硫磺回收装置的安全评价7

1 绪论1.1.1 课题的意义11.2 国内外研究现状 11.2.1 国内外硫磺回收装置和工艺开展现状 11.3 论文的主要内容22 某石化硫磺回收装置概况 2.2.1 某石化硫磺回收装置 22.1.1 硫磺回收装置工艺流程分析 33道化学火灾爆炸指数评价法4.4 基于道化学的硫磺回收评价 6.4.1 确定评价单元64.2确定物质系数 64.3 确定工艺单元的危险系数 64.3.1 求取一般危险系数F164.3.2 特殊工艺操作危险系数F294.3.3 工艺单元危险系数F3184.4 求取火灾爆炸危险指数F&EI184.5 平安措施补偿系数 184.5.1 工艺控制补偿系数C1184.5.2 危险物质隔离系数C2194.5.3 防火措施补偿系数C3204.6 工艺单元危险分析汇总214.6.1 确定暴露半径214.6.2 确定暴露区域面积 224.6.3 确定暴露区域内财产价值 234.6.4 确定危害系数234.6.5 确定根本最大可能财产损失根本MPPD 234.6.6 确定实际最大可能财产损失实际MPPD 234.6.7 最大可能工作日损失 MPDO 234.6.8 停产损失BI244.7 评价结论统计 244.8 其它单元评价结果 275结论28参考文献29附录 物质系数和特征表 29西安石油大学本科毕业设计论文1 绪论1.1课题的意义由于世界人口增长和经济开展，对石油产品需求不断增加，在19962021年，世界石油年消费量从3.3Gt增加到4.3Gt,对轻质油品和优质中问僻份油的需求量将 持续增长。而世界可供原油正在重质化，高含硫、高含金届原油的份额越来越大，因 此炼油厂正在开发新的技术，采取新的对策一大量地采用渣油催化裂化、渣油加氢脱 硫、重油加氢精制、催化裂化、焦化等深度加工工艺。为满足国内对油品的需求，沿海及沿江炼厂将会大量加工进口原油 ，而进口原油 将大局部为中东高硫原油。加工高硫原油必然会产生大量的含 H2S气体。我们预计 国内仍会大量建设硫磺回收装置， 对硫磺回收及尾气处理技术有迫切的需求。 除了石 油行业，硫磺回收装置在化肥、焦化、天然气行业都有应用。硫磺回收以及尾气处理工艺过程中都存在着易燃，有蠹有腐蚀性等危险物质。同时，工艺装置具有连续性、自动化的特点。由于物的不平安状态或人的不平安行为致 使大量的易燃、易爆、有蠹物质泄漏，造成大量的财产损失及人员伤亡。开展硫磺回 收装置的平安评价工作，对于预防和控制化工储罐区火灾和爆炸事故的发生，减少人员伤亡和财产损失，以及提高工厂经济效益等方面具有十分重要的意义，并且将日益为人们所重视。再者，恶性事故造成人们心里的恐惧，随着中国经济的开展，人民生 活水平不断的提高，人的自我保护意识的增强，人们己经不愿从事那些事故和职业伤 害多发的行业。化工厂事故所带来的恶果，严重地阻碍了化工行业的开展， 同时也阻 碍了中国可持续开展的进程及构建和谐社会的美好理想。也就是说，平安评价与中国的可持续开展和构建和谐社会紧密相连。所以，对硫磺回收装置进行平安评价，保障人民和财产平安，创立社会和谐与可持续开展的前提。1.2国内外研究现状1.2.1国内外硫磺回收装置和工艺开展现状1.2.1.1国外硫磺回收装置和工艺开展现状自30年代以来经过半个多世纪的努力，硫回收工艺日臻完善。在工艺方面，发 展了直流法、分流法、直接氧化法、硫循环法流程，一般采用一段高温燃烧炉，两级、 三级或四级低温转化器，可以加工含硫化氢5%100%的各种酸性气体。在催化剂研 制和使用方面，自克劳斯法创造以来沿用了近白年的铝机土催化剂根本被淘汰，自 60年代以来，普遍采用了活性氧化铝催化剂，如法国Rhone-Poulenc公司的催化剂，美国Kaiser铝化学品公司的S-201催化剂等。另外为了适应不同原料气，70年代还研制和使用了在氧化铝载体上加有助剂的有机硫水解催化剂，80年代开发和工业化了二氧化钛基的耐硫酸盐化催化剂和保护催化剂等系列催化剂。另外在设备材质和防腐技术方面也都取得了重大进展。据不完全统计，世界上已建成硫磺回收装置600多套，回收的硫已占全部硫产量的60%以上。美国的硫磺回收装置平均日产硫磺150 200t。随着工艺条件的优化，催化剂的不断改良和自动化、自控水平的提高，装置的 效能和硫回收率也不断提高。 现在一般硫磺回收装置的硫回收率可达 96%97%,带 有尾气处理的克劳斯装置总硫收率可达 99%99.15%,甚至可达99.9%。1.2.1.2国内硫磺回收装置和工艺开展及现状我国CLAUS法回收硫的生产起步于60年代中期，第一套CLAUS法硫磺回收工 业装置于1965年在四川东溪天然气田建成投产，首次从含硫天然气副产的酸性气中 回收了硫磺。1971年在山东省胜利炼油厂乂建成了以炼厂酸性气为原料年产硫磺 5000t的CLAUS硫磺回收装置，从此揭开了我国硫回收技术开展的序幕。自1980年该装置投产以来，10年累计处理含硫天然气115亿m3,产优质硫磺45万t。该装置 的引进，对促进我国硫回收技术的进步意义颇大。1990年胜利炼油厂建成了年产 4万t的硫磺回收装置。迄今为止，国内在石油与天然气加工领域已建成 60多套硫磺回 收装置，有18套带尾气处理装置。1.3论文的主要内容本论文将以平安评价技术为理论根底，根据硫磺回收的流程对其进行评价单元划 分，针对作业的特点利用道化学进行综合平安评价。论文主要包括以下几方面的内容：(1) 课题的意义。