轻烃改质管线泄漏的风险分析与对策

西团结，王殿明，李 宁，徐金文

(中国化工集团正和集团股份有限公司，山东 东营 257342)

生产高辛烷值汽油的碳四加工工艺主要有碳四聚合形成聚合物(如聚异丁烯)、碳四加甲醇生产甲基叔丁基醚、烷基化、芳构化等[1-3]。由于装置中存在高温高压的危险化学品，因此危险化学品的泄露是风险评价人员关注的重点。陆剑波[4]等人利用定量风险的检验(RBI)技术对芳构化工艺进行风险评估，张丽等[5]人对碳四综合利用项目进行职业病危害控制效果评价，采取的职业病防护设施基本有效，但在相关措施和管理上还需进一步完善。本文利用ALOHA软件分析了管线法兰泄漏的场景，研究了常发生泄漏点处于管线法兰泄漏处时的危险分析。

1 工艺简介

本文中的轻烃改质工艺是常见的碳四组分芳构化工艺，该工艺是采用加氢焦化石脑油与醚后碳四反应的非临氢改质技术，产品是高辛烷值汽油组分。轻烃改质工艺技术是以一定比例的轻石脑油和醚后碳四为原料，经过碳四烯烃脱氢环化、选择性裂解、异构化、芳构化脱氢等一系列复杂反应，达到提高汽油辛烷值的目的。本装置工艺部分主要由反应部分、吸收解吸、汽油稳定、催化剂再生部分及相应配套公用工程等五部分组成。装置中风险主要是管线、法兰、容器、换热设备等的泄漏，而管线或法兰的泄漏是该装置中的重点泄漏监控部位。

2 分析对象及参数

本文分析研究的对象为反应产物/混合碳四换热器，它是反应器底部流出产物和混合碳四原料来料之间进行换热的设备。由于存在较大的冷热温差变化，加上反应器中流出管线内压力较高(一般在1.5～1.7MPa)，容易发生泄漏等风险。

ALOHA软件的输入参数如下：

(1)地理位置数据：北纬N37°08′、东经E118°25′，海拔7m。

(2)建筑类型：包括密闭空间、周围无建筑物的敞开空间。

(3)日期时间：设定模拟时间为系统时间。

(4)介质选择：选择要研究的化学物质和数据。

物质名称： BUTANE，分子量：58.12 g/mol。

AEGL-1(60min):5500 ppm

AEGL-2(60min):17000 ppm

AEGL-3(60min):53000 ppm

(5)气象条件：包括风速、大气压、云层覆盖率、地面温度等。

风速3.4m/s、WNW、open country、partly cloudy、室外温度8℃、湿度中。

(6)泄漏装置设置：包括容器类型、尺寸、充装量、泄漏尺寸等。

管线DN150、管长30m、管线内介质温度315℃、压力1.7MPA。

(7)计算选项：选择泄漏类型，包括高斯扩散、重气体扩散等；本文选择重气体扩散。

3 计算结果和分析

本文借助ALOHA软件分别计算了在外界风速为3.4m/s等前提条件不变的情况下，在换热管线DN150、管长30m 管线内介质压力为1.7MPa，温度为315℃时，出现泄露后场景的后果分析。

3.1 毒气扩散影响

如果泄露不计算发生着火的情况，仅计算毒气扩散时的影响。毒气区域如图1所示，根据ALOHA模式的结果来看，有毒区域为泄漏点下方向39m内、较危险区域为39～77m，一般危险距离为77～157m，安全距离为157m以外。

图1 泄露后毒气扩散影响

3.2 蒸汽云易燃影响

如果管线发生泄露，极易形成蒸汽云。计算发生着火的容易发生燃烧区域。如图2所示，根据ALOHA模式的结果来看，极易发生燃烧的区域在泄漏点下风向最远距离为150m、较危险区域为150～479m。

图2 泄露后易燃烧区域分布

图3 泄露后热辐射危险区域

3.3 喷射火热辐射影响

如果管线发生泄露，立即燃烧，形成喷射火，计算发生喷射火的情况热辐射影响的区域。如图2所示，根据ALOHA模式的结果来看，热辐射危险区域最严重的为泄漏点下方向48m内的、较危险区域为48～67m，一般危险距离为67～104m。

4 应急处置

4.1 机械完整性管理

因该项目主要物料是轻油、碳四等易燃危险化学品，当出现泄露时，排放而导致易燃气体逸出或者空气渗入容器内，遇到火源就很容易发生燃烧和爆炸，因此必须预防介质出现泄露。设备、容器及机泵上的压力表，必须定期检查，正常操作中必须时刻注意温度、压力的变化，严防超温、超压。注意设备的维护保养，定期进行巡检，防止因设备腐蚀而引起可燃气体泄漏。装置内不许向污水井排放燃料气、汽油等易燃易爆物。增设安全仪表系统(SIS)和紧急切断阀；在可燃气体管道上装有阻火器，防止发生回火。

4.2 事故应急处置

出现泄漏后的事故现象一般出现火光，如果剧烈则有爆炸声音。通过室内DCS监控和室外定期巡检及时发现。当容器、冷换设备等发生泄漏时，立即采取切断着火设备与其他系统的联系(一般是阀门)，并将该设备由安全阀副线泄压。用消防水掩护附近的其他设备，防止其超温、超压后再次发生爆炸，使次生事故扩大。

打火警电话，报告着火部位和详细情况。由专人立即通知车间、生产部门、安全部门。在消防车未到之前，立即用附近的消防蒸汽和干粉灭火器灭火。为了扑灭初始燃烧的火焰，手提式灭火器应放置在明显位置，选用化学干粉剂；消防水应有效地保持靠近火源的容器使之冷却，火灾报警按钮操作台必须安装在装置周围的重要场地。火势控制不住时，听从指挥，组织人员撤离。

5 结论

轻烃改质工艺是碳四组分综合利用的一项技术，本文通过利用ALOHA软件分析了管线法兰泄漏的毒气扩散、蒸汽云易燃、喷射火热辐射等不同场景，并针对危险距离进行危险分析，最后给出了设备完整性和事故应急处置的要点，为装置的安全平稳运行提供了应急预防和可靠保障。