乙烯装置危险因素分析及其防范措施
乙烯装置流程长，且复杂，既有高温裂解反应，又有催化反应，高温高压、低温负压，物料大多为甲类危险品，过程中使用碱、氨等腐蚀性物质，物料中存在H2S等有毒气体，所以易发生事故。除出现物料泄漏发生着火爆炸事故外，干燥剂粉尘、水合物等易造成冷箱冻堵，热区和裂解炉还会出现结焦、聚合等堵塞事故发生。
(一)开停工危险因素分析和防范措施
1。开工危险因素分析和防范措施
乙烯装置开工过程，装置从常温、常压逐渐升温升压或降温减压，最终达到各项正常指标。物料、公用工程等将逐步引人装置。需要经历干燥、气密、压缩机试车一点火炬、燃料气接入、裂解炉点火升温一调质油、水接人、循环、升温一丙烯、乙烯接人制冷压缩机开车、机泵预冷一裂解炉投油、裂解气压缩机开车、碱洗、冷箱降温一甲烷化开车、加氢开车等大量步骤和较长时间。物料引入、送出频繁，操作参数波动较大，人员连续作业时间长，所以事故易发生。开工过程步骤紧密相连，一环扣一环，应提前作好开工方案，按部就班进行。各阶段易发生事故分析如下：
(1)干燥、气密
干燥、气密是装置的开工准备。此段过程时间间隔长，部分在系统引入物料后进行，低点大气排放此时不应进行，防止大量物料由于阀门关闭不严窜人处于干燥过程的系统，物料泄漏容易发生火灾爆炸事故。此类事故以前未出现，但有未遂时间，应引起重视。
(2)点火炬接燃料气
火炬点燃是乙烯装置正式进入开工阶段，必须保证该系统氮气置换合格，防止通入可燃气后点火爆鸣。开工初期物料排放量小，氮气排放量大，应控制氮气排放，防止吹灭火炬。
(3)裂解炉点火升温
裂解炉在每次点火升温前，均应炉膛置换，测爆合格方可点火。对于KTI设计的裂解炉在点火前必须进行气密实验，可以有效地防止燃料气泄漏进炉膛，点火爆鸣。而其他炉型没有此功能设计，所以多点测爆是必须的，尤其是联锁停炉后的恢复点火，如果炉膛温度低于燃料气的燃点时必须测爆。此类事故曾多次发生于国内外同类装置。另外联锁动作后切断阀门未动作或动作不严，致使裂解炉飞温烧毁炉管的事情也曾有发生。
(4)接乙烯、丙烯
首先必须保证该系统露点分析合格，否则低温物料接人容易出现管线、阀门冻堵。轻物料接入时节流降温，会使系统材料处在低于正常使用温度以下，严重时发生冷脆，物料将大面积泄漏发生火灾爆炸等事故。接人轻组分物料，尤其是接人液相时，必须保证系统事先气相充压完毕。
(5)压缩机暖机升速
蒸汽暖管、暖机应充分排凝，防止水锤。暖机不合格时如果升速会因叶轮温度不均匀而压缩机振动超过标准，甚至毁坏叶轮。升速过程应尽量避免在临界区域停留，压缩机喘振是该段过程中容易出现的最大问题。喘振不仅会损坏压缩机本身，而且容易使系统内管线焊口、法兰撕裂，发生物料泄漏，延误开工甚至着火爆炸。目前调速控制基本上都预设临界区域的升速速率，解决了人为升速过程可能发生的问题。
(6)裂解炉投油
裂解炉由热备转入投料，此过程需将蒸汽切人汽油分馏塔，切换过程操作不当，将使裂解气或塔内汽油蒸汽窜出，进人大气，既造成污染又可能着火。
(7)机泵预冷、乙烯出料
由于开工需要乙烯，填充乙烯精馏塔、给压缩机开车提供密封气，所以乙烯出料提前投用，出料泵预冷时间或盘车不充分，则预冷不均匀，机泵密封易泄漏。乙烯在丙烯压缩机开车前的汽化必须由低压蒸汽完成，一侧是200℃的低压蒸汽，一侧是—30℃的液体乙烯，温差大，换热器封头泄漏严重。遇火则蔓延，在冷区将酿成大祸。2002年上海某厂就是由于堵漏时引燃乙烯出料换热器而出现重大停工火险。
(8)裂解气送冷箱
碱洗合格后，裂解气逐级降温进入冷箱。由于乙烯压缩机吸人罐为热虹吸式，切人时操
阼不当，乙烯压缩机出口压力控制不住，将联锁停车。
综合上述分析，开工防范措施见表3—7。
2．停工时危险分析与防范措施
