首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求培训资料模板.doc
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1、首批关键监管危险化工工艺安全控制要求、关键监控参数及推荐控制方案1、光气及光气化工艺反应类型放热反应关键监控单元光气化反应釜、光气储运单元工艺介绍光气及光气化工艺包含光气制备工艺,和以光气为原料制备光气化产品工艺路线,光气化工艺关键分为气相和液相两种。工艺危险特点(1)光气为剧毒气体,在储运、使用过程中发生泄漏后,易造成大面积污染、中毒事故;(2)反应介质含有燃爆危险性;(3)副产物氯化氢含有腐蚀性,易造成设备和管线泄漏使人员发生中毒事故。经典工艺一氧化碳和氯气反应得到光气;光气合成双光气、三光气;采取光气作单体合成聚碳酸酯;甲苯二异氰酸酯(TDI)制备;4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)
2、制备等。关键监控工艺参数一氧化碳、氯气含水量;反应釜温度、压力;反应物质配料比;光气进料速度;冷却系统中冷却介质温度、压力、流量等。安全控制基础要求事故紧急切断阀;紧急冷却系统;反应釜温度、压力报警联锁;局部排风设施;有毒气体回收及处理系统;自动泄压装置;自动氨或碱液喷淋装置;光气、氯气、一氧化碳监测及超限报警;双电源供电。宜采取控制方法光气及光气化生产系统一旦出现异常现象或发生光气及其剧毒产品泄漏事故时,应经过自控联锁装置开启紧急停车并自动切断全部进出生产装置物料,将反应装置快速冷却降温,同时将发生事故设备内剧毒物料导入事故槽内,开启氨水、稀碱液喷淋,开启通风排毒系统,将事故部位有毒气体排至
3、处理系统。2、电解工艺(氯碱)反应类型吸热反应关键监控单元电解槽、氯气储运单元工艺介绍电流经过电解质溶液或熔融电解质时,在两个极上所引发化学改变称为电解反应。包含电解反应工艺过程为电解工艺。很多基础化学工业产品(氢、氧、氯、烧碱、过氧化氢等)制备,全部是经过电解来实现。工艺危险特点(1)电解食盐水过程中产生氢气是极易燃烧气体,氯气是氧化性很强剧毒气体,两种气体混合极易发生爆炸,当氯气中含氢量达成5以上,则随时可能在光照或受热情况下发生爆炸;(2)假如盐水中存在铵盐超标,在适宜条件(pH4.5)下,铵盐和氯作用可生成氯化铵,浓氯化铵溶液和氯还可生成黄色油状三氯化氮。三氯化氮是一个爆炸性物质,和很
4、多有机物接触或加热至90以上和被撞击、摩擦等,即发生猛烈分解而爆炸;(3)电解溶液腐蚀性强;(4)液氯生产、储存、包装、输送、运输可能发生液氯泄漏。经典工艺氯化钠(食盐)水溶液电解生产氯气、氢氧化钠、氢气;氯化钾水溶液电解生产氯气、氢氧化钾、氢气。关键监控工艺参数电解槽内液位;电解槽内电流和电压;电解槽进出物料流量;可燃和有毒气体浓度;电解槽温度和压力;原料中铵含量;氯气杂质含量(水、氢气、氧气、三氯化氮等)等。安全控制基础要求电解槽温度、压力、液位、流量报警和联锁;电解供电整流装置和电解槽供电报警和联锁;紧急联锁切断装置;事故状态下氯气吸收中和系统;可燃和有毒气体检测报警装置等。宜采取控制方
5、法将电解槽内压力、槽电压等形成联锁关系,系统设置联锁停车系统。安全设施,包含安全阀、高压阀、紧急排放阀、液位计、单向阀及紧急切断装置等。3、氯化工艺反应类型放热反应关键监控单元 氯化反应釜、氯气储运单元工艺介绍氯化是化合物分子中引入氯原子反应,包含氯化反应工艺过程为氯化工艺,关键包含替换氯化、加成氯化、氧氯化等。工艺危险特点(1)氯化反应是一个放热过程,尤其在较高温度下进行氯化,反应更为猛烈,速度快,放热量较大;(2)所用原料大多含有燃爆危险性;(3)常见氯化剂氯气本身为剧毒化学品,氧化性强,储存压力较高,多数氯化工艺采取液氯生产是先汽化再氯化,一旦泄漏危险性较大;(4)氯气中杂质,如水、氢气
