MTBE装置火灾爆炸危险性评价
引言（一）
本网据“安全、健康和环境”报道：安全生产是关系到企业和职工生命财产安全的大事，也是企业获取经济效益的基本保证。对在役装置进行安全评价，可以预先发现导致事故的危险因素，并对危险进行定量化分析，以便采取措施消除或控制这些危险因素，保证装置安全平稳运行。
MTBE装置概况（二）
MTBE，即甲基叔丁基醚，主要作为高辛烷值无铅汽油的调和组分，其研究法辛烷值达117，马达法辛烷值为101。
武汉石化的MTBE装置于1994年7月建成投产，装置原设计规模为2万t/a，1999年改造为3万t/a，该装置采用固定床醚化反应工艺。
MTBE合成原理：液态烃C4中的异丁烯和工业甲醇，以大孔强酸性阳离子交换树脂为催化剂，在温度40℃～65℃，压力1.0MPa～1.5MPa的操作条件下，液相合成甲基叔丁基醚（MTBE）。该反应为可逆放热反应，反应热ΔH=-37KJ/mmol。装置的原料及产品均为甲类火灾危险物质。图1为MTBE装置流程方框图。
图1 MTBE装置流程方框图
道氏安全评价的原理（三）
道氏评价方法是利用工艺过程中的物质、设备、物料量等数据，通过逐步推算，得出工艺过程和生产装置的火灾、爆炸危险性，事故造成的损失，分析出事故的影响范围，便于人们采取相应的安全措施，最大限度保障安全。评价中使用的数据来源于对以往事故的统计分析、物质的物理化学性质及安全设施的经验数据。
道氏评价法在装置安全评价中的应用（四）
1、评价单元划分
按MTBE装置的生产工艺，可将MTBE装置划分为反应系统和产品分离-甲醇回收系统2个单元。
2、单元火灾爆炸指数（F&EI）的计算
按照道七版所规定的取值原则，结合装置的实际情况，通过有关分析，查图表、计算得到各单元的火灾爆炸指数。见表1。
表1 单元火灾爆炸指数表
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项目 |
原料净化 – 反应系统 |
产品分离 – 甲醇回收系统 |
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选取重要物质 物质系数MF 一般工艺危险系数F1 特殊工艺危险系数F2 工艺单元危险系数 F3 = F1×F2 火灾、爆炸指数 F&EI = F3×MF |
异丁烷 21 2.25 2.957 6.65 140 |
异丁烷 21 1.75 2.935 5.14 108 |
3、安全措施补偿系数
前面计算的火灾、爆炸危险指数是表示单元没有考虑安全措施情况下潜在的危险性。装置在建设和改造中一般都根据规范和标准以及过去的经验考虑了必要的防火防爆措施，这些措施得到落实，能有效地控制危险。MTBE装置各单位安全措施补偿系数按照道七版的规定取值，见表2。
表2 单元安全补偿措施系数表
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项目 |
原料净化 – 反应系统 |
产品分离 – 甲醇回收系统 |
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工艺控制安全补偿系数C1 物质隔离安全补偿系数C2 防火设施安全补救系数C3 安全措施补偿系数 C = C1×C2×CF3 |
0.88 0.93 0.83 0.68 |
0.88 0.93 0.83 0.68 |
4、单元暴露区域的计算
暴露区域是指当单元发生火灾、爆炸事故时可能影响的区域，暴露区域的计算方法如下：
暴露区域的面积（S）=πR2
式中：R为暴露半径，R=F&EI×0.84×0.3048
各单元的暴露半径与暴露区域计算如下：
（1）反应单元
R=140×0.84×0.3048=35.8（m）
S=3.14×35.822=4024（m2）
（2）产品分离 - 甲醇回收单元：
R=108×0.84×0.3048=27.7（m）
S=3.14×27.722=2409（m2）
5、暴露区域内财产更换价值
暴露区域内财产更换价值
=原来成本×0.82×价值增长系数
式中系数0.82是考虑到事故发生时有些成本不会遭到损失或无需更换。
由于各单元建设费用缺乏，故暴露区域内财产更换价值采用假设的方法。设反应单元、产品分离 - 甲醇回收单元的财产更换价值分别为J1、J2万元人民币。
6、危害系数（DF）的确定
危害系数代表了单元中物料泄漏或反应能量释放所引起火灾、爆炸事故的综合效应。它由单元危险系数（F3）和物质系数（MF）查图得到。
7、基本最大可能财产损失（BASE MPPD）
确定了暴露区域内财产更换价值和危害系数，就可以计算按理论推断的暴露区域内基本最大可能财产损失。（BASE MPPD）。基本最大可能财产损失是假定没有任何一种安全措施来降低损失时发生火灾、爆炸事故可能造成的最大财产损失，它由暴露区域内财产的更换价值和危害系数相乘得到。
8、实际最大可能财产损失（ACTUAL MPPD）