装置停工是装置由正常操作状态逐渐降温、降压、降量的过程，其操作参数变化较大，属于不稳定操作，操作不当会造成设备损坏、着火爆炸，因此应重点注意。
(1)裂解炉切出汽油分馏塔前吹扫干净，防止原料油、急冷油排人大气。同时切出操作必须保证裂解气大阀阀前压力高于阀后0．05MPa，否则裂解气反窜，排至大气引发火灾。
(2)汽油分馏塔等热油系统蒸煮、水洗过程，由于温度从较高点迅速降下，补人适量的氮气是有益的，可以防止系统出现负压，损坏设备。蒸煮可以将残存在填料层中的聚合物清洗干净，这些低聚物自燃点较低，燃烧时热值较高，不易扑灭。曾经有打开人孔后自聚物自燃将塔烧塌的事故案例发生，事故中1人死亡。
(3)碱洗塔在倒空后也进行蒸煮，不但除去其中的聚合物、碱，还除去残存在塔内的H2S，进入检修以前，除分析氧气含量、可燃气含量以外，同时分析H2S含量。1992年某乙烯装置曾在检修后期出现碱洗塔清理过程中人员中毒事故。
(4)系统倒空时，先倒液后泄压，防止泄压过程中液体物料挥发造成设备处于设计外低温，发生脆裂事故。排放火炬时应先排放轻物料，后排重物料。可以避免轻物料排放时低温冻结重物料。
(5)冷区倒空置换过程应注意在无液体后接氮气，死角液体存在也可能使局部压力超高，物料反窜进氮气，造成事故。
(6)装置回流罐尤其是重烃塔一定不要过满，否则回流罐顶安全阀会在塔系统压力正常的情况下起跳。重烃进入火炬系统，由于燃烧不完全，可能会下火雨。汽油在倒空过程中不易倒干净，一定要多次倒液，尤其降温后进行倒液。
(7)含碳四各塔存积大量丁二烯、苯乙烯自聚物和共聚物，人孔开启后，可能自燃，甚至爆炸。最好浇水使之润湿，1993年北京某乙烯曾出现清理过程燃烧、爆鸣事故。
(二)正常生产中危险因素分析及其防范措施
正常生产时系统相对稳定，但是不是一成不变的。装置需要进行负荷的升降，外界条件影响、设备运行情况、季节变化、人员变化、仪表可靠度等都对长周期运行发生影响。正常生产过程中仍存在许多的危险，现就各单元的危险因素和防范措施分析如下：
1．裂解炉
裂解炉切换、升温降温是日常较为频繁的操作。裂解炉是乙烯装置日常维护工作量最大的单元。主要故障和原因措施见表3—8。
2。急冷单元
由于原料组成变化较大，急冷油黏度变化较大，严重时机泵运转负荷大，电机吃力。渣油送出不畅通，致使在管路中降温凝结，影响装置运行。在急冷设计过程中选择合理的流程非常重要。渣油外送困难，易灌肠是所有乙烯装置的通病，送出不间断，适量配人轻油可以避免类似问题发生。
3。裂解气压缩单元
主要故障与防范措施见表3—9。
4．分离单元
该部位有加氢反应器，又存在大量的轻质可燃气如氢气、乙烯、丙烯，还有碳五、汽油等，泄漏后能够着火爆炸，应该重点注意防火、防爆。其次单元中存在许多干燥器，操作不当既可能造成低温部位冻堵，又可能使高压物料窜人再生系统，影响燃料压力，裂解炉飞温，系统波动大。
本单元主要故障及防范措施见表3—10。
5．制冷压缩机单元
制冷压缩机单元包括丙烯机、乙烯机、二元压缩机，主要故障原因分析和防范措施分析见表3—11。
6．其他单元
废碱处理和尾气精制单元都是主流程外间歇操作的，主要可能发生的问题有H2S泄漏、EVA伤人等事故。废碱处理由于该系统腐蚀性较强，物料本身较脏，管线、设备易堵或泄漏，H2S泄漏不仅易燃易爆还有毒，所以发现问题应及时停车处理。冬季火炬线由于带入部分油污和水，经常出现冻堵现象，所以火炬系统最好有一定量的伴热。EVA废料需要装车送出，建有装车站台，人员装车时如果不做防护，醋酸既有腐蚀又有刺激性气味，容易造成事故。此单元火炬排放时应确定液面未超高，防止固体废料堵塞火炬排放管线。
7．火炬单元