6、、氧气、三氯化氮等,在使用中易发生危险,尤其是三氯化氮积累后,轻易引发爆炸危险;(5)生成氯化氢气体遇水后腐蚀性强;(6)氯化反应尾气可能形成爆炸性混合物。经典工艺(1)替换氯化氯替换烷烃氢原子制备氯代烷烃;氯替换苯氢原子生产六氯化苯;氯替换萘氢原子生产多氯化萘;甲醇和氯反应生产氯甲烷;乙醇和氯反应生产氯乙烷(氯乙醛类);醋酸和氯反应生产氯乙酸;氯替换甲苯氢原子生产苄基氯等。(2)加成氯化乙烯和氯加成氯化生产1,2-二氯乙烷;乙炔和氯加成氯化生产1,2-二氯乙烯;乙炔和氯化氢加成生产氯乙烯等。(3)氧氯化乙烯氧氯化生产二氯乙烷;丙烯氧氯化生产1,2-二氯丙烷;甲烷氧氯化生产甲烷氯化物;丙烷氧氯
7、化生产丙烷氯化物等。(4)其它工艺硫和氯反应生成一氯化硫;四氯化钛制备;黄磷和氯气反应生产三氯化磷、五氯化磷等。关键监控工艺参数氯化反应釜温度和压力;氯化反应釜搅拌速率;反应物料配比;氯化剂进料流量;冷却系统中冷却介质温度、压力、流量等;氯气杂质含量(水、氢气、氧气、三氯化氮等);氯化反应尾气组成等。安全控制基础要求反应釜温度和压力报警和联锁;反应物料百分比控制和联锁;搅拌稳定控制;进料缓冲器;紧急进料切断系统;紧急冷却系统;安全泄放系统;事故状态下氯气吸收中和系统;可燃和有毒气体检测报警装置等。宜采取控制方法将氯化反应釜内温度、压力和釜内搅拌、氯化剂流量、氯化反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关
8、系,设置紧急停车系统。安全设施,包含安全阀、高压阀、紧急放空阀、液位计、单向阀及紧急切断装置等。4、硝化工艺反应类型放热反应关键监控单元硝化反应釜、分离单元工艺介绍硝化是有机化合物分子中引入硝基(-NO2)反应,最常见是替换反应。硝化方法可分成直接硝化法、间接硝化法和亚硝化法,分别用于生产硝基化合物、硝胺、硝酸酯和亚硝基化合物等。包含硝化反应工艺过程为硝化工艺。 工艺危险特点(1)反应速度快,放热量大。大多数硝化反应是在非均相中进行,反应组分不均匀分布轻易引发局部过热造成危险。尤其在硝化反应开始阶段,停止搅拌或因为搅拌叶片脱落等造成搅拌失效是很危险,一旦搅拌再次开动,就会忽然引发局部猛烈反应,
9、瞬间释放大量热量,引发爆炸事故;(2)反应物料含有燃爆危险性;(3)硝化剂含有强腐蚀性、强氧化性,和油脂、有机化合物(尤其是不饱和有机化合物)接触能引发燃烧或爆炸;(4)硝化产物、副产物含有爆炸危险性。经典工艺(1)直接硝化法丙三醇和混酸反应制备硝酸甘油;氯苯硝化制备邻硝基氯苯、对硝基氯苯;苯硝化制备硝基苯;蒽醌硝化制备1-硝基蒽醌;甲苯硝化生产三硝基甲苯(俗称梯恩梯,TNT);丙烷等烷烃和硝酸经过气相反应制备硝基烷烃等。(2)间接硝化法苯酚采取磺酰基替换硝化制备苦味酸等。(3)亚硝化法2-萘酚和亚硝酸盐反应制备1-亚硝基-2-萘酚;二苯胺和亚硝酸钠和硫酸水溶液反应制备对亚硝基二苯胺等。关键监
10、控工艺参数硝化反应釜内温度、搅拌速率;硝化剂流量;冷却水流量;pH值;硝化产物中杂质含量;精馏分离系统温度;塔釜杂质含量等。安全控制基础要求反应釜温度报警和联锁;自动进料控制和联锁;紧急冷却系统;搅拌稳定控制和联锁系统;分离系统温度控制和联锁;塔釜杂质监控系统;安全泄放系统等。宜采取控制方法将硝化反应釜内温度和釜内搅拌、硝化剂流量、硝化反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系,在硝化反应釜处设置紧急停车系统,当硝化反应釜内温度超标或搅拌系统发生故障,能自动报警并自动停止加料。分离系统温度和加热、冷却形成联锁,温度超标时,能停止加热并紧急冷却。硝化反应系统应设有泄爆管和紧急排放系统。5、合成氨工艺反应
