反应单元（通用3篇）
反应单元 篇1
某公司150万t/a S Zorb催化汽油吸附脱硫装置,采用ConocoPhillips石油公司的国产化第二代S Zorb技术[1],该技术基于吸附作用原理对汽油进行脱硫,通过吸附剂选择性地吸附含硫化合物中的硫原子,达到脱硫目的。该装置原料来自上游催化裂化装置,原料汽油平均硫含量在130～150 mg/L,经装置处理后汽油可达到国Ⅳ、国V质量标准。
工艺反应过程在高压临氢条件下进行,原料汽油和辅助原料氢气均易燃易爆,反应产物分离单元高低压、气液相控制失控,存在严重的工艺危害,需要采用可靠的HAZOP分析方法对工艺过程进行本质安全分析,确保新建装置开工过程安全受控。
HAZOP通常是指危险与可操作性研究或危险与可操作性分析[2]。该分析法以系统工程为基础,以关键词为引导,找出过程中工艺状态的偏差,分析造成偏差的原因、后果及可以采取的对策,主要用于辨识工艺过程中的设计缺陷,实现工艺本质安全。
本次分析的依据为装置详细设计时的PID图,通过辨识单元危害,提出开工时优化操作、生产过程中完善风险控制的措施及今后进一步改进工艺设施的建议。
1 工艺简介
1.1 装置工艺流程
含硫汽油首先进入原料缓冲罐,经泵升压与氢气混合换热、加热炉加热后进入吸附脱硫反应器,富含氢气的反应产物经热高分、冷高分分离后,氢气循环利用,汽油组分进入稳定塔分离轻组分后,精制汽油冷却出装置。
富含硫的待生吸附剂自脱硫反应器送至闭锁料斗,经置换、提升至再生系统通入加热后空气发生氧化再生反应,再生后的催化剂再返回至闭锁料斗送至反应系统循环使用。
1.2 主要操作条件
主要操作条件见表1。
1.3 工艺介质特性
装置原料和产品汽油、辅助原料氢气、产物二氧化硫、加热炉燃料气和产物燃料气(甲烷+氢气)、开工用二甲基二硫(DMDS)、装置用氮(压缩的)、正常生产用空气(压缩的)等都属于危险化学品,其中汽油、氢气、二氧化硫等属于首批重点监管的危险化学品。
主要危险化学品的危险特性见表2。
1.4 主要危险有害因素
该生产工艺中存在的主要危险危害是火灾、爆炸和中毒、窒息;此外,还存在噪声、高温、粉尘、机械伤害、高处坠落等危害。
装置主要危险有害分布情况见表3。
2 节点选取
2.1 分析目标确定
S Zorb装置反应后的产物为高温高压下的汽油、氢气、轻烃、干气的气态混合物,经热高分、冷高分分离后,氢气循环使用,油气再经稳定塔分离,精制后的汽油作为半成品至罐区,干气至燃料气管网,轻烃至催化分馏回收。
该产物分离单元因流程关联多,高压与低压压力相差大,气液相液位控制点多,缓冲容量小等原因,工艺过程一旦失控,存在物料互串、设备超压等安全隐患,需要利用HAZOP分析方法对其进行工艺危害分析,利于完善工艺技术规程,优化工艺流程,确保开工操作安全。
产物分离单元原则流程见图2。
2.2 节点确认
根据装置产物分离单元的流程特点,按照关联性、独立性选取节点的方法,划分为气液分离部分和产品稳定部分两个独立单元,其PID图如图3、图4所示。
3 HAZOP分析
结合确定节点的工艺特点和HAZOP分析方法给定的引导词,识别出有意义的偏差,分析如下。
3.1 气液分离部分分析
气液分离部分HAZOP分析记录见表4。
3.2 产品稳定部分分析
产品稳定部分HAZOP分析记录见表5。
4 改进措施及建议