火炬单元属于紧急保护单元，火炬系统出现较大故障时是正常生产过程最大的隐患。这种情况出现时既不可以停车，又可能无法达到动火处理的条件，是乙烯装置必须绝对避免的一种状态。保证火炬投用完好，防止回火、蒸汽保护火炬头、防止下火雨、缓慢排放低温物料防止管线冷脆、避免空气进入，随时能够点燃是应对的最好措施。在我国曾经出现过不灭火炬检修引起的爆鸣事故。
(三)设备防腐
乙烯装置生产过程中含腐蚀性物料，有碱和废碱、EVA废料、裂解气中酸性气体。此部位管材均选耐腐蚀材料或者在其中注入缓蚀剂、中和剂等，急冷水pH值控制不当，可以出现碱性、酸性腐蚀。碱性条件下腐蚀换热器封头铝制垫片，酸性腐蚀则针对所有的金属。在pH低于4．0以下时腐蚀是十分严重的，1996年北京某乙烯装置曾由于急冷水pH值低塔
盘全部被溶解、管线弯头连续泄漏等问题。
由于系统中存在超高温、超低温存在。系统的设备管线材料较为特殊，管线保温防腐也十分重要。材料选择错误特别是在低温部位、超高温部位，都有可能出现问题，并且后果均十分严重。某乙烯装置曾出现不锈钢锻件材质有问题，管线在降温后出现75％环向裂缝的情况，由于及时发现未造成严重后果。由于管线温度低于常温，如果防腐不好，会出现管线结露的情况，天长日久，空气作用下管线易腐蚀。老的珍珠岩保温材料在干燥条件下保温性能较好，但在潮湿的条件下就会腐蚀金属材料。高温部位的保温不仅有利于节能，还有利于防烫。裂解炉燃料中含有微量硫，最终产物为S02，排烟温度依据S02含量确定，过低则会形成露点腐蚀，管件、炉体均有损坏，修理困难。
(四)装置自保联锁系统及其作用
乙烯生产流程长，且较为复杂，日常操作较多，与外界公用工程系统联系密切。所以设有联锁系统。可以分为几个部分：
1．裂解炉的联锁系统
主要有风机故障、燃料高／低压、原料高／低压、BW水低流量、DS低流量、空气低流量、高压蒸汽超温、急冷器出口裂解气超温、汽包低液位、手动按钮等。联锁动作基本为原料、燃料电磁阀关闭、DS预设、原料／燃料调节阀预设阀位输出为0％。
2．压缩机的联锁系统
主要联锁有润滑油低压、调速油低压、吸人罐高液位、排出温度高、密封气流量低(泄漏量高)、轴位移、入口电动阀阀位开度低、紧急停车按钮、手动停车按钮、密封油高位油槽低液位等。动作结果切断调速油供应、最小流量返回阀全开、喷淋阀全关等。
3．反应器的联锁系统
联锁有超温、紧急手动按钮等，切断人出口物料、切断氢气输入，超压放火炬等。
4．精馏塔的联锁系统
一般精馏塔都有高压切断热源联锁，根据影响面，有的切断加热热源，有的切断自身冷源。恢复时应注意调节阀首先关闭后慢慢开启至所需。
5．机泵的联锁系统
压缩机油泵、复水泵、急冷油泵、原料泵、燃料油泵等设有低压自启动联锁。
(五)装置易发生的事故及其处理在装置操作中紧急停车可由操作错误、单台设备故障或系统故障引起，这种情况需要立
即和协调的行动以保护装置人员和设备。紧急停车分为全面紧急停车和局部紧急停车。
1．紧急事故停车处理原则
发生紧急情况时，应遵循以下原则进行处理：
在任何紧急情况下，大量的烃将被排放到火炬系统。万一发生紧急情况，通常需要立即减少装置的热量输入(再沸器热量和裂解炉燃料)，这将迅速减少火炬负荷。有足够的蒸汽去火炬以减少环境污染是极为重要的。
(1)导致紧急情况的故障发生之后和装置恢复到安全状态之后，应详细分析故障原因，直到故障原因已明确并且已研究出防止再次发生的纠正方法，装置才能重新开车。
(2)在所有紧急情况下必须保护大的压缩机和透平防止损坏，润滑油和密封油的循环应继续进行以帮助冷却机器轴承和密封。为了避免可能的透平轴承弯曲，在每次停车后都应用盘车齿轮以低速对机器盘车，直到压缩机充分冷却。
(3)在紧急情况期间，应遵守正常装置停车步骤以保护其他没有直接涉及到的设备(如，在抽空之前停泵)。
