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px项目的危险源辨识及风险分析本科毕业论文.docx
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1、本 科 生 毕 业 论 文(设 计)PX项目的危险源辨识及风险分析摘要近年来,随着我国石油工业的发展,我国对于PX的需求量逐年提高,但是国内的PX产量却供不应求,庞大的市场带动了PX项目的发展。在国内,PX项目纷纷上马,在PX项目快速发展的同时,关于PX项目的安全问题逐步成为人们关注的焦点。近几年国内PX项目事故频发,事故过后的调查结果表明大多数PX事故都是由安全管理方面的疏忽和漏洞导致的。虽然我国的PX工艺排在世界前列,但是在PX项目上的安全管理却差强人意,导致了PX项目的事故频发。本文从PX项目的安全管理方面入手,从PX项目的工艺流程进行分析,对其中的一些进行了危险源辨识以及用事故树的方法
2、进行了简单的风险分析,提出了相应的建议。还对其他一些影响PX项目安全生产的因素进行了分析,为PX项目的安全管理方面给出了一些建议。关键词:PX项目;危险源;风险分析;事故树AbstractIn recent years, with the development of petroleum industry in our country, the domestic PX production demand, but the PX amount of domestic production can not keep up with the demand for development of the
3、 huge market, led to the development of PX project. In China, PX projects have been launched, with the rapid development of the PX project at the same time, the security problem about the PX project gradually become the focus of attention. In recent years the frequent accidents in the PX project,aft
4、er the accident investigation results show that most PX accident are caused by negligence and loopholes in safety management. Although the PX technology in China ranked in the world, but the safety management in the PX project is just passable, lead to accidents.This paper base on the aspects of sec
5、urity management of PX project, base on the analysis of the process of the PX project, some of them are dangerous source identification and method of fault tree analysis of simple risk, corresponding suggestions are put forward. Also some of the other effects of PX project safety factors were analyz
6、ed, for the safety management of PX project and gives some suggestions.Keywords: PX project;Dangerous source;Risk analysis;Fault tree目录1 绪论.11.1 选题的意义.11.1.1 国内PX项目的发展现状.11.1.2 问题的提出.11.2 研究方法.21.3 研究内容.22 PX项目生产工艺的危险源辨识及风险分析.32.1 PX项目的工艺流程.32.1.1 甲苯歧化反应的主要化学反应.32.1.2 甲苯歧化反应的工艺流程52.2 场内物料的管道运输.93 其他
7、因素.113.1 工人的作业环境.113.2 工厂“三废”的清洁处理11 3.3 罐车的运输.134 总结.14参考文献.15致谢16PX项目的危险源辨识及风险分析1 绪论1.1 选题的意义1.1.1 国内PX项目的发展现状改革开放之后,我国经济发展的水平有了显著提高,经济的发展带动了化工产业的发展。对二甲苯(PX)是化工产业的重要基本原料之一,它可生产精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT),精对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯再和乙二醇反应生成聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),即聚酯,进一步加工纺丝生产涤纶纤维和轮胎工业用聚酯帘布,聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂还可制成聚酯瓶、聚酯膜、塑料合金