(2) 硫磺回收装置概况。(3) DOW化法的应用。(4) 硫磺回收装置的DOW化法评价。2某石化硫磺回收装置概况2.1某石化硫磺回收装置本车间共有主燃烧炉、克劳斯单元、冷凝单元等七大系统，总价值约为1.15亿元。据专家估计，它们还具有增值趋势，且增值系数为1.1。据统计，该车间每月产值到达300万元人民币。需要指出的是，该装置并未配备特殊灭火系统、喷洒系统、防火水幕，但设了水 锁装置、应急电源、紧急停车装置、电脑监控。同时，装置内所有电缆均涂有防护层 该公司同时也颁定了相关操作规程以及定期活性物质检查培训的相关事宜。枪、远距离手动控制泡沫的泡沫灭火系统、可燃气体探测器、远距离遥控切断阀、连2.2硫磺回收装置工艺流程分析该石化硫磺回收装置是其主体生产装置，装置的主要功能是将上游装置主要是溶 剂再生装置与污水汽提装置送来的酸性气中的气态硫转化成固态硫，将硫磺回收，加以利用，同时将硫磺回收过程中产生的废气进行处理， 处理后的达标废气通过烟囱排 向大气。因此硫磺回收装置按照功能可以划分成前后两局部，前一局部是硫磺回收部分，后一局部是尾气处理局部。装置的工艺流程分析如图2-1。酸性气主燃烧炉废热锅炉一级怜却器3空气一级反响器二级冷却器图2-1硫磺回收局部的工艺流程示意图1硫磺回收局部自装置外来的酸性气经酸性气分液罐V3501分液后，用蒸汽加热至160C, 酸性气与鼓风机送来的风混合后在主燃烧炉F3501 一中进行反响，按轻氨类完全 燃烧和1/3硫化氢生成二氧化硫控制风量。燃烧后高温过程气经废热锅炉E3501冷却至311C，再经一级冷凝冷却器E3502A冷却至174 C，捕集别离液硫后，过 程气与主燃烧炉F3501的高温气流掺合至240C,进入一级反响器R3501,在 催化剂的作用下，发生克劳斯反响，过程气温度升至293 C,经二级冷凝冷却器E3502/B冷却至169 C ,捕集别离液硫后，过程气再与炉内高温气流掺合至 205 C , 进入二级反响器R3502，过程气温度升至225 C，经三级冷凝冷却器E3502/C 冷却至158C，再经捕集器V3504别离出液硫后至尾气处理局部。2尾气处理局部自硫磺回收局部来的尾气，进入 SCOT炉混合室M201,该炉分前后两段。前 段为复原气发生段，燃料气和空气进行比例调节后入炉的前段，使其发生次化学当量西安石油大学本科毕业设计论文反响，生成氢气和一氧化碳，此时前段炉温度在1700C 1720C,炉后段为混合段，复原气与硫磺尾气158 C混合，混合后尾气温度为 280 C ,进入反响器。在催化 剂的作用下，过程气中的单体硫及二氧化硫被复原成硫化氢，二氧化碳及硫氧碳被水解生成硫化氢和二氧化碳加氢反响为放热反响，加氢后气体温度为325 C ,进入急冷塔C201的下部，用急冷水降温。急冷水自急冷塔底部流出，温度约 73C,经急 冷水泵P201/S加压后，进入急冷水冷却器E201/A、B冷却至40C入塔顶，少 局部急冷水经急冷水过滤器X201/A、B过滤后返回P201/S入口。因尾气冷却后 温度较低，尾气中的水蒸气被急冷水冷凝，过剩的急冷水由急冷水泵送至酸性水汽提 装置。为了防止酸性水对设备的腐蚀，需向急冷水中注氨，操作中根据值大小确定注 入的氨量。降温后的尾气进入SCOT吸收塔C202下部，与塔上部进入的30%甲基乙二 醇胺溶液逆流接触，吸收尾气中的硫化氢及局部二氧化碳， 从塔顶出来的净化尾气中 的硫化氢含量为400ppm,进入燃烧炉燃烧器F202，用燃烧炉空气鼓风机K201/S 供给燃烧所需的空气，由燃料气的流量控制炉温为750C ,使尾气中残留的硫化氢及其它硫化物几乎完全转化为二氧化硫。燃烧后的尾气经燃烧炉废热锅炉E202冷却至350C,经80米高烟囱排放。烟囱中的压力较低，以保证系统在低压下运行。自尾气吸收塔排出的半贫液，经半贫液泵P202/S送至脱硫二装置的减粘 焦化十气吸收塔及重催十气吸收塔的中部，吸收了硫化氢的富液经再生后，经泵 P103/A, B送至吸收塔SCOT循环使用。自燃烧炉废热锅炉产生的1.05MPa蒸汽，少局部作为酸性气预热器及空气预热 器热源，其余经调节阀减压后送至工厂 1.0MPa蒸汽管网。当硫磺回收局部事故状态时，酸性气经专线送火炬燃烧；当尾气处理局部事故时， 硫磺尾气管线可通过跨线，直接进入燃烧炉后进入烟囱。如上图2-5所示。3道化学火灾爆炸指数评价法道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法的具体的评价程序如下：1选择评价工艺单元。它应在工艺上起关键作用，并可能对潜在火灾、爆炸危 险具有重大影响。2求取单元内的物质系数 MF。工艺单元中特定物质的物质系数可从附录中查 得。3 按单元的工艺条件，将采用适当的危险系数，分别记入表3-1的股工艺危 险系数和“特殊工艺危险系数栏目内。4用一般工艺危险系数和特殊工艺危险系数相乘求出工艺单元危险系数。5 将工艺单元危险系数与物质系数相乘，求出火灾、爆炸危险指数F&EI。6用火灾、爆炸危险指数F&EI按图4-6查出所评价工艺单元的暴露区域半径， 并计算暴露面积。7查出单元暴露区域内的所有设备的更换价值，确定危害系数，求出根本最大 可能财产损失根本MPPD。8 应用平安措施补偿系数乘以根本MPPD,确定实际最大可能财产损失实际MPPD。9根据实际MPPD,确定最大损失工作日 MPDO。10用停产损失工作日MPD0确定停产损失BI。