利用HAZOP风险评价技术,对S Zorb装置反应产物分离单元的部分工艺管道及仪表控制PID图进行深入分析,为实现装置安全开工及长周期平稳运行,从工艺流程完善、仪表控制系统设置、开工方案优化等方面,提出以下改进建议。
4.1 增加止逆阀,防止介质倒串
1)循环氢压力控制PV1301氢气线与热产物气液分离罐D104连接部位增设止逆阀,防止油气倒串氢气系统。
2)稳定塔顶回流罐D201切水线与冷产物气液分离罐D121切水线连接部位增设止逆阀,防止后路不畅或水量大时污水倒串至塔顶回流罐,引起稳定塔操作波动。
3)稳定塔顶注水点处管线增设止逆阀,防止异常情况下油气倒串入注水系统。
4.2 增设排凝点,防止管线冻裂
稳定塔顶回流泵入口在回流罐紧急切断阀后设置新鲜水线,仅在开停时使用,冬季气温低时存在管线冻裂隐患,需要增设防冻措施。
4.3 完善仪表控制系统
1)热高分D104和冷高分D121液相物料分别通过调节阀FV1201和FV1203进入稳定塔,因前者高分容器的操作压力在2.73,2.64 MPa,后者的稳定塔顶操作压力在0.75 MPa,因调节阀故障液位拉空失灵时,存在高压氢气进入稳定塔的隐患,建议液位调节设置低低联锁,增加系统本质安全可靠度。如图5粗线部分,采用双路并联调节方式,可消除调节阀故障时副线阀调节流量不易,液位难以控制问题。
2)循环氢压缩机入口分液罐设置液位测量及液位高高报警仪表,现场为手动切液,无自动控制措施,建议增加调节阀,实现自动控制。
3)冷产物气液分离罐D121设置界位测量控制仪表,因该罐操作压力较高,切水后路压力较低,前后压差大,建议增设高、低界位报警,便于操作监控。
4)稳定塔顶回流罐D201设置界位测量控制仪表,建议增设高、低界位报警,便于操作监控。
5)稳定塔C201设置塔底液位测量控制仪表,已设置有低界位报警,建议再增设高液位报警,便于操作监控。
4.4 操作优化建议
1)稳定塔顶回流罐D201气相线上设置有开工垫压氮气线,作为装置气密、吹扫、置换时使用。当装置具备进油条件时,需要开通低压放火炬线,对予稳定塔系统进行升压至0.75 MPa操作。结合装置流程情况,建议采用高压燃料气管网倒收瓦斯进行初步升压,压力不足时再用氮气升压。
2)稳定塔顶回流罐D201至塔顶回流泵入口管线,设置远程紧急切断阀,异常或紧急情况下该阀门关闭后,稳定塔顶回流中断,塔顶回流罐D201液位会急剧升高,操作上建议完善应急情况下的现场应对处置措施,防止产生次生事故。
3)稳定塔C201塔底温度低时,油气易携带液化轻烃组分进入罐区浮顶油罐,轻组分压力低时大量挥发,易诱发事故。建议完善操作规程,开工阶段制定防止由于稳定塔底温度低汽油携带轻烃的控制手段,严格控制好工艺指标。如果开工阶段操作不稳定,发生上述情况时,及时与生产调度联系,利用罐区污油闪蒸系统消除安全隐患。
4)控制装置进料质量,采用上游装置直供方式,减少原料罐区储存氧化产生胶质对换热器传热效果的影响。
参考文献
[1]刘传琴.S Zorb超低硫清洁汽油生产新技术[J].炼油技术与工程,2013,43(4):5-9.
[2]徐钢,张海峰,刘跃.HAZOP分析指南[M].北京:中国石化出版社,2008:5—10.
[3]胡跃梁,孙启明.S Zorb吸附脱硫装置运行过程中存在问题分析及应对措施[J].石油炼制与化工,2013,44(7):69-72.