11、类型吸热反应关键监控单元合成塔、压缩机、氨储存系统工艺介绍氮和氢两种组分按一定百分比(1:3)组成气体(合成气),在高温、高压下(通常为400450,1530MPa)经催化反应生成氨工艺过程。工艺危险特点(1)高温、高压使可燃气体爆炸极限扩宽,气体物料一旦过氧(亦称透氧),极易在设备和管道内发生爆炸;(2)高温、高压气体物料从设备管线泄漏时会快速膨胀和空气混合形成爆炸性混合物,碰到明火或因高流速物料和裂(喷)口处摩擦产生静电火花引发着火和空间爆炸;(3)气体压缩机等转动设备在高温下运行会使润滑油挥发裂解,在周围管道内造成积炭,可造成积炭燃烧或爆炸;(4)高温、高压可加速设备金属材料发生蠕变、改
12、变金相组织,还会加剧氢气、氮气对钢材氢蚀及渗氮,加剧设备疲惫腐蚀,使其机械强度减弱,引发物理爆炸;(5)液氨大规模事故性泄漏会形成低温云团引发大范围人群中毒,遇明火还会发生空间爆炸。经典工艺(1)节能AMV法;(2)德士古水煤浆加压气化法;(3)凯洛格法;(4)甲醇和合成氨联合生产联醇法;(5)纯碱和合成氨联合生产联碱法;(6)采取变换催化剂、氧化锌脱硫剂和甲烷催化剂“三催化”气体净化法等。关键监控工艺参数合成塔、压缩机、氨储存系统运行基础控制参数,包含温度、压力、液位、物料流量及百分比等。安全控制基础要求合成氨装置温度、压力报警和联锁;物料百分比控制和联锁;压缩机温度、入口分离器液位、压力报
13、警联锁;紧急冷却系统;紧急切断系统;安全泄放系统;可燃、有毒气体检测报警装置。宜采取控制方法将合成氨装置内温度、压力和物料流量、冷却系统形成联锁关系;将压缩机温度、压力、入口分离器液位和供电系统形成联锁关系;紧急停车系统。合成单元自动控制还需要设置以下多个控制回路:氨分、冷交液位;废锅液位;循环量控制;废锅蒸汽流量;废锅蒸汽压力。安全设施,包含安全阀、爆破片、紧急放空阀、液位计、单向阀及紧急切断装置等。6、裂解(裂化)工艺反应类型高温吸热反应关键监控单元裂解炉、制冷系统、压缩机、引风机、分离单元工艺介绍裂解是指石油系烃类原料在高温条件下,发生碳链断裂或脱氢反应,生成烯烃及其它产物过程。产品以乙
14、烯、丙烯为主,同时副产丁烯、丁二烯等烯烃和裂解汽油、柴油、燃料油等产品。烃类原料在裂解炉内进行高温裂解,产出组成为氢气、低/高碳烃类、芳烃类和馏分为288以上裂解燃料油裂解气混合物。经过急冷、压缩、激冷、分馏和干燥和加氢等方法,分离出目标产品和副产品。在裂解过程中,同时伴随缩合、环化和脱氢等反应。因为所发生反应很复杂,通常把反应分成两个阶段。第一阶段,原料变成目标产物为乙烯、丙烯,这种反应称为一次反应。第二阶段,一次反应生成乙烯、丙烯继续反应转化为炔烃、二烯烃、芳烃、环烷烃,甚至最终转化为氢气和焦炭,这种反应称为二次反应。裂解产物往往是多个组分混合物。影响裂解基础原因关键为温度和反应连续时间。
15、化工生产中用热裂解方法生产小分子烯烃、炔烃和芳香烃,如乙烯、丙烯、丁二烯、乙炔、苯和甲苯等。工艺危险特点(1)在高温(高压)下进行反应,装置内物料温度通常超出其自燃点,若漏出会立即引发火灾;(2)炉管内壁结焦会使流体阻力增加,影响传热,当焦层达成一定厚度时,因炉管壁温度过高,而不能继续运行下去,必需进行清焦,不然会烧穿炉管,裂解气外泄,引发裂解炉爆炸;(3)假如因为断电或引风机机械故障而使引风机忽然停转,则炉膛内很快变成正压,会从窥视孔或烧嘴等处向外喷火,严重时会引发炉膛爆炸;(4)假如燃料系统大幅度波动,燃料气压力过低,则可能造成裂解炉烧嘴回火,使烧嘴烧坏,甚至会引发爆炸;(5)有些裂解工艺
16、产生单体会自聚或爆炸,需要向生产单体中加阻聚剂或稀释剂等。经典工艺热裂解制烯烃工艺;重油催化裂化制汽油、柴油、丙烯、丁烯;乙苯裂解制苯乙烯;二氟一氯甲烷(HCFC-22)热裂解制得四氟乙烯(TFE);二氟一氯乙烷(HCFC-142b)热裂解制得偏氟乙烯(VDF);四氟乙烯和八氟环丁烷热裂解制得六氟乙烯(HFP)等。关键监控工艺参数裂解炉进料流量;裂解炉温度;引风机电流;燃料油进料流量;稀释蒸汽比及压力;燃料油压力;滑阀差压超驰控制、主风流量控制、外取热器控制、机组控制、锅炉控制等。安全控制基础要求裂解炉进料压力、流量控制报警和联锁;紧急裂解炉温度报警和联锁;紧急冷却系统;紧急切断系统;反应压力