8、及其它工业元件等,除此之外,PX还用来做溶剂及生产医药、香料。尤其是近几年,国内的对二甲苯(PX)生产能力保持稳步增长,但是由于下游PX为原料的对苯二甲酸(PTA)产业发展更加迅速,导致了国内PX的需求量一直攀升,进口数量也逐年上升。正因为PX下游产业繁荣的发展,才使得PX在化工领域里成为了一个重要的角色。对于国家经济的发展,PX作为基础产业,也是需要大力发展的。在2000年以前,国内的PX项目发展比较缓慢,供需关系相对平衡,2000年国内自给率为88%;然而从2000年到2010年,中国PX项目迅速发展,生产能力一跃成为世界第一;2010年至2013年,国内市场需求持续走高,而PX建设却步伐
9、放缓,生产能力开始无法满足需求。据资料显示,2012年,中国对PX的实际需求为1385万吨,已经成为全球最大的PX消费国,占全球消费量的32%,但是中国PX总产能仅为880万吨,自给率只有63%。我国是PX的生产大国,同时也是PX的消费大国,PX的安全生产对于PX产业至关重要,同时PX产业的发展也是影响着国家经济发展的重要因素之一。1.1.2 问题的提出我国虽然是PX的生产大国,有着众多的PX生产工厂。但是PX的安全生产事故却频频发生。厦门,大连,宁波的事件引起了广泛的关注,在2015年4月6日18时55分左右福建漳州古雷的PX项目又发生了重大的事故,这已经是该厂发生的第二次事故。事故过后,环
10、保部派遣的专家对事故现在调查进行了调查,确定事故为安全生产事故,未被认定为环境事故。4月22日安监总局新闻发言人黄毅在国务院新闻办公室举行的新闻发布会上说,漳州古雷PX事故是由于二甲苯装置在运行过程当中输料管焊口由于焊接不实而导致断裂,泄露出来的物料被吸入到炉膛,因高温导致燃爆。设施安装过程中就存在重大隐患,同时国家安监总局已经将这次事故定性为责任事故。通过查找现有文献可以发现,对于国内屡次发生的PX事件,对事件系统性的研究文献并不多,其中以最早发生的厦门沧海PX事件为主。其中比较有代表性的有朱谦的抗争中的环境信息应该及时公开评厦门PX项目与城市总体规划环评 ,刘照龙的环境影响评价中的公众参与
11、制度研究厦门PX项目事件的启示 ,和民意与厦门PX项目等。学者们把研究对象主要放在了危机成因的分析和政府的管理方面1-3。在PX项目的事故中,民众对于PX项目的反感主要来自于对于生命安全的担忧,生命安全作为民众最基本的权利,时刻都是民众最关心的话题。所以PX项目的安全生产,对于民生的发展至关重要。通过相关文献的查找,PX项目事故发生的原因主要在于安全管理的疏忽及遗漏,而中国PX项目本身的工艺流程已经相当成熟,成为继美国、法国之后第三个掌握核心技术的国家。在安全管理和安全技术措施有效实施的前提下,PX生产、储存工艺过程的风险在可控范围内4。所以本文主要从安全管理方面入手,对PX项目安全管理着重的
12、方面,工艺流程以及生产装置进行辨析,找到生产工艺流程中的危险源,对危险源进行事故树分析,提出相应的处理办法。对生产装置可能产生的事故进行分析,找到相应的预防措施。同时对影响PX项目安全生产的一些其他影响因素进行简单分析。1.2 研究方法文献研究法:本文通过查找相关的文献,确定了PX项目的事故主要由安全管理的疏忽导致。对于工业企业安全管理,主要关注的方面在于工业生产的工艺流程。查找文献确定PX项目的生产工艺,对其中的危险源进行辨识。1.3 研究内容PX工业生产工艺芳烃联合生产法中,最具有代表性的工艺是甲苯歧化工艺。对于甲苯歧化工艺,分析了其具体的反应流程和需要的反应装置,对该反应进行了危险源辨识
13、和给出了相应的危险处理方法。场内主要的运输物料的方法是管道运输,对管道进行了相关的事故树研究。最后对于影响工厂安全生产的其他一些条件,工人作业环境和工厂“三废”的处理进行了简单的分析。2 PX项目生产工艺的危险源辨识及风险分析2.1 PX项目的工艺流程对于工业上PX的生产工艺,主要分为芳烃联合生产法和甲苯甲醇烷基化法,虽然甲苯甲醇烷基化法对于二甲苯具有选择性高,利用率大等特点,但是这是一种新兴的工艺,而对于已经建设PX项目主要还是采用的芳烃联合生产法,所以本文选用了芳烃联合生产法进行分析5。芳烃联合生产法的主要工艺流程如下:图2.1 芳烃联合生产法生产工艺流程芳烃联合生产法的工艺流程简述为以下
14、几个单元:抽提蒸馏单元,歧化及烷基转移单元,苯、甲苯分离单元,二甲苯精馏单元,吸附分离单元,异构化单元。如图2.1所示,芳烃联合生产法主要是以石脑油作为原料,石脑油主要由碳5至碳7之间的烷烃组成,通过加氢精制,去除其中的硫化氢,氯化氢,氨和水。精制后所得的成品经过铂重整,通过一系列反应制得高辛烷值汽油组分以及BTX等共烃(苯,甲苯,二甲苯)。然后通过重整油分馏塔把二甲苯以及苯,甲苯分开,二甲苯进入二甲苯分馏塔,把对二甲苯,间二甲苯和邻二甲苯进行分离。用吸附分离出对二甲苯,间二甲苯通过异构化进行转换,然后与剩余液体进入脱庚烷塔进行分离。而通过重整油分馏塔分离出二甲苯的剩余液体,其中各个馏分的沸点
