292321.010.950.587.91.55脱氯化氢塔氯乙烯2497.20.7 70.570.365.90.7 4氯乙烯塔单元氯乙烯241921.4 31.270.7 89.62.3氯乙烯储罐氯乙烯241922.312.051.3213.23.04氯乙烯气柜氯乙烯24164.61.030.900.598.00引倾进料槽过氧化二碳酸酯402130.350.320.224.40.25聚合釜单元氯乙烯241921.511.340.7 49.22.99分离干燥单元聚氯乙烯1459.81.650.320.264.81.29筛葩装单元聚氯乙嫦161080.830.4 90.305.40.9414技术与教育由于158F&EI128属于四级高风险，F&EI158属于五级非常高风险，根据表2中的 评价结果,PVC生产装置EDC裂解炉工艺的 F&EI值最高，很多生产单元火灾爆炸指数值均 超过128,因此必须通过安全措施降低该值。3.3 PVC生产装置危险性评价结果分析与对策 笔者认为，具体对策应为加强控制。为了降 低PVC生产装置的火灾爆炸危险性,可采用表 3所示的PVC生产装置事故预防的具体对策和 措施。表3 PVC生产装置事故预防的对策与措施生产单元主要物质物质系数单元火灾爆炸指数(F&EI)控制对策与措施粗EDC储罐二氯乙烷16128随时掌握压力温度、液位情况，加强巡查,消除泄露EDC闪蒸塔单元二氯乙烷21133.7对设备状态定期检查，确保仪表显示,控制系统正常,确保紧 急泄放装置正常EDC低沸塔单元二氯乙烷16114对设备状态定期检查，确保仪表显示,控制系统正常,确保紧 急泄放装置正常EDC高沸塔单元二氯乙烷21168对设备状态定期检查，确保仪表显示,控制系统正常,确保紧 急泄放装置正常氯化塔单元二氯乙烷16128确定为危险点重点监控，建立事故预案,定期进行演练脱烘反应器乙烯24108确定为危险点重点监控，建立事故预案,定期进行演练流化床反应器二氯乙烷21168确定为危险点重点监控，建立事故预案,定期进行演练EDC吸收塔单元二氯乙烷16118.5对设备状态定期检查，确保仪表显示,控制系统正常,确保紧 急泄放装置正常EDC解吸塔单元二氯乙烷21168对设备状态定期检查，确保仪表显示,控制系统正常,确保紧 急泄放装置正常EDC裂解炉单元氯乙烯29232实行包机制,确保机组状态正常,加强培训确保正确处理各 种问题，机电仪表重点巡检,确保自保系统和联锁正常确保紧急 泄放装置正常，确保控制系统正常脱氯化氢塔氯乙烯24192对设备状态定期检查，确保仪表显示,控制系统正常,确保紧 急泄放装置正常氯乙烯塔单元氯乙烯24192对设备状态定期检查，确保仪表显示,控制系统正常,确保紧 急泄放装置正常氯乙烯储罐氯乙烯24192随时掌握压力、温度、液位情况，加强巡查消除泄漏氯乙烯气柜氯乙烯24164.6定期检查,掌握其设备情况,加强检查,消除泄漏引发剂进料槽过氧化 二碳酸酯40213确定为重点单元建立事故预案，定期进行演练;作业时，穿防 护服聚合釜单元氯乙烯24192确定为危险点重点监控，建立事故预案,期间进行演练，定期 检查掌握其设备情况分离干燥单元聚氯乙烯1459.8定期检查,掌握其设备情况,加强检查，消除静电筛分包装单元聚氯乙烯16108随时掌握工作情况,加强巡查,消除火患于巧丽石油化工企业危险性分析与评价15由表3可知，采用美国道化学公司火灾爆炸 指数法是可以量化风险的,具体表现在以下两方 面:一是，能够帮助氯碱企业合理投入安全资金,以保证决策的科学性和有效性，同时降低火灾爆 炸危险性,提高了安全管理和技术的水平;二是,能够帮助安全评价人员对风险进行识别与分析。4结语本文主要利用美国道化学公司火灾爆炸指 数的方法对氯碱厂进行了危险性评价，具体结论 如下：(1)国内常见的安全评价方法有数十种之 多,主要包括安全检査表法、事故树分析法、道化 学火灾爆炸指数法、蒙德法、模糊综合评价法、日 本六阶段法、层次分析法等，这些分析方法各有 优缺点。笔者从其中选取了适合化工厂评价的美 国道化学公司火灾爆炸指数法对氯碱厂聚氯乙 烯车间进行了危险性评价。(2)对聚氯乙烯生产装置的18个生产单元 的危险性评价结果是与实际相符且正确的，有利 于化工企业内部对危险指数较大的生产单元进 行重点防护，从而防止事故发生,并控制事故损 失。(3)根据危险性分析与评价的结果,制定了 相应的事故预防对策与措施。参考文献1 陈宝智，张培红.安全原理M第3版.北京:冶金工业出版社,2016.2 隋鹏程,陈宝智.安全原理与事故预测M北京:冶金工业出版社,198&3 王金波，陈宝智,徐竹云.系统安全工程M沈阳:东北工学院出版社,1992.4 黄祥瑞.可靠性工程M北京:清华大学出版社,1990.5 谢鸣一，孙巨峡，王泽申.安全系统工程M上海:科学技术文献出版社,198&6 钱新明，陈宝智.重大危险源的辨识与控制J.中国安全科学学报,1994(03)：)：16-21.Risk Analysis and Evaluation of Petrochemical Enterprises-Taking the PVC Production Unit of Chlor-alkali Plant as an ExampleYU Qiaoli(School of Pharmaceutical Engineering,Jilin Vocational College of Industry and Technology,Jilin 132013,China)Abstract:On the basis of investigation of the production equipment and process of petrochemical enterprises,this paper applies the fire explosion index method and fault tree method of American Dow Chemical Company to evaluate and analyze the risks in the production process qualitatively and quantitatively.The purpose is to find out the control measures to prevent accidents through detailed parameter data,so as to control the source of danger and reduce the risk of chemical production facilities.Key words:petrochemical enterprises;fire and explosion index method;risk assessment