反应单元 篇2
一，教学目标
1.知识目标：
学会用pH试纸测溶液的酸碱度；能用所学的知识和方法去测试一些物质的pH。
2.能力目标：
通过对各种操作的比较及对测试数据的分析，建立正确的测试和读数方法。
3.情感态度与价值观目标： 让学生自主测试，拓展活动的空间，培养尊重事实的观念和关注生活、关注社会的意识。二，教学重点
1.酸碱之间的中和反应
2.用pH试纸检验溶液的酸碱度
三，教学难点
中和反应的探究过程
四，教学准备
药品：稀硫酸、稀盐酸、蒸馏水、氢氧化钠溶液、pH试纸、醋、食盐水、NaCl溶液、CuSO4 溶液、NaCO3溶液
仪器：烧杯、玻璃棒、点滴板、胶头滴管
五，教学方法
观察、分析、归纳、联系生活、活动实践
六，课时安排
2课时
七，教学内容
第一课时 【引入】 我们学习了酸碱的化学性质，知道它们能与一些物质发生化学反应。如果我们把酸和碱放在一起，它们会发生化学反应吗？
【实验10-9】在滴有酚酞的氢氧化钠溶液逐滴加入盐酸
→NaOH 和HCl 发生了化学反应
NaOH + HCl ==NaCl + H2O
【看图10-13，理解NaOH 和HCl反应的实质】
其他的酸和碱也能发生类似的反应，如： NaOH + HNO3 ==NaNO3 + H2OCa(OH)2 + 2HCl ==CaCl2 +H2O一，中和反应
1.定义：酸和碱反应生成盐和水的反应，叫做中和反应。实质：H+和OH-反应生成水。
2.盐：由金属离子和酸根离子构成的化合物。
【阅读P59—60，回答中和反应的应用】 二，中和反应在实际中的应用
1.改变土壤的酸碱性
2.处理工厂的废水
2.用于医药
【课堂小结，作业】
板书设计
课题2 酸和碱之间会发生什么反应
一，中和反应
1.定义
2.盐
二，中和反应在实际中的应用
1.改变土壤的酸碱性
2.处理工厂的废水
反应单元 篇3
火灾爆炸危险指数评价法通过对工艺装置中物料的实际潜在的火灾、爆炸和反应性危险以及控制、预防等措施进行定量评价,从而得到工艺装置实际火灾爆炸危险程度。以下根据道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法(七版)对粗苯加氢反应单元进行风险评价[1],认识该单元的危险程度,并对进一步提高安全生产管理水平提出改进意见。
1 火灾、爆炸危险性分析
1.1 确定评价单元
反应单元中的预蒸发器、预反应器、加热炉、主反应器、冷却器之间没有阀门和中间泵,即没有任何有效隔离,在这一系列设备中工艺压力基本一致,约28 kg/cm2。因此取以上一系列设备作为一个评价工艺单元进行火灾、爆炸危险性分析。
1.2 选取物质系数MF
在本单元中,主要的危险物质是氢气和苯。在气相物料中氢气所占比例约为90%(体积比),苯所占比例约为10%。按照混合物的物质系数选取办法,由于氢气组分比例大而且物质系数大,因此取氢气的物质系数为本单元的物质系数。
1.3 单元工艺危险系数(F3)
1.3.1 一般工艺危险系数(F1)
基本系数:1.00。
放热反应:系数范围为0.3~1.25。粗苯加氢反应属于轻微放热反应,故系数取0.3。
物料处理与输送:系数范围为0.25~1.25。本系统不属于贮运单元系统,故不取系数。
封闭单元或室内单元:系数范围为0.25~0.90。本单元不属于封闭单元或室内单元,故不取系数。
排放和泄漏控制:系数范围为0.25~0.50。该单元周围设有围堰防止泄露液流到其它区域,故系数取0.50。
通道:系数范围0.20~0.35。装置区周围设有环形通道,通道有两处出口至公路,故不取系数。
通过计算以上基本系数和所有选取系数之和,可得出一般工艺危险系数F1=1.8。
1.3.2 特殊工艺危险系数(F2)
基本系数:1.00。
毒性介质:系数为0.2×NH,苯的NH较大,NH=2,故系数为0.40。
负压操作:系数为0.50。本单元不属于负压操作,故不取系数。