15、接近,难以用精馏方法进行分离,只能采用溶剂抽提的芳烃抽提法进行分离,把甲苯和苯抽提出来,通过苯和甲苯的分馏塔进行分离,分离出来的甲苯进行歧化反应,二甲苯回流到二甲苯分馏塔。2.1.1 甲苯歧化反应的主要化学反应因为在重整油中甲苯含量较大,苯和二甲苯含量较小,而在实际应用中苯的用途是最广的,消耗也最多,其次才是二甲苯。为了调节市场,开发了用甲苯和其他的芳烃为原料,生产苯及二甲苯的技术。甲苯通过芳烃脱烷基工艺制造苯,然后通过甲苯歧化和烷基转移可同时生产苯和二甲苯。甲苯脱烷基:全世界苯的总产量中有16%是由甲苯脱烷基生产的。甲苯脱烷基有临氢脱烷基和加热脱烷基。所用的原料是苯和二甲苯的混合物,还可以是
16、含有苯,甲苯,二甲苯以及其他芳烃和非芳烃的馏分。对于热临氢脱烷基不需用催化剂,但须在高温(700C左右)下反应才能有足够的反应速度。该法选择性较差。反应压力2.54MPa,氢烃摩尔比26:1。图2.2 甲苯脱烷基制苯反应方程式甲基重分配(歧化反应)图2.3 甲基重分配反应方程式烷基转化图2.4 烷基转化反应方程式异构化图2.5 异构化反应方程式2.1.2 甲苯歧化反应的工艺流程甲苯歧化的主要工艺流程如下图:图2.6 甲苯歧化工艺流程如图2.6所示,甲苯歧化主要工艺流程是作为原料的甲苯和碳9芳烃经过缓冲罐进行缓冲后,进入换热器与反应器流出的物质换热后,经过加热炉再进行加热达到预定的反应温度。进入
17、反应器发生歧化反应以及烷基转移反应。反应的气体在分离罐进行分离,把氢气和其他气体去掉,经过汽提塔把反应液中不需要非有机成分汽化过滤掉,然后剩余液体再经过白土塔把混合物中的烯烃吸附,剩余液体再经过苯塔和甲苯塔进行分离6。在该工艺中,危险源有:所需的反应原料以及反应产物,缓冲罐,加热炉,反应器,进出料换热器,压缩机,分离器,汽提塔,白土塔,苯塔,甲苯塔。工艺中所需的原料以及生产的反应物有:甲苯,碳9芳烃,氢气,二甲苯,富氢尾气。其中苯,甲苯,二甲苯,碳9芳烃常温状态下为液态,易燃,蒸汽可以与空气形成爆炸性混合物。苯有毒性,其他物质微毒性。氢气常温下为气态,易燃,可以与空气形成爆炸性混合物。通过分析
18、反应装置的主要功能和查找资料找到的装置结构,甲苯歧化的主要危险源为反应器和分馏塔,所以本文主要分析了反应器和分馏塔。分馏塔的基本解构类似,本文用苯-甲苯精馏塔进行分析。对工艺的反应器进行事故树分析。事故树分析如下:图2.7 反应器事故树由于图不清晰,请参见第五页背面的手绘图。x1:点火源;x2:材料错误,品质不符;x3:强度不足;x4:加工焊接组装缺陷;x5:结构缺陷;x6:密封失效;x7:高流速介质冲击磨损;x8:反复应力作用;x9:腐蚀破坏;x10:蠕变失效;x11:冷脆断裂;x12:老化变质;x13:内压超高;x14:外来飞行物打击;x15:施工破坏;x16:基础下沉或倾斜;x17: 错
19、误操作阀门;x18:未减压开启孔盖;x19:违反操作规程;x20: 未启动泄压系统;x21: 泄压系统失效;x22:计算机控制失效;x23 :加终止剂系统失效;x24:冷却剂选择不当;x25:器壁结垢传热效果变差;x26:冷却剂供给设备发生故障;x27:搅拌系统故障;x28:物料粉碎度不够;x29:物料超装;x30:催化剂加入过多;x31:原料含有起放热副反应或过反应杂质;x 3 2 : 原料配比不当;x33:投料次序和时间不当;x34:升温速度过快;x35:物料处在爆炸范围之内;x36:可燃气体置换不彻底;x37:设备负压吸入空气;x38:激发能量;x39:存在分解放热物质;x40:系统压力
20、大于分解压力;x41:爆炸性物质积累;a:空气;x42:自燃性物质;x43:介质温度超过自燃点;x44:液相过热;x45:液温与常压沸点差大;x46:气相部分器壁破裂;根据事故树,求最小割集:T=M1+M2+M3+M4+M5=X1(X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15+X16+X17+X18+X19)+(X20+X21)(X22+X23)(X24+X25+X26+X27+X28+X29+X30+X31+X32+X33+X34)+X38(X35+X36+X37)+X38X39X40+X38X41+X42X43+X44X45X46最小割集为
21、:X1,X2,X1,X3,X1,X4,X1,X5,X1,X6,X1,X7,X1,X8,X1,X9,X1,X10,X1,X11,X1,X12,X1,X13,X1,X14,X1,X15,X1,X16,X1,X17,X1,X18,X1,X19,X20,X22,X24,X20,X22,X25,X20,X22,X26,X20,X22,X27,X20,X22,X28,X20,X22,X29,X20,X22,X30,X20,X22,X31,X20,X22,X32,X20,X22,X33,X20,X22,X34,X20,X23,X24,X20,X23,X25,X20,X23,X26,X20,X23,X27,X
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