甲醇氢氯化制甲烷氯衍生物安全设计Word文件下载.docx
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石墨
4
硫酸干燥塔
碳钢衬胶
5
冷却塔
6
循环塔
7
氯甲烷精馏塔
8
氯甲烷共沸塔
9
氯仿精馏塔
10
氯仿共沸塔
11
四氯化碳精馏塔
12
四氯化碳共沸塔
13
有机物汽提塔
14
氯气尾气洗涤塔
玻璃钢
15
酸冷凝器
16
氯甲烷冷凝器
合金
17
尾气冷凝器
18
一级冷凝器
19
二级冷凝器
20
再循环塔再沸器
1.1.4氯甲烷物理性质[1]
表1-2氯甲烷物理性质
名称
一氯甲烷
二氯甲烷
氯仿
四氯化碳
分子式
摩尔质量
293K下蒸汽压,kPa
常压沸点,℃
密度,g/cm3
293K下粘度,103Pa·
s
气化热,J/g
临界压力,MPa
临界温度,℃
熔点,℃3
CH3Cl
50.49
489.6
-23.8
0.920
0.244
428.8
6.68
143
-97.6
CH2Cl2
84.94
46.7
39.8
1.326
0.425
329.3
6.17
245
-96.7
CHCl3
119.39
21.2
61.2
1.489
0.570
248.1
5.45
263
-63.5
CCl4
153.84
12.3
76.5
1.594
0.969
195.8
4.56
283
22.9
导热系数kJ/(h·
m2·
K)
293K液体
1.901
1.881
1.535
1.396
气体
0.0993
0.0895
0.0930
0.0836
爆炸极限,(体积)%
上限
17.2
——
下限
8.1
298K的溶解度
氯甲烷在水中
0.74
1.32
0.79
0.08
水在氯甲烷中
0.285
0.198
0.097
0.013
比热,J/(g·
℃)
1.172
0.979
0.858
常压气体
0.833
0.648
0.594
0.552
1.1.5生产工艺参数[3]
设计压力:
0.6Mp
设计温度:
180℃
介质组成:
甲醇、氯化氢、氯甲烷、氯化锌等
材质:
搪玻璃
内直径:
3000mm
筒体长度:
4400mm
1.2安全概述[3]
1.2.1生产过程中危险及有害因素分析
本项目的生产工艺特点,决定了在生产过程中存在着一些潜在的危险。
在整个生产操作过程中,存在着高温、易燃、易爆、液氯泄露、易中毒等危险因素,各类事故发生率比较高,尤其是火灾、爆炸、液氯泄漏和特种设备事故经常发生。
另外也存在灼伤、噪音危害、高温中暑等职业性危害。
火灾、爆炸危险
甲醇是无色、透明、高度挥发、易燃液体。
略有酒精气味。
分子式
C-H4-O。
分子量32.04。
相对密度0.792(20/4℃)。
熔点-97.8℃。
沸点64.5℃。
闪点
12.22℃。
自燃点463.89℃。
蒸气密度
1.11。
蒸气压
13.33KPa(100mmHg
21.2℃)。
蒸气与空气混合物爆炸下限
6~36.5
%
。
能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶。
遇热、明火或氧化剂易着火。
灼伤危险
在甲烷氯化物生产中多可引起灼伤的物质。
a甲烷氯化物生产过程会产生酸碱,都具有强烈的腐蚀性,这类物质如果溅到皮肤上,很快会使皮肤组织受到损坏,造成化学性灼伤。
b对高温设备进行检修时,注意安全动火,以免发生火灾爆炸事故或烫伤事故。
电危害
a触电危害
若电气设备发生事故或电气设备安装不规范,缺少接地或接零,或接地接零损坏失效,会发生触电伤害事故。
沿墙壁敷设或沿地