燃烧范围或其附近的操作:系数范围为0.30~0.80。在该单元中,如果装置失灵或仪表失灵,有可能发生燃烧,故系数取0.30。
粉尘爆炸:系数范围为0.25~2.00。本反应单元不存在粉尘,故不取系数。
压力: 本反应单元的工作压力X为28 kg/cm2,即398 lb/in2。根据公式计算,操作压力系数:
Y=0.16109+1.61503(X/1000)-1.42879(X/1000)2+0.5172(X/1000)3=0.61
安全阀的释放设定压力是32 kg/cm2,即设定压力系数为0.65。
所以实际系数=0.61×(0.61/0.65)=0.57。
低温:系数范围为0.20~0.30。本反应单元不属于低温,故不取系数。
易燃及不稳定物质的量:在本评价单元中有苯和氢气两种物质,苯的存储量约为21 t,氢气的存储量为0.5 t。这两种物质的总能量值为0.89×109 Btu。根据公式计算:
lgY=0.17179+0.42988(lgX)-0.37244(lgX)2+0.17712(lgX)3-0.029984(lgX)4=0.149,系数为1.41。
腐蚀:系数范围0.10~0.75。经过反应后,产物中有硫化氢,氢气和硫化氢均对设备有腐蚀作用,设备和管道材质均选用了抗氢和抗硫化氢腐蚀较好的材质。年腐蚀速率大于0.127 mm小于0.254 mm,故取系数为0.20。
泄露:系数范围为0.10~1.50。在设备管道的法兰连接处可能会发生一般的泄漏,系数取0.30。
明火设备的使用:系数根据距离确定。本反应单元存在明火设备-加热炉,用于物料进入主反应器的进一步加热,取系数为1.00。
热油交换系统:系数范围为0.15~1.15。本反应单元没有热油交换系统,故不取系数。
转动设备:本反应单元无中间泵,故不取系数。
通过计算以上基本系数与所有选取系数之和,可得出特殊工艺危险系数F2=5.18。
1.3.3 单元危险系数计算(F3)
单元危险系数 F3=F1×F2=1.8×5.18=9.324
由于F3的最大值取8.0,因此本单元危险系数F3取8.0。
1.4 火灾爆炸指数F&EI计算
火灾爆炸指数F&EI是评价单元潜在火灾爆炸危险性的数学量度。其值越大,危险性越高。不同F&EI值对应不同的危险等级:1~60为最轻;61~96为较轻;97~127为中等;128~158为很大,大于159 V为非常大。
本评价单元F&EI=F3×MF=8.0×21=168
1.5 安全措施补偿系数
1.5.1 工艺控制补偿系数(C1)
应急电源:系数0.98。该生产工艺中的仪表电源、控制仪表均配置有UPS不间断电源,且能从正常状态自动切换到应急状态。现场所有生产装置供电采用双重电源供电。故系数取0.98。
冷却:系数0.97~0.99。本评价单元无冷却系统,故不取系数。
抑爆:系数0.84~0.98。本评价单元没有设计抑爆装置,配备有安全阀和紧急排放口等常规超压释放装置,故不考虑补偿系数。
紧急停车装置:系数0.96~0.99。当反应器超温、超压可联锁停车,另外本评价单元设置有与DCS控制系统独立的ESD系统,补偿系数取0.98。
计算机控制:系数0.93~0.99。该生产中设有DCS集散控制系统,该系统关键数据输入卡采用了冗余技术,故系数取0.93。
惰性气体保护:系数0.94~0.96。本系统没有采用惰性气体保护,故不取系数。
操作指南或操作规程:系数0.91~0.99。本系统有完整的操作规程,内容全面并专门编制了应急方案,故取系数为0.91。
活性化学物质检查:系数0.91~0.98。氢气和苯都是常用的化学物质,有详细的物理化学性质数据,并且将该部分内容列入了操作规程,故取系数为0.91。
其他工艺过程危险分析:系数0.91~0.98。根据公司安全管理要求,按照检查表定期对装置进行检查,工艺参数、工艺设备等实施变更管理,故系数取0.98。
通过计算,C1=0.725。
2.5.2 物质隔离补偿系数(C2)