基本最大可能财产损失与安全措施补偿系数的乘积就是实际最大可能财产损失。它表示在采取适当（但不一定完全理想）防护措施后事故造成的财产损失。道七版根据求出的实际MPPD还可估算发生事故时的最大可能停产天数，从而确定停产造成的损失。由于各单元实际MPPD的数值在评价中难以确定，故停产天数和损失在此不做进一步计算。
9、评价结果及分析
9.1评价结果
（1）根据道化学公司第七版火灾、爆炸危险指数评价法的评价程序，对MTBE装置各单元进行评价，结果汇总于表3。
表3 MTBE装置单元评价结果汇总表
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项目 |
反应单元 |
产品分离 – 甲醇回收系统 |
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物质系数MF 单元工艺危险系数F3 火灾、爆炸指数F&EI 暴露半径（m） 暴露面积（m2） 暴露区内财产价值 （万元人民币） 危害系数DF 基本MPPD（万元人民币） 安全措施补偿系数C 实际MPPD（万元人民币） |
21 6.65 140 35.8 4024 J1 0.80 0.80J1 0.68 0.54J1 |
21 5.14 108 27.7 2409 J2 0.73 0.73J2 0.68 0.50J2 |
（2）道七版将火灾、爆炸危险指数划分为5个等级，每个危险等级与F&EI之间的对应关系见表4。
表4 F&EI与危险程度对应表
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F&EI |
1～60 |
61～96 |
97～127 |
128～158 |
159以上 |
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危险程度等级 |
各单元按照安全措施补偿前后的火灾、爆炸指数划分危险等级的结果汇总于表5。
表5 各单元安全措施补偿前、后的危险等级对比表
见表
9.2评价结果分析
（1）由上述评价结果可见，在没有采取任何安全措施之前，反应单元和产品分离 - 甲醇回收单元危险等级分别为“很大”和“中等”，说明反应单元的潜在危险性较高。
（2）经安全措施补偿后，反应单元和产品分离 - 甲醇回收单元的潜在危险性都有明显下降，财产损失也得以下降，都为“较轻”。说明从工艺控制、设备和消防等方面采取必要的安全措施，系统的潜在危险性得到了有效控制。
（3）对于运行多年的MTBE装置，难以改变目前的设备布局和工艺过程，而应该主要从增加安全设施，加强安全管理入手，降低风险度。
评价后建议采取的对策和措施（五）
1、取消装置的中间罐区
装置的中间罐区共设有5个罐，其中有2个100m3的原料甲醇罐，2个200m3的MTBE罐，1个100m3的不合格MTBE罐，全部为拱顶罐。由于我厂生产的MTBE用作高标号汽油的调和组分，不单独作产品出厂，实际上不管MTBE纯度是否达到98%，都可以直接进轻油车间大罐。甲醇可由轻油车间罐区直接送装置使用，没有必要先进装置中间罐再使用。拆除中间罐区有以下几点好处：一是可减少装置危险品的数量，从而降低装置的风险。二是甲醇对人体有害，易挥发，容易造成环境污染和人员中毒，着火不易扑灭，取消甲醇中间罐，可减少泄漏源，减轻职业危害。三是由于MTBE、甲醇都极易挥发，5个中间罐采用的又都是拱顶罐，拆除中间罐区有利于降低装置物损失和能耗。
2、建议在装置改造时，采用计算机集散控制系统（DCS），工艺参数集中在DCS中指示、记录、自动控制并超限报警，降低系统风险。
3、由于本装置的醚化反应对压力要求不高，建议在工艺许可的条件下尽量降低系统压力，从而降低装置的危险度。
4、由于现操作室靠装置的一面采用的是玻璃窗，不符合规范的要求。建议将靠装置的玻璃窗拆除，封闭为防爆实体墙，在发生事故时保护人员安全。
5、建议加强日常定点、定期的监测工作，这是监测作业环境污染和预防甲醇等物质慢性中毒的必要措施。
6、建议在有条件时上工业电视监控系统，及时发现隐患，保证装置安全运行。
7、MTBE装置原料采用口对口供应方式，这种方式可减少中间环节，节省能源。但受气分装置来料影响太大，给平稳生产带来威胁。建议建一个大的原料缓冲罐，保证装置进料量的稳定。
结束语（六）
道七版是一种操作性很强的装置风险定量评价方法，为工厂进行现代化安全管理提供了科学依据。通过评价、对我们有如下启示：
1、任何一个炼油化工装置，即使在设计、制造、施工上符合有关规范和标准，但客观上还是存在固有的危险，这种危险往往还很严重。
2、装置由于在设计中采取了一些安全防范措施，使实际危险程度下降。在实际生产中必须严格执行操作规程，落实安全措施，保持安全装备完好，才能真正降低风险，否则装置的危险等级就会回升，出现事故的几率就会增加。
3、按照《安全生产法》、《危险化学品安全管理条例》等法律、法规的要求，定期进行装置安全评价、制定安全防范措施，消除隐患，就可以降低风险，保障安全。
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