(4)尽最大可能保障甲烷化、乙炔转化催化剂、碳三CDHYDROO催化剂不中毒，反应器不飞温。
(5)尽量将各干燥器切出流程，保证开车时有不用再生就可使用的干燥器。
(6)尽量保证管线、设备不超温不超压。
(7)尽最大可能缩小事故范围和使紧急状况不进一步发展。
(8)统一指挥，做到冷静果断，不发生误判断、误指挥、误操作。
紧急停车步骤是在很短的停车期间采取的。如果在已经进行紧急步骤之后出现很长的停车时间，应进行正常停车。
2。预案
(1)裂解气压缩机故障
①停裂解乙烷的裂解炉炉管乙烷原料，仅通人稀释蒸汽；
②只要裂解炉有烃进料，汽油分馏塔、急冷水塔、工艺水和稀释蒸汽系统就保持正常操作；
③燃料气系统开始接人燃料；
④尽可能保证制冷压缩机继续运转；
⑤关闭裂解气压缩机主汽阀，打开主隔离阀后倒淋及机体倒淋，停真空系统，确认外供密封蒸汽阀关；压缩机停转后，马上进行电动盘车；SS、MS隔离阀视情况而定是否关闭。复水系统应维持正常运转；
⑥如果冲洗油系统或注水系统正在运行的话，停止冲洗油或水注入；
⑦脱乙烷塔全回流运转；
⑧停碳二加氢反应器；
⑨停碳三加氢；
⑩停甲烷化；
⑩乙烯精馏塔全回流运转；
⑩停火炬气回收压缩机；
⑩可能失去吸人液位的所有没有回流或循环的泵应停止，需要密切监视所有塔釜泵。
(2)裂解炉故障
裂解炉的各种故障需要立即动作，动作的基本原则(自动和手动)即最优先的是保护人员和裂解炉设备，第二优先的是可在最短时间内使裂解炉能再投入操作，下面考虑要求尽量避免辐射段炉管迅速降温，它可能导致过量的焦剥落。这些步骤中的一部分在很大程度上依赖于仪表完成裂解炉控制的自动动作(如，燃烧负荷、挡板位置、燃烧空气供给、烃进料量和稀释蒸汽量)以把裂解炉带到“安全”状态。这不能解释为继续的安全状态，实际上，它倾向于排除干扰的短时间的负面影响并为操作人员提供反应时间以进行最终需要的调整，以把裂解炉带到安全状态继续操作或进行控制下的停车。使储存的热量从裂解炉中安全地分散出去是很重要的，因为大量的耐火材料在高温下操作。需要特别小心，因为对流段通常将回收传递到经过辐射段的冷却空气的绝大部分热量。因此，保持有足够的流量通过所有炉管是重要的。
(3)急冷油故障
全部急冷油故障的机会很小，然而，两台泵和备用泵都故障则足以严重到停装置生产，全部急冷油中断将使汽油分馏塔以及裂解炉和汽油分馏塔之间的所有管线过热，此时①需要全部裂解炉停车，调节稀释蒸汽和挡板使裂解炉适当降温；
②在裂解炉停炉后停裂解气压缩机；
③其余同“裂解气压缩机故障”。
(4)急冷水故障
在蒸汽和电同时故障的情况下可能发生全部急冷水故障，如果一个主要的急冷水流量阀由于失灵或误操作而关闭，可能发生大的但不是全部的故障。急冷水塔出口和人口将达到同样温度。突然的高温物流去裂解气压缩机必然使压缩机跳闸，由于回流和稀释蒸汽不再冷凝，从急冷水塔去压缩机的物料流量将提高。压力排放阀没有足够的能力处理这么大的流量，所以压力排放安全阀将动作，导致很高的火炬负荷。需要立即采取步骤去停裂解炉进料以减少火炬负荷。
急冷水塔中的稀释蒸汽和烃回流的冷凝将停止，应立即停止去工艺水汽提塔和稀释蒸汽罐的水，防止全部倒空急冷水塔。去裂解炉的稀释蒸汽通过中压蒸汽系统继续通人。停止去各个再沸器和工艺加热用的急冷水并对工艺系统产生下列影响：所有石脑油预热器、裂解气加热器、脱乙烷塔再沸器及燃料油冷却器将失去加热热量；脱乙烷塔再沸器没有加热，应投用蒸汽再沸器保持运转。燃料油冷却器将无法冷却，热油直接进入储罐，必须观察储罐温度。
急冷水中断对其他加热用户的影响很小。
万一急冷水循环泵不能重新启动，必须采取步骤停止装置生产，按下列步骤：
①按停车步骤停裂解炉，关去急冷器的急冷油阀后，按蒸汽备用状态通人稀释蒸汽至清焦系统；