具体的评价程序如图3-2所示：图3-2道化学法计算程序5西安石油大学本科毕业设计论文4基于道化学的硫磺回收评价4.1确定评价单元该回收装置由七个局部组成，故可以将该装置分成七个评价单元。即，主燃烧单元、CLAUS转化单元、冷凝单元、SCOT反响单元、尾气急冷单元、尾气吸收单元、 尾气燃烧单元。本文中后续评价过程将以主燃烧单元为例。4.2确定物质系数硫磺回收装置主要处理来自溶剂再生装置和污水气提装置的酸性气体。 而酸性气 进入主燃烧炉后，主要成分是硫化氢。根据附录中物质系数可以知道，硫化氢MF=21, 故该单元物质系数取21。即MF=21。4.3确定工艺单元的危险系数求出单元的物质系数后，再应求取工艺单元的危险系数 F3=Fi*F2。F3与MF相乘 就得到F&EI。确定工艺单元危险系数的数值，首先要确定F&EI表中的一般工艺危险系数和特殊工艺危险系数。构成工艺危险系数的每一项都有可能引起火灾或爆炸事 故的扩大或升级。计算F&EI时，一次只评价一种危险。如果 MF是按照工艺单元中的易燃气体来 确定的，就不要选择与可燃性固体油罐的系数，即使可燃性固体可能存在于过程中的另一段时间内。合理的计算方法为：先用易燃性气体的物质系数进行评价，然后再用可燃性固体的物质系数进行评价。一般操作危险系数的根本系数为1.00。4.3.1求取一般危险系数Fi 4.3.1.1 一般危险系数的取值原那么一般工艺危险系数是确定事故损害大小的主要因素。 此处列出的6项内容适用于 大多数作业场合，每项系数不必都采用，但是它们在火灾、爆炸事故中所起的巨大作 用已被证实。因此，仔细分析工艺单元是最重要的。(1)放热反响如果所分析的工艺单元有化学过程，那么选取此项危险系数。对不同的放热反响， 危险系数的选取方法为：1 轻微放热反响的危险系数为0.3。包括：加富反响、水和反响、异构化、磺化 反响、中和反响。2 中等放热反响的危险系数为0.5。包括：烷基化、酯化、氧化、聚合、缩合、加成反响。其中加成反响中假设反响物无机酸为强酸时危险系数为0.75。此外，氧化反响中假设使用强氧化剂如氯酸盐、硝酸、次氯酸等，危险系数那么增加至1.00。3剧烈放热反响的危险系数为 1.00。剧烈放热反响是指一旦反响失控就有严重 火灾、爆炸危险的反响。如卤化。4特别剧烈放热反响的危险系数为 1.25。特别剧烈放热反响是指特别危险的放 热反响。如硝化。2吸热反响反响器中所发生的任何吸热反响， 危险系数均取0.20。当吸热反响的能量是由固 体、液体或气体燃料提供时，危险系数增至0.40。包括：1 低烧一一加热物质以除去结合水或易挥发性物质的过程，危险系数为0.40。2电解一一用电流离解离子的过程，危险西湖苏为 0.20。3热解或裂化一一在高温、高压和触媒作用下，将大分子裂解成小分子的过程。当用电加热或高温气体简介加热时，危险系数为0.20;直接火加热时，危险系数为0.40。3物料处理与输送本项用于评价工艺单元在处理、输送和贮存物料时潜在的火灾危险性。不同条件 下的危险系数分别为：1所有I类易燃或液化石油气类的物料在连接或未连接的管线上装卸时的危险 系数为0.50;2采用人工加料，且空气可随加料过程进入离心机、间歇式反响器、间歇式混 料器等设备内，并能引起燃烧或发生反响的危险，不管是否采用惰性气体置换，危险 系数均取0.50;3可燃性物质存放于库房或露天时的危险系数为： 对Nf=3或Nf=4的易燃液体或气体包括桶装、罐装、可移动式挠性容器和 气溶胶罐装，危险系数取0.85; 对表4-5所列出的Nf=3的可燃性固体，危险系数取 0.65; 对表4-5所列出的Nf=2的可燃性固体，危险系数取 0.40; 对闪点大于37.8C,并低于60C的可燃性液体，危险系数取0.25;如果上述物质存放于货架上且未安设洒水装置时，危险系数要增加0.20。此处考 虑的范围不适合一般贮存容器。4封闭单元或室内单元处理易燃液体和气体的场所为敞开式，有良好的通风呢个以便能迅速排除泄漏的 气体和蒸汽，减少了潜在的爆炸危险。粉尘捕集器和过滤器也应放置在敞开区域内并 原理其他设备。危险系数选取原那么如下：1 粉尘过滤器或捕集器安置在封闭区域内时，危险系数取0.50;2 在封闭区域内在闪点以上处理易燃液体时，危险系数为0.30;如果易燃液体 的量大于4540kg时，危险系数增至0.45;3在封闭区域内，在沸点以上温度下处理液化石油气或任何易燃液体时，危险 系数为0.60;如果易燃液体量大于4540kg,贝施险系数取0.90;4 如果已安装了合理的机械通风装置时，上述的危险系数可减少50%。5通道生产装置周围必须有紧急救援车辆的通道，“最低要求是至少在两个方向上设 有通道。选取封闭区域内主要工艺单元的危险系数时要格外注意。通道中至少有一条必须是通向公路的，火灾时的消防通路可以看做是第二条通 道。设有监控喷水枪并处于待用状态。危险系数的选取为：1 操作区面积大于925,且通道不符合要求时，危险系数为 0.35;2 库区面积大于2312,且通道不符合要求时，危险系数为 0.35;3面积小于上述数值时，要分析它对通道的要求，如果通道不符合要求，影响 消防活动时，危险系数为0.20。6排放和泄漏控制此项内容是针对大量易燃、可燃液体溢出会危及周围设备的情况。不合理的排放 设计已经称为造成重大损失的原因。该项危险系数仅适用于工艺单元内物料闪点小于 60C或操作温度大于其闪点的 场合。