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工艺安全|裂解(裂化)工艺

来源:化工安全云 发布时间:2021/12/27

       前面已经介绍过“工艺安全”专题的电解工艺(氯碱)光气及光气化工艺氯化工艺硝化工艺加氢工艺重氮化工艺氟化工艺氧化工艺胺基化工艺过氧化工艺磺化工艺烷基化工艺聚合工艺新型煤化工艺电石生产工艺,今天小编带大家了解一下裂解(裂化)工艺。

工艺简介

       裂解是指石油系的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、芳烃类以及馏分为288℃以上的裂解燃料油的裂解气混合物。经过急冷、压缩、激冷、分馏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烃、炔烃和芳香烃,如乙烯、丙烯、丁二烯、乙炔、苯和甲苯等


01 典型工艺

       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。

02 工艺危险特点

       (1)在高温(高压)下进行反应,装置内的物料温度一般超过其自燃点,若漏出会立即引起火灾; 

       (2)炉管内壁结焦会使流体阻力增加,影响传热,当焦层达到一定厚度时,因炉管壁温度过高,而不能继续运行下去,必须进行清焦,否则会烧穿炉管,裂解气外泄,引起裂解炉爆炸; 

       (3)如果由于断电或引风机机械故障而使引风机突然停转,则炉膛内很快变成正压,会从窥视孔或烧嘴等处向外喷火,严重时会引起炉膛爆炸; 

       (4)如果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,甚至会引起爆炸; 

       (5)有些裂解工艺产生的单体会自聚或爆炸,需要向生产的单体中加阻聚剂或稀释剂等。

03 重点监控工艺参数

       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。

04 安全控制的要求

       裂解炉进料压力、流量控制报警与联锁;紧急裂解炉温度报警和联锁;紧急冷却系统;紧急切断系统;反应压力与压缩机转速及入口放火炬控制;再生压力的分程控制;滑阀差压与料位;温度的超驰控制;再生温度与外取热器负荷控制;外取热器汽包和锅炉汽包液位的三冲量控制;锅炉的熄火保护;机组相关控制;可燃与有毒气体检测报警装置等。

05 宜采用的控制方式

       针对具体的裂解(裂化)工艺,需要对整个工艺过程进行反应风险评估,根据评估等级采取相应的安全防护措施。

       开展工艺风险辨识与评估,全面收集生产过程涉及的化学物料特性、工艺和设备等方面的安全生产信息,提出工艺控制要点、设备选型要求、操作冗余要求、检查要点等安全要素参数,逐步完善工艺系统改造、工厂设计、生产操作、设备维修保养经验、应急处置措施等安全信息档案。

       将引风机电流与裂解炉进料阀、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应,但应继续供应稀释蒸汽,以带走炉膛内的余热。

将燃料油压力与燃料油进料阀、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,低压系统与高压系统之间应有逆止阀并配备固定的氮气装置、蒸汽灭火装置。 将裂解炉电流与锅炉给水流量、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用液位、补水量和蒸发量三冲量控制。 带明火的锅炉设置熄火保护控制。大型机组设置相关的轴温、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、有毒气体泄漏的部位设置可燃气体报警仪和有毒气体报警仪。

事故回顾

       2021年5月29日8时24分,中国石化上海石油化工股份有限公司烯烃部2号烯烃联合装置(老区)7号裂解炉区域发生一起爆燃事故,造成1人死亡,5人重伤,8人轻伤。

本起事故的直接原因为:上海石化公司烯烃部2号乙烯装置(老区)在停车检修期间,完成管线氮气吹扫置换后,未关闭7号裂解炉进料管线45号盲板上、下游阀门。相关人员在未完成“盲板抽堵作业许可证”签发流程,未对7号裂解炉进料管线45号盲板上、下游阀门状态进行现场确认的情况下,即开展抽盲板作业。同时,作业人员打开了轻石脑油进料界区阀门,造成轻石脑油自45号盲板未封闭的法兰处高速泄漏,气化后发生爆燃。

       本起事故的间接原因为:1.安全生产责任制不落实。2.盲板作业管理混乱。3.开工条件确认流于形式。4.作业组织协调存在漏洞。

       2015年4月10日22时57分,大连西太平洋石油化工有限公司(以下简称大连西太)150万吨/年加氢裂化装置产品汽提塔塔底泵泄漏着火,造成3台泵、泵上方框架、少量仪表和动力电缆过火,一条管线(Φ200)局部开裂,直接经济损失16.6万元。

       本起事故的直接原因为:此次着火的直接原因是产品汽提塔(c-1201)塔底泵p-1202a密封失效,泄漏着火。通过对p-1202a泵解体检查,发现驱动端轴承内环严重扭曲断裂,轴承珠严重磨损变形,轴承已损坏。轴承损坏是导致泵密封快速失效的主要原因。机泵在高速运转过程中,由于轴承损坏,设备产生剧烈振动,导致机械双密封快速失效,介质泄漏,遇摩擦产生高温的轴承体,引发着火。