17、和压缩机转速及入口放火炬控制;再生压力分程控制;滑阀差压和料位;温度超驰控制;再生温度和外取热器负荷控制;外取热器汽包和锅炉汽包液位三冲量控制;锅炉熄火保护;机组相关控制;可燃和有毒气体检测报警装置等。宜采取控制方法将引风机电流和裂解炉进料阀、燃料油进料阀、稀释蒸汽阀之间形成联锁关系,一旦引风机故障停车,则裂解炉自动停止进料并切断燃料供给,但应继续供给稀释蒸汽,以带走炉膛内余热。将燃料油压力和燃料油进料阀、裂解炉进料阀之间形成联锁关系,燃料油压力降低,则切断燃料油进料阀,同时切断裂解炉进料阀。分离塔应安装安全阀和放空管,低压系统和高压系统之间应有逆止阀并配置固定氮气装置、蒸汽灭火装置。将裂解炉
18、电流和锅炉给水流量、稀释蒸汽流量之间形成联锁关系;一旦水、电、蒸汽等公用工程出现故障,裂解炉能自动紧急停车。反应压力正常情况下由压缩机转速控制,开工及非正常工况下由压缩机入口放火炬控制。再生压力由烟机入口蝶阀和旁路滑阀(或蝶阀)分程控制。再生、待生滑阀正常情况下分别由反应温度信号和反应器料位信号控制,一旦滑阀差压出现低限,则转由滑阀差压控制。再生温度由外取热器催化剂循环量或流化介质流量控制。外取热汽包和锅炉汽包液位采取液位、补水量和蒸发量三冲量控制。带明火锅炉设置熄火保护控制。大型机组设置相关轴温、轴震动、轴位移、油压、油温、防喘振等系统控制。在装置存在可燃气体、有毒气体泄漏部位设置可燃气体报
19、警仪和有毒气体报警仪。7、氟化工艺反应类型放热反应关键监控单元氟化剂储运单元工艺介绍氟化是化合物分子中引入氟原子反应,包含氟化反应工艺过程为氟化工艺。氟和有机化合物作用是强放热反应,放出大量热可使反应物分子结构遭到破坏,甚至着火爆炸。氟化剂通常为氟气、卤族氟化物、惰性元素氟化物、高价金属氟化物、氟化氢、氟化钾等。工艺危险特点(1)反应物料含有燃爆危险性;(2)氟化反应为强放热反应,不立即排除反应热量,易造成超温超压,引发设备爆炸事故;(3)多数氟化剂含有强腐蚀性、剧毒,在生产、贮存、运输、使用等过程中,轻易因泄漏、操作不妥、误接触和其它意外而造成危险。经典工艺(1)直接氟化黄磷氟化制备五氟化磷
20、等。(2)金属氟化物或氟化氢气体氟化SbF3、AgF2、CoF3等金属氟化物和烃反应制备氟化烃;氟化氢气体和氢氧化铝反应制备氟化铝等。(3)置换氟化三氯甲烷氟化制备二氟一氯甲烷;2,4,5,6-四氯嘧啶和氟化钠制备2,4,6-三氟-5-氟嘧啶等。(4)其它氟化物制备浓硫酸和氟化钙(萤石)制备无水氟化氢等。关键监控工艺参数氟化反应釜内温度、压力;氟化反应釜内搅拌速率;氟化物流量;助剂流量;反应物配料比;氟化物浓度。安全控制基础要求反应釜内温度和压力和反应进料、紧急冷却系统报警和联锁;搅拌稳定控制系统;安全泄放系统;可燃和有毒气体检测报警装置等。宜采取控制方法氟化反应操作中,要严格控制氟化物浓度、
21、投料配比、进料速度和反应温度等。必需时应设置自动百分比调整装置和自动联锁控制装置。将氟化反应釜内温度、压力和釜内搅拌、氟化物流量、氟化反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁控制,在氟化反应釜处设置紧急停车系统,当氟化反应釜内温度或压力超标或搅拌系统发生故障时自动停止加料并紧急停车。安全泄放系统。8、加氢工艺反应类型放热反应关键监控单元加氢反应釜、氢气压缩机工艺介绍加氢是在有机化合物分子中加入氢原子反应,包含加氢反应工艺过程为加氢工艺,关键包含不饱和键加氢、芳环化合物加氢、含氮化合物加氢、含氧化合物加氢、氢解等。工艺危险特点(1)反应物料含有燃爆危险性,氢气爆炸极限为475,含有高燃爆危险特征;(2)加
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