为了评价排放和泄漏控制是否合理， 必须估算易燃、可燃物质的总量以及消防 水能否在事故时得到及时排放。危险系数选取原那么为：1设有堤坝以防止泄漏液流到其他区域，但堤坝内所有设备露天放置时，危险 系数为0.50;2单元周围为一可排放泄漏液的平坦地，一旦失火，会引起火灾，危险系数为 0.50;3单元的三面有堤坝，能将泄漏液引至蓄液池或封闭的地沟，并满足以下条件 时，不取危险系数： 蓄液池或地沟的地面斜度不得小于以下数值： 土质地面为2%,硬质地面为1%; 蓄液池或地沟的最外缘与设别之间的距离至少为15米，如果设有防火墙，可7西安石油大学本科毕业设计(论文)以减少其间距离； 蓄液池的贮液能力应至少等于F&EI计算表中排放量两个原那么之和。如果只是局部满足以上要求，危险系数为 0.25。4) 如果蓄液池或地沟处设有公用工程管线，或管线的距离不符合要求者，危险 系数为0.50。总之，有良好的排放设施才可以不取危险系数。最后计算根本危险系数和所有选取危险系数之和，即为Fi。4.3.1.2求取一般危险系数Fi(1) 放热反响在主燃烧单元中进行如下反响，以下反响都届于氧化反响，根据放热反响里的危 险系数取值原那么，可以知道，Fi-i=0.5。1/3H2S+1/2O2T1/3H2O+1/3SO2+Q2/3H2S+1/3SC2 t 2/3H2O+1/XSx+Q(2) 吸热反响主燃烧炉中进行的反响均为放热反响，所以，F1-2=0(3) 物质处理和运输本单元不届于储运系统，因此，F1-3=0(4) 封闭式结构单元在主燃烧单元内，由于在沸点以上温度下处理硫化氢，并且安装了通风装置，故F1-4=0.3。(5) 通道本文研究的硫磺回收装置来源于广州石化，根据其提供的相关资料，可以知道该装置周围有紧急求援车辆通道，设有监控喷水枪并处于带用状态，故F1-5=0。(6) 排放和泄露控制此项规定只适用于可燃性或易燃性液体，由于该装置处理的是气体，故F1一6=0。综上所述，F1=1.00+0.5+0+0+0.3+0+0=1.8。4.3.2特殊工艺操作危险系数F24.3.2.1特殊工艺操作危险系数的求取原那么特殊工艺危险是影响事故发生概率的主要因素，特定的工艺条件是导致火灾、爆 炸事故的主要原因。特殊工艺危险有12项。(1)蠹性物质蠹性物质能够扰乱人们机体的正常反响，因而降低了人们在事故中制定对策和减 轻伤害的能力。蠹性物质的危险系数为0.2Nh,对于混合物，取其Nh值最高的物质进 行计算。Nh是美国消防协会在NFPA704中定义的物质蠹性系数，其值在 NFPA325M或 NFPA49中已经列出。附录中给出了许多物质的Nh值，对于新物质，可请工业卫生专家帮助确定。NFPA704对物质的Nh分类为：Nh=0:火灾时除一般可燃物的危险物外，短期接触没有其他危险的物质；Nh=1:短期接触可引起刺激，致人轻微伤害的物质，包括要求使用单独供给空 气的呼吸器的物质；Nh=2:高浓度或短期接触可致人暂时性失去能力或残留伤害的物质，包括要求 使用单独供给空气的呼吸器的物质；Nh=3:短期接触可致人严重的暂时或残留伤害的物质，包括要求全身防护的物 质；Nh=4:短暂接触也能致人死亡或严重伤害的物质。上述蠹性系数Nh值只是用来表示人体受害的程度，它可导致额外损失。该值不 能用于工业卫生和环境的评价。负压操作本项内容适用于空气泄入系统会引起危险的场合。当空气与湿度敏感性物质或氧 敏感性物质接触时可能引起危险，在易燃混合物中引入空气也会导致危险。 该危险系 数只用于绝对压力小于 66.661kPa的情况，为0.50。如果用了本项危险系数，就不要采用下面工程爆炸极限范围内或其附近的操作和 释放压力中的危险系数，以免重复。大多数气体操作、一些压缩过程和少许蒸僻操作都届于本项内容。(3) 爆炸极限范围内或其附近的操作某些操作导致空气引入并夹带进入系统，空气的进入会形成易燃混合物，进而导致危险。本条款将讨论以下情况：1) 对贮存Nf=3或Nf=4的易燃液体储罐，在储罐泵出物料或者突然冷却时可能 吸入空气，危险系数为0.50。翻开放气阀或在吸一一压操作中未采用惰性气体保护时，危险系数为0.50。贮有可燃液体，其温度在闭杯闪点以上且无惰性气体保护时，危险系数为0.50。如果用了惰性化的密闭蒸汽回收系统， 且能保证其气密性那么不用选取危 险系数。2) 只有当仪表或装置失灵时，工艺设备或储罐才处于爆炸极限范围内或其附近，危险系数为0.30。任何靠惰性气体吹扫，使其处于爆炸极限范围之外的操作， 危险系 数为0.30。该危险系数也适用于装载可燃物的船舶和槽车。如果已按负压操作选取危险物质，此处不再选取。由于惰性气体吹扫系统不实用或者未采取惰性气体吹扫，使操作总是处于爆炸极 限范围内或其附近时，危险系数为 0.80。(4) 粉尘爆炸粉尘最大压力上升速度和最大压力值主要受其粒径大小的影响。通常，粉尘越细危险性越大。这是由于细尘具有很高的压力上升速度，极大压力伴生。9西安石油大学本科毕业设计论文本项危险系数将用丁含有粉尘处理的单元，如粉体输送、混合、粉碎和包装等。所有粉尘都有一定的粒径分布范围。 为了确定危险系数采用10%粒径的概念，也 就是在这个粒径处有 90%粗粒子，其余10%细粒子。危险系数由细粒子的平均粒径 尺寸确定，如表4-1所示。表4-1粉尘爆炸维系系数确实定粉尘粒径/m泰勒筛/目粉尘爆炸危险西欧系数17560800.25150175801000.501001501001500.75751001502001.252002.00注：在惰性气体中操作时，上述系数减半。