道化学法在沸腾床渣油加氢示范装置安全评价中的应用

朱红伟，葛海龙，孙 冰，姜 杰，石 宁

(1.中国石化安全工程研究院，山东青岛 266071

道化学法在沸腾床渣油加氢示范装置安全评价中的应用

朱红伟1，葛海龙2，孙 冰1，姜 杰1，石 宁1

(1.中国石化安全工程研究院，山东青岛266071

2.中国石化抚顺石油化工研究院，辽宁抚顺113001)

运用美国道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法对渣油沸腾床加氢示范装置进行安全评价，识别装置固有的风险，以便为更大规模工业级装置的设计和建造提供建议，为安全管理提供科学依据。

道化学指数 火灾爆炸 渣油加氢 安全评价 安全管理

原油尤其是重质油的深度加工利用技术越来越受到研究者们的关注。目前对于渣油的处理主要有2种方法：脱碳和加氢，加氢工艺发展较为迅速也是以后重点发展的方向[1-3]。2005年中国石化抚顺石油化工研究院联合相关单位开发了具有自主知识产权的STRONG沸腾床渣油加氢技术[4-6]。目前已在中国石化金陵分公司建成5×104t/a工业示范装置，进行工业应用实验。

渣油加氢工艺复杂且大型转动设备多，与其他加氢炼油装置相比，具有温度高、压力高、操作条件苛刻的特殊性，使得装置各个单元的固有危险性也较高。一旦发生事故，会造成巨大的人员伤亡和财产损失[7]。利用道化学火灾爆炸指数评价法对STRONG新技术的加氢示范装置进行安全评估，定量其危险性，可以为后续工业装置的建造以及运行提供良好的建议和指导[8]。

1 STRONG技术加氢装置工艺概况

STRONG技术加氢装置以减压渣油为原料，减压渣油与氢气混合后进入加热炉，加热至预定温度后进入反应器。反应器反应压力为15 MPa左右，反应温度为420 ℃左右。在反应器上部经三相分离器分离，分离出的气体和液体进入闪蒸罐，再经脱H2S汽提塔、分馏塔、减压塔得到不同的产品。其工艺流程如图1所示。

2 道化学火灾、爆炸危险性评价

2.1 评价内容和过程

2.1.1工艺单元划分

根据沸腾床渣油加氢装置的工艺流程以及平面布置，将该装置划分为8个评价单元。

2.1.2确定各单元危险物质及物质系数(MF)

结合STRONG加氢工艺，确定了以上8个评价单元的危险物质并确定MF(表1)。

2.1.3确定一般工艺危险系数F1(表2)

2.1.4确定特殊工艺危险系数F2(表3)

图1 渣油加氢工艺流程

表1 各评价单元危险物质及物质系数

表2 评价单元一般工艺危险系数F1

表3 评价单元特殊工艺危险系数F2

2.1.5确定单元危险系数F3及火灾、爆炸危险指数F&EI

F1和F2的乘积即为F3，然后将F3与MF相乘求得火灾爆炸危险指数。各单元火灾爆炸危险指数及危险等级的划分如表4所示。

2.1.6安全措施补偿系数

道化学中将安全控制措施分为3类：工艺控制、物质隔离以及防火措施，其补偿系数分别定义为C1，C2，C3，安全补偿系数C=C1×C2×C3各单元的安全补偿系数及补偿后的F&EI值如表5所示。

表4 评价单元F&EI及危险等级

表5 各单元安全措施补偿系数及补偿后的F&EI

2.2 评价结果与分析

a)由表4可知，该装置中加氢反应器危险等级为一级，危险性最大；分馏塔次之，危险等级为很大；脱H2S汽提塔危险等级属于很大；加热炉危险等级属于中等；渣油缓冲罐、减压塔以及催化剂排出罐等危险性较低。在各单元“易燃和不稳定物质的数量”取值时，由于本装置规模较小，经计算后取值较小或近似为0。但对于后续更大规模装置来说，此项取值会增大，直接影响F2值的大小，提高各单元的危险等级。

b)经安全措施补偿后，8个单元的F&EI值明显减小，危险等级明显下降。加氢反应器和分馏塔危险等级降为“较轻”，其余各单元危险等级降为最低级“最轻”。装置整体风险明显降低。在安全措施补偿系数中，安全操作规程、活性化学物质检查、各联锁装置、特殊系统(本装置主要为各类探测器)以及消防设施对于安全补偿系数贡献较大，是降低危险的主要手段。因此在现有装置和后续装置的建造中要按照相关法律要求，完善相关安全措施，降低装置的风险等级。