远距离控制阀:系数为0.96~0.98。本单元装有远程紧急切断阀,在紧急状况下,可将本系统与其他连接系统紧急切断隔离,故取系数为0.98。
备用泄漏装置:系数为0.96~0.98。在紧急状况下本反应单元有专门的紧急泄放管道将系统内物料送至火炬燃烧,故取系数为0.98。
排放系统:系数为0.91~0.97。装置周围有排放沟以及围堰,并能容纳本单元的泄漏物和消防水,故取系数为0.91。
联锁系统:系数0.98。本反应控制系统可实现超温超压联锁停车,故取系数为0.98。
通过计算,C2=0.856。
1.5.3 防火措施补偿系数(C3)
泄漏检测装置:系数0.94~0.98。本单元安装了检测煤气和苯蒸气的可燃气体报警器,但只能报警和确定危险范围,故系数取0.98。
钢质结构: 系数0.95~0.98。本单元采用钢质结构,涂覆高度大于5 m而小于10 m,故系数取0.97。
消防水供应:系数0.94~0.97。 本装置有单独的消防供应系统,消防水系统设计有稳高压装置,系统给水压力不小于0.85 MPa。消防水系统为双电源供电,专门的消防水池能保证最大需水量供应4 h,故取系数为0.94。
特殊系统:系数0.91。本单元无二氧化碳、卤代烷灭火及探测器等,故不取系数。
喷洒系统:0.74~0.97。本单元未设喷洒系统,故不取系数。
水幕:0.97~0.98。本单元未设置水幕,故不取系数。
泡沫装置:0.92~0.97。本单元未设置泡沫装置,故不取系数。
手提式灭火器/水枪:系数0.93~0.98。周围配备了与火灾危险相适应的手提式或移动式灭火器,并且周围设置有水炮故取系数为0.97。
电缆保护:系数为0.94~0.98。本单元仪表和电缆采用钢板金属罩保护,但没有设计喷水装置,也没有喷涂防火涂料,故不取系数。
通过计算,C3=0.866。
1.5.4 安全措施补偿系数计算(C)C=C1×C2×C3=0.725×0.856×0.866=0.537
2 评价结论
本评价单元固有危险程度非常大,但经过安全措施补偿后,实际火灾、爆炸指数为168×0.537=90.2,为较轻级。说明在采取安全措施后,危险等级降低,达到可以接受的程度。当然,在生产过程中,必须加强安全管理,采取严格的安全防护措施,并确保安全措施有效,才能保证生产的安全运行。在确保安全措施方面应注意以下几个方面:
(1)由于硫化氢和氢气的存在,设备管道选用含镍高的钢材。本单元根据反应的进行选用了不同的含镍材质应对氢和硫化氢的腐蚀。在以后的运行维护中要保证材质的正确应用,选材材质的更换应经过严格的评审[2,3]。
(2)尽量减少装置的开停车次数,尽量避免非计划紧急停车。停车时严格执行装置停车程序,停车冷却速度不能过快,减少设备管道发生氢脆损伤[3]。
(3)定期对压力管道和压力容器进行检查检验,防止由于设备管道泄漏造成事故的发生。
(4)粗苯原料主要由苯、甲苯、二甲苯等苯族烃组成,还含有不饱和化合物极少量硫、氮的化合物。其中各组分的含量因配煤质量和组成及炼焦工艺条件的不同而有较大波动,这样会引起加氢反应温度出现大的波动,为保证加氢反应的稳定,应加强对原料的检验[4]。
(5)加强装置安全设施和消防设施的管理,对安全消防设施要及时维护保养,确保始终保持完好。
摘要：采用道化学公司的火灾、爆炸危险指数方法对年处理20万t粗苯的加氢反应单元的潜在火灾、爆炸和反应性危险进行评价分析并提出预防措施。
关键词：粗苯加氢反应单元,火灾、爆炸危险指数,预防措施
参考文献
[1]刘康,刘成江,等.安全评价师[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2010:146-163.
[2]李立权.加氢裂化装置操作指南[M].北京:中国石化出版社,2005:324-329.
[3]崔克清,陈宝智,等.安全工程大辞典[M].北京:化学工业出版社,1995:403-404.