5压力释放操作压力高丁 1atm时，由丁高压可能会引起高速率的泄漏，因此要采用危险系 数。是否采用危险系数，取决丁单元中的某些导致易燃物料泄漏构件是否会发生故障。 因为高压使泄漏可能性大大增加，所以随着操作压力提高，设备的设计和保养就变得 更为重要。用图4-1中的曲线能直接确定闪点低丁 60C的易燃、可燃液体的危险系数。对丁其他物质，可先由曲线查出初始危险系数值，再用以下方法进行修正：1 焦油、沥宵、重润滑油和柏油等高粘性物质，用出好似危险系数乘以0.7,作 为危险系数；2 单独使用压缩气体或利用气体使易燃液体压力增至103kPa以上时，用初始危险系数值乘以1.2作为危险系数;3液化的易燃气体用初始危险系数值乘以 1.3作为危险系数。确定实际压力系数时，首先由图4-1查出操作压力系数，然后求出释放装置设定 压力系数，用操作压力系数处以设定压力系数得到实际压力系数调整系数，再用该调整系数乘以操作压力系数求得实际压力系数。这样，就对那些具有较高设定压力和设 计压力的情况给与了补偿。低温本项主要考虑碳钢或其他金届在其延展或脆化转变温度以下时可能存在的脆性 问题。如经过认真评价，确认在正常操作和一场情况下均不会低于转变温度，那么不用危险系数。危险系数给定原那么为：1采用碳钢结构的工艺装置，操作温度等于或低于转变温度时，危险系数取0.30。 如果没有转变温度数据，那么可假定转变温度为 10Co2装置为碳钢以外的其他材质，操作温度等于或低于转变温度时，危险系数取 0.10。如果材质适于最低可能的操作温度，那么不用给危险系数。7易燃物质和不稳定物质的数量本节主要讨论单元中易燃物质和不稳定物质的数量与危险性的关系， 分为3种类 型，用各自的系数曲线分别评价。对每个单元而言，只能选取一个危险系数，一句是 已确定为单元物质系数代表的物质。1工艺过程中的液体或气体该危险系数主要考虑可能泄漏并引起火灾危险的物质数量或者因暴露在火中可 能导致化学反响事故的物质数量，应用于任何工艺操作，包括用泵向储罐送料的操作。 该危险系数适用于以下已确定作为单元物质系数代表的物质： 易燃液体和闪点低于60C的可燃液体； 易燃气体； 易燃液化气体； 闭杯闪点大于60 C的可燃液体，且操作温度高于其闪点时； 化学活性物质，不管其可燃性大小。确定该项危险系数时，首先要估算工艺中的物质数量。这里所说的物质数量是 10min内从单元中或相连的管道中可能泄漏出来的可燃物的量。在判断可能有多少物质泄漏时要借助于一般常识。经验说明取以下两者中的较大值作为可能泄漏量是合理 的： 工艺单元中的物料量； 相连单元中的最大物料量。图4-2为工艺中的液体或气体危险系数。使用图 4-2时，将求出的工艺过程中的 可燃或不稳定物料总量乘以燃烧热 Hc,得到总热量J。燃烧热Hc可从附录中或化学反响数据中查出。由图4-2工艺单元能量值查得所对应的危险系数。该曲线中总能量值与危险系数的曲线方程为log Y=0.17179+0.42988 log X-0.37244log X2+0.17712log X2-0.029984log X42储存的液体或气体工艺操作场所除外在工艺操作场所之外储存的以外的可燃液体、气体或液化气的危险系数比“工艺 中的要小。这是因为它不包括工艺过程，工艺过程有产生事故的可能。 本项包括桶 或储罐中的原料、罐区中的物料以及可移动式容器和桶中的物料对单个储存容器可用 总能量值储存物料量乘以燃烧热得到查图 4-3确定其危险系数。对丁假设干个可移动容器，用所有容器和桶中的物料总量。当两个或更多的容器安置在一个共同的堤坝内， 不能将泄漏液排至适当打的蓄液池内时，用堤坝内所有储罐内的物料总热量值，由图4-3中的曲线查取危险系数。曲线1:曲线2:曲线3:lgY=-0.289069+0.472171(1gX)-0.074585(1gX)2-0.018641(1gX)31gY=-0.403115+0.378703(1gX)-0.046402(1gX)2-0.015379(1gX)3lgY=-0.558394+0.363321(1gX)-0.057296(1gX)2-0.010759(1gX)3工艺中总能量垢BtuBtu 为英热单位，1 Btu=1055.056J , 1G=109图4-2工艺中液体或气体危险系数13西安石油大学本科毕业设计论文.根It气妙一0M 岫0折21川11皿甥岫Ft OiwimT -W国臆祖柚宜5招:】7圳川 网*m地xhwwihXoen耿)-3羹 W 耕(37.邺 =灿叫栉北3洲i&tHO局顺毋蜓储福总能重/G Btu协Btu 为英热单位，1 Btu=1055.056J , 1G=109I1J图4-3储存中的液体或气体危险系数3) 储存的可燃固体和工艺中的粉尘本项包括了储存的固体和工艺单元中粉尘的危险系数，涉及的固体或粉尘即是确 定物质系数的根本物质。根据物质密度、点火易燃程度以及维持燃烧的能力来确定危 险系数。用储存固体的总量或工艺单元中的粉尘总量，由图4-4查取危险系数。如果物质的松密度小丁 160.2kg/m2，用曲线1;松密度大丁 160.2kg/m2，用曲线2。曲线 1: lgY=0.280423+0.464559(1gX)-0.28291(1gX)2+0.066218(1gX)3曲线 2: lgY=-0.358311+0.459926(1gX)-0.141022(1gX)2+0.02276(1gX)3物质总fifi/Mlb1 lb=0.4536kg , 1 ft=0.3048图4-4储存中的可燃固体或工艺中的粉尘8腐蚀虽然正规的设计留有腐蚀和侵蚀余量，但腐蚀或侵蚀问题仍可能在某些工艺中发生。