②停裂解燃料油产品泵、裂解轻柴油产品泵、汽油分馏塔回流泵、工艺水汽提塔进料泵和稀释蒸汽发生器进料泵；
③调整冷箱和脱甲烷系统；
④停碳二加氢反应器；
⑤乙烯精馏塔全回流运转；
⑥丙烯精馏塔停回流，加大塔釜液化气送出量；
⑦停止所有火炬气回收压缩机；
⑧可能失去吸人液位的所有没有回流或循环的泵应停止，需要密切监视所有塔釜泵。
(5)蒸汽全部中断
由于全部蒸汽中断不像停电那么突然，如果大压缩机立即停车，在短时间内可能还有一些蒸汽，还有蒸汽继续通人关键用户。在全部蒸汽故障但仍有电时，应采取下列步骤：
①用四按钮停裂解气压缩机，每个压缩机系统的润滑油／密封油／调速油，蒸汽驱动泵将由于没有蒸汽而停止并自动启动电驱动泵；
②启动电驱动的急冷油和急冷水泵；
③应关闭去所有再沸器和直接蒸汽注入系统的蒸汽；
④关闭去火炬的蒸汽；
⑤停裂解炉，立即灭所有火嘴防止辐射段炉管过热，尤其是如果对流段预热盘管没有BFW。全开稀释蒸汽阀，随着大的蒸汽用户的停车，将有足够的剩余蒸汽把烃从裂解炉炉管中吹扫出来。关汽包排污阀以保存系统中的水应注意：
①避免通过装置冷区的液体排放从总管排放大量的液态烃去干火炬，只要可能就保持通人蒸汽以蒸发排放的物料，因为在这种情况下罐中充满物料可能导致冷物料直接进入火炬总管；
②停掉正常情况下发生烃蒸发的换热器的蒸汽；
③冷区的所有反应器应密切观察没有异常的温度上升，如果需要，进行排放并用氮气置换；
④停止所有药剂注入；
⑤必须小心不要在失去加热的系统中产生真空，尤其是汽油分馏塔和急冷水塔。如果蒸汽将停一段时间，用轻油冲洗重油管线或用氮气吹扫以防止油在管线中凝固。如果是零度以下的天气且蒸汽将停一段时间，采取充分的防冻措施并排放凝液系统、蒸汽管线盲端、地面上的冷却水和公用工程水管线。也应用轻油冲洗重油管线或用氮气吹扫以防止油在管线中凝固。
(6)发生严重设备泄漏、火灾、爆炸事故
装置发生严重设备泄漏、火灾、爆炸事故时，迅速报火警，按全面紧急停车处理，即：立即将乙炔转化、甲烷化、火炬气回收压缩机停车。各塔停止采出，停各塔回流和加热。系统处于保压保液面状态。防止管线、设备超温超压。
(7)停电
当电力供应断开时间超过各个电机的设定延迟时间时，将发生总的电力故障。由于裂解炉引风机停止，所有的裂解炉自动联锁停车。装置总的电源故障联锁停装置塔釜加热和压缩机。总的电源故障后，控制系统和应急灯由备用电源供电，能维持30min左右。
在停电后，会出现以下情况：
除蒸汽驱动的泵外，所有泵由于断电而停止运行。
由于停电，新老区所有裂解炉风机停，裂解炉将联锁停车。
由于电力故障，联锁系统动作。
处理措施：
裂解气压缩机在将急冷系统汽相物料基本送出后停止运行。二元制冷压缩机在不能维持出口温度后停止运行。处理同“发生严重泄漏、火灾、爆炸事故”。
(8)冷却水故障
由于在冷却水发生故障时，没有冷却物除去输入装置中的大量热量，可导致最大的潜在放火炬工况，应立即采取减少火炬负荷的操作，不会自动跳闸的所有热量输入和烃进料必须立即停车。裂解炉不会因为循环水停车而联锁停车，需要快速停车。
①按PB停所有裂解炉；
②冷却水上水压力低联锁后：
③停丙烯压缩机；
④停乙烯压缩机；
⑤加氢停车；
⑥甲烷化停车；
⑦各塔加热切断。
处理措施：
①按PB停所有裂解炉；
②根据各塔运行情况停回流泵及送出泵；
③其余同“停电”。
(9)仪表风故障
万一仪表风全部停止，装置仪表设计有它们的最安全的位置，全部的影响是，去装置的热量输入和原料将中断，同时冷却水继续通人。由于仪表风全部停止，没有别的选择，只有装置停车，让冷却水循环。
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