3 安全措施建议

a)依托企业文化，建立相关的安全生产教育体系，加强安全培训，提高管理人员和操作人员的知识水平和安全意识。

b)加强工艺流程安全控制，保证装置在正常范围内运行，通过其他安全分析手段，确定安全控制边界条件，从本质化安全的角度整体考虑装置安全问题。制订完善的操作规程和事故应急处理预案，日常加强培训并不定期进行事故演习，切实提高操作人员的水平。

c)加强设备管理，针对STRONG工艺特殊性尤其是根据特殊部位的使用特点和要求选择合适相关设备，制订并实施严格的维护保养制度，保证设备处于良好运行状态，减少故障，合理增加联锁设置。

d)合理设置可燃气体报警仪和火焰探测器，重视消防设施的建造和投入，根据工艺合理设置不同类型的消防设施，重视远距离控制消防设施的建造。

e)对以前加氢事故等进行分析，总结问题，杜绝相同事故的发生。

4 结语

利用道化学火灾、爆炸危险指数评价法对5×104t/a渣油沸腾床加氢工业示范装置进行了安全评价，通过赋值计算识别出了主要单元的危险点，得出了主要单元的危险等级，为降低工业示范装置的危险和完善安全管理提供数据支撑，同时也为后续百万吨的装置建造提出建议。

[1] 方向晨. 国内外渣油加氢处理技术发展现状及分析[J]. 化工进展, 2011,30(1):95-104.

[2] 李浩, 范传宏, 刘凯祥. 渣油加氢工艺及工程技术探讨[J]. 石油炼制与化工, 2012(06):31-39.

[3] 石亚华, 李家栋, 戴立顺. 渣油加工技术的研究 Ⅲ.渣油加工方案及技术经济性的研究[J]. 石油炼制与化工, 2007(03):1-4.

[4] 李立权, 方向晨, 高跃, 等. 工业示范装置沸腾床渣油加氢技术STRONG的工程开发[J]. 炼油技术与工程, 2014(06):13-17.

[5] 杨涛, 方向晨, 蒋立敬, 等. STRONG沸腾床渣油加氢工艺研究[J]. 石油学报(石油加工), 2010(S1):33-36.

[6] 孙素华, 王刚, 方向晨, 等. STRONG沸腾床渣油加氢催化剂研究及工业放大[J]. 炼油技术与工程, 2011(12):26-30.

[7] 孙强. 炼化企业加氢装置综合安全评价[D].青岛: 中国石油大学 (华东)，2012.

[8] Gupta JP, Khemani G, Mannan MS. Calculation of Fire and Explosion Index (F&EI) value for the Dow Guide taking credit for the loss control measures[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries， 2003,16(4):235-241.

ApplicationofDowMethodintheSafetyEvalutionofEbullatedBedResidueOilHydrotreatingDemonstrationUnits

Zhu Hongwei1，Ge Hailong2，Sun Bing1，Jang Jie1，Shi Ning1

(1.SINOPEC Research Institute of Safety Engineering, Shandong, Qingdao 266071 2.SINOPEC Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Liaoning Fushun 113001)

The DOW Fire&Explosion Index has been used to quantitatively evaluate the safety level of the residue ebullated bed hydrogenation demonstration device and to identify existing risks, providing advices for the design and construction of larger scale unit and the development of its safety management system.

Dow Index；fire explosion；residue hydroprocessing；safety assessment；safety management

2016-09-09

朱红伟，助理工程师，2015年毕业于中国石油大学(华东)化学工程学院化学工程专业，现在中国石化安全工程研究院从事化工过程安全方面的工作。