此处的腐蚀速率被认为是外部腐蚀速率和内部腐蚀速率之和。切不可无视工艺物 质中少量杂志可能产生的影响，它可能比正常的内部腐蚀和由丁油漆破坏造成的外部 腐蚀强得多。砖的多孔性和塑料衬里的缺陷都可能加速腐蚀。虽然正规的设计留有腐蚀和侵蚀余量，但腐蚀或侵蚀问题仍可能在某些工艺中发 生。此处的腐蚀速率被认为是外部腐蚀速率和内部腐蚀速率之和。切不可无视工艺物质中少量杂志可能产生的影响，它可能比正常的内部腐蚀和由丁油漆破坏造成的外部 腐蚀强得多。砖的多孔性和塑料衬里的缺陷都可能加速腐蚀。腐蚀危险系数按以下规定选取：1 腐蚀速率包括点腐蚀和局部腐蚀小丁 0.127mm/年，危险系数为0.10;2腐蚀速率大丁 0.127mm什并小丁 0.254mm/年，危险系数为0.20;3腐蚀速率大丁 0.254mm什，危险系数为0.50;4 如果应力腐蚀裂纹有扩大的危险，危险系数为0.75,这一般是氯气长期作用 的结果；5要求用防腐衬里时，危险系数为0.20,但如果衬里仅仅是为例防止产品污染， 那么比取危险系数。9泄漏一一连接头和填料处垫片、接头或轴的密封处及填料处可能是易燃、可燃物质的泄漏源，尤其是在热和压力周期性变化的场所，应该按工艺设计情况和采用的物质选取危险系数。按以下原那么选取危险系数:1 泵和压益密封处可能产生轻度泄漏时，危险系数为0.10;2 泵、压缩机和法兰连接处产生正常的一般泄漏时，危险系数为0.30;3 承受热和压力周期性变化的场合，危险系数为0.30;4如果工艺单元的物料是有渗透性或腐蚀性的浆液，那么可能引起密封失效或工艺单元使用转动轴封或填料函时，危险系数为0.40;5 单元中有玻璃视镜、波纹管或膨胀节时，危险系数为1.50。10明火设备的使用当易燃液体、蒸汽或可燃性粉尘泄漏时，工艺中明火设备的存在额外增加了引起 火灾的可能性。分为以下两种情况取危险系数：一是明火设备设置在评价单元中； 是明火设备附近有各种工艺单元。从评价单元可能发生泄漏点到明火设备的空气进口 的距离就是图4-5中要采取的距离。图4-5中曲线1用丁： 确定物质系数的物质可能在其闪点以上泄漏的任何工艺单元； 确定物质系数的物质是可燃性粉尘的任何工艺单元。图4-5中曲线2用丁确定物质系数的物质可能在其沸点以上泄漏的任何工艺单 元。危险系数确定方法：按照图4-5用潜在的泄漏源到明火设备空气进口的距离与相 对应曲线1或210090&07笔06胆0 50.40.30.201。3060 W 120150 ISO 210至泄漏源的阮5图4-5明火设备中的危险系数11热油交换系统大多数交换介质可燃且操作温度经常在闪点或沸点之上，因此增加了危险性。此项危险系数是根据热交换戒指的使用温度和数量来确定的。交换介质为不可燃物或虽 为可燃物但使用温度总是低丁闪点时不用考虑此项危险系数，但应对生成油雾的可能性加以考虑。按照表中确定危险系数时，其油量可取以下两者中较小者：1油管破裂后15min的泄漏量;17西安石油大学本科毕业设计(论文)2)热油循环系统中的总油量。表4-2热油交换系统危险系数油量危险系数大于闪点等于或大于沸点94.60.751.15(12) 转动设备单元内大容量的转动设备会带来危险，虽然还没有确定一个公式来表征各种类型和尺寸转动设备的危险性，但统计资料标明超过一定规格的泵和压缩机很可能引起事故。评价单元中使用或评价单元本身是如下转动设备的，危险系数可取0.50:1) 大丁 600马力(44.13kW)压缩机；2) 大丁 75 马力( 55162.5W)的泵；3) 发生故障后因混合不均、冷却缺乏或终止等原因引起反响温度升高的搅拌器 和循环泵；4) 其他曾发生过事故的大型高速转动设备。所有的特殊工艺危险评价完毕，计算根本系数与所涉及到的特殊工艺危险系数的 总和，即可到达F2。4.3.2.2求取特殊工艺危险系数(1)蠹性物质道化学评价法的蠹性修正系数标准为0.2*Nh。根据附录中数据，可以知道硫化氢 Nh=4,故 F2-1=0.8。负压操作本单元的压力为0.05兆帕，绝对压力小丁 500mmHG,所以F2-2=0.5。(3) 爆炸极限范围内或其附近的操作根据原那么，因为已经采取了负压操作系数，故，F2-3=0。(4) 粉尘爆炸本单元无可燃性粉尘，因此，F2-4=0。(5) 压力释放根据相关原那么，因为已经采取了负压操作系数，所以F2-5=0。低温本单元不会出现在金届转变温度以下操作的可能性，故，F2-6=0。(7) 易燃和不稳定的数量主燃烧炉硫化氢的流量为2892.6Kg/h,根据附录物质系数和特性表可知， 硫化氢 的燃烧热Hc=6.5*103Btu/tb，即硫化氢的总能量为6.9*106Btu。然后由图4-2可以知道： F2-7=0.15。(8) 腐蚀参照相似装置工艺管线检测到的腐蚀速率，大约大丁 0.254mm/a。所以，F2-7=0.5。(9) 泄漏：本单元极少泄露，所以，F2-9=0.1。(10) 明火设备的使用：主燃烧炉单元本身为明火设备，所以，F2-10=1.00。(11) 热油交换系统：本单元不存在热油交换，所以， F2-11=0。(12) 转动设备：主燃烧炉单元风机的功率为171KW，大丁 75马力，所以F2-12=0.5。综上所述，主燃烧炉单元的特殊操作危险系数为：F2=1.00+0.8+0.5+0+0+0+0+0.15+0.5+0.1+1.00+0+0.5=4.554.3.3工艺单元危险系数F3F3=Fi*F2=1.8*4.55=8.19=84.4求取火灾爆炸危险指数F&EI表4-3 F&EI及危险等级F&EI 值危险等级F&EI 值危险等级160最轻128158很大6196较轻159非常大97127中等火灾、爆炸危险指数是工艺单元危险系数和物质系数的乘积，它与后面的暴露半径有关。下表是F&EI值与危险程度之间的关系，它使人们对火灾、爆炸的严重程度 有一个相对的认识。所以，F&EI=F3*MF=168查由下表4-3,可以知道，该单元的危险等级为：非常大。4.5平安措施补偿系数4.5.1工艺控制补偿系数Ci4.5.1.1工艺控制补偿系数Ci的求取原那么(1)应急电源 Ci=0.98。冷却一一Ci=0.97、0.99:如果冷却系统能保证在出现故障时维持正常的冷却10min以上，补偿系数为0.99;如果有备用冷却系统，冷却能力为正常需要量的1.5倍且至少维持10min时，补偿系数为0.7。19西安石油大学本科毕业设计(论文)(3)抑爆装置一一Ci=0.84、0.98:粉体设备或蒸汽设备上安有抑爆装置或设备本 身有抑爆作用时，补偿系数为0.84;采用防爆膜或泄爆口防止设备发生意外时，补偿系数为0.98。只有那些在突然超压时能防止设备或建筑物遭受破坏的释放装置才能给 与补偿系数。 紧急停车装置一一Ci=0.96、0.99:情况出现异常时能紧急停车并转换到备用 系统，补偿系数为0.98;重要的能进行震动测定仪的转动设备，如压缩机、透平和鼓风机等，危险系数为0.99。(5) 计算机控制 Ci=0.930.99:(6) 惰性气体保护一一Ci=0.94、0.96:盛装易爆气体的设备有连续的惰性气体保护时，补偿系数为0.96;如果惰性气体系统有足够的容量并自动吹扫整个单元时，补偿系数为0.94。但是如果惰性吹扫系统必须人工启动或控制时，那么不取补偿系数。(7) 操作指南或操作规程一一Ci=0.910.99:(8) 活性化学物质一一Ci=0.9i、0.98:用活性化学物质大纲检查现行工艺和新工艺，是一项重要的平安措施。如果按大纲进行检查是整个操作的一局部，补偿系数为0.9i;如果只是在需要时才进行检查，补偿系数为0.98。(9) 其他工艺过程危险分析 Ci=0.9i0.98:4.5.i.2求取工艺控制系数Ci(i) 紧急动力源：本单元配备了应急的电源，故取系数Ci-i=0.98。 聚冷装置：本单元无冷却装置，因此， Ci-2=i.00。(3) 抑爆装置：本单元无抑爆装置，因此， Ci-3=i.00。(4) 紧急停车装置：本单元设置紧急停车装置，因此，Ci-4=0.96。(5) 计算机监控：本单元有 DCS在线监控设备，因此，Ci-5=0.95。(6) 惰性气体保护系统：本单元不存在惰性气体保护系统，因此Ci-6=i.00。(7) 操作指南或操作规程：本单元具有开工、事故应急措施等操作步骤及方法， 因此，Ci-7=0.9i。(8) 活性化学物质检查：化学物质为连续使用且每年大修时对操作人员进行平安 教育，因此,Ci-8=0.9i。(9) 其他工艺过程危险分析：由于对本单元未采用其它方法，因此， Ci-9=i.00。 综上所述，主燃烧单元的工艺控制系数为：Ci=Ci-i*Ci-2*C i-3*Ci-4*C i-5*Ci-6*C i-7*Ci-8*Ci-9 =0.98*i.00*i.00*0.96*0.95*i.00*0.9i*0.9i*i.00 =0.744.5.2危险物质隔离系数C24.5.2.i危险物质隔离系数C2的求取原那么(i)远距离控制阀一一C2=0.96、0.98:如果单元备有遥控的切断阀，以便在紧急 i9西安石油大学本科毕业设计(论文)情况下迅速地将储罐、容器及主要疏松管线隔离时，补偿系数为0.98;如果阀门至少 每年更换一次，那么补偿系数为0.96。 备用泄料装置一一C2=0.96、0.98:如果备用储槽能平安的直接接受单元内的 物料时，补偿系数为0.98;如果备用储槽安置在单元外，那么补偿系数为0.96;对于应急通风系统，如果应急通风管能将气体、蒸汽排放至火炬系统或密闭的受槽，补偿系数为0.96。正常的排气系统减少了周围设备暴露于泄露出的气体、液体中的可能性，因而也给与补偿。(3)排放系统 C2=0.910.97连锁装置 C2=0.984.5.2.2求取危险物质隔离系数C2(1) 远距离控制阀：本单元设远距离遥控切断阀，故C2-i=0.98。(2) 备用泄料装置应急通风管能把酸性气直接排放到尾气燃烧火炬，故 C2-2=0.96。(3) 排放系统排放装置能够聚集大量泄漏物质，但只能处理少量物料，故 C2-3=0.97。联锁装置安装有连锁系统防止错误的物料流向，故 C2-4=0.98。 故危险物质隔离系数：C2=C2-1*C2-2*C2-3*C2-4=0.98*0.96*0.97*0.98=0.894.5.3防火措施补偿系数C34.5.3.1防火措施补偿系数C3的求取原那么(1)泄漏检测装置一一C3=0.940.98:安装了可燃气体检测器，但只能报警和确 定危险范围时，补偿系数为0.98;如既能报警乂能在到达爆炸下限之前使保护系统动 作，此时补偿系数为0.94。 钢质结构一一C3=0.950.98:如果采用防火涂层，且涂覆高度至少等于 5米, 那么取0.98;涂覆高度大于5米小于10米时，补偿系数为0.97;涂覆高度大于10米， 补偿系数为0.95。防火涂层必须及时维护，否那么不能取补偿系数。(3)消防水供给一一C3=0.940.97:消防水压力为690kPa或更高时，补偿系数为 0.94;压力低于690kPa时补偿系数为0.97。假设工厂消防水的供给要保证按计算的最 大需水量连续供给4小时，补偿系数也应取0.97。特殊系统C3=0.91:(5)喷洒系统一一C3=0.740.97:洒水灭火系统的补偿系数为 0.97。水幕一一C3=0.970.98:最大高度为5米的单排喷嘴，补偿系数为 0.98;设 有双排喷嘴的补偿系数为0.97。(7) 泡沫装置一一C3=0.920.97:设置了远距离手动控制的将泡沫注入标准喷洒系统的装置，补偿系数为0.94;全自动泡沫喷洒系统的补偿系数为 0.92。为保护浮顶 罐的密封圈而设置的手动泡沫灭火系统的补偿系数为0.97;采用火焰探测器控制泡沫灭火系统时，补偿系数为0.94。(8) 手提式灭火器冰枪一一C3=0.930.98:配备了手提式灭火器，补偿系数为 0.98。安装了水枪，补偿系数为0.97;能够远距离的控制水枪，那么为 0.95;带有泡沫 喷射能力的水枪，其补偿系数为 0.93。(9) 电缆保护一一C3=0.940.98:如采用带有喷水装置，其下有 1416号钢板金 届罩加以保护时，补偿系数为0.98;如金届罩上涂以耐火涂料以取代喷水装置时， 其 补偿系数为0.98。如电缆埋在地下的电缆沟内,那么为 0.94。4.5.3.2求取防火设施系数C3(1)泄漏气体检测装置：本单元设有可燃气体检测器，当硫化氢等超标时能报警， 故 C3-1 =0.98。 钢质结构：本单元届于燃烧炉，钢架柱子的防火涂层为10m,故C3-2=0.95。(3) 供水系统：单元能够连续供给4小时大于表压690kpa的消防水，故C3-3=0.97。(4) 特殊灭火系统：本单元无特殊灭火系统，故 C3-4=1.00。(5) 自动洒水系统：本单元没有自动洒水系统，故 C3-5=1.00。(6) 防火水幕：本单元没有设置防火水幕，故C3-6=1.00。(7) 泡沫灭火装置：本单元设置了远距离手动控制的将泡沫注入标准喷洒系统装 置，故 C3-7=0.94。(8) 手提式灭火器和水枪：本单元周围安装设置了水枪，故C3-8=0.97。(9) 电缆屏蔽：单元内的电缆采用金届罩上涂耐火涂层来保护，故C3-9=0.98。综上所述，主燃烧单元的防火设施系数：C3=C3-1 *C3-2*C 3-3*C 3-4 *C 3-5*C 3-6*C 3-7 *C 3-8*C 3-9=0.98*0.95*0.97*1.00*1.00*1.00*0.94*0.97*0.98=0.81所以，平安措施修正系数 C:C=Ci*C2*C3=0.74*0.89*0.81=0.534.6工艺单元危险分析汇总4.6.1 确定暴露半径该暴露半径说明了生产单元危险区域的平面分布，是一个以工艺设备的关键部位 为中心，以暴露半径为半径的圆。每一个被评价的工艺单元都可画出这样一个圆。暴露半径的值填入表4-6的序号3栏目中。评价工艺单元是一个小设备，就可以该设备 的中心为圆心，以暴露半径为半径画圆。如果设备较大，那么以从设备外表向外量取暴露半径，暴露区域火灾、爆炸指数加上评价单元的面积才是实际暴露区域的面积。 在 实际情况下，暴露区域的中心常常是泄漏点， 经常发生泄漏的点是排气口、 膨胀节和 装卸料连接处等部位，它们均可作为暴露区域的圆心。图4-6暴露半径计算经计算出来的火灾爆炸指数168,按上图4-6将其转换成暴露半径为141ft=43m。 4.6.2确定暴露区域面积暴露区域就是意味着其内的设备将会暴露在本单元发生的火灾或爆炸环境中。为了评价这些设备在火灾、爆炸中遭受的损坏，要考虑实际影响的空间大小。该空间的 体积是一个围绕着工艺单元的圆柱体体积 (V=SR),其底面积是暴露区域面积，高度 等丁暴露半径。有时也用球体的体积来表示。该体积表征了发生火灾、爆炸事故时生 产单元所承受风险的大小。如图 4-7所示：单元是立式储罐。图中显示了暴露半径、 暴露区域及影响体积。值得注意的是，火灾、爆炸的蔓延并不是一个理想的圆或球， 故在各个方向造成的破坏往往并不等同。 即破坏情况受设备位置、风向及排放装置等 的影响，这些都是影响损失预防设计的重要因素。 而“圆只是提供了一个赖以计算 的根本依据。体积-图4-7暴露区域示意图所以，该暴露面积为 S=3.14*43*43=5805.86m221西安石油大学本科毕业设计论文4.6.3确定暴露区域内财产价值暴露区域内财产价值可由区域内含有的财产包括在存的物料的更换价值来确定，即：更换价值=原来本钱X0.82湖长系数式中，0.82是考虑了场地平整、道路、地下管线、地基、工程费等，事故发生时 不会遭受损失或无需更换的系数，即只有18%的财产损失了。所以，由丁暴露区域内总价值约为1.15亿，通过以上方式可以得出本单元的暴露区域内财产价值，即为：1.15*0.82*1.1=1.04亿 4.6.4确定危害系数危害系数表示单元中物料泄露或反响能量释放所引起的火灾、 爆炸事故的综合效 应。危害系数的数值通过图4-8由物质系数MF和单元危险系数F3曲线的交点确定。 如果F38.0不能外推，而按F3=8.0确定危害系数。F尸Fi-50 Fn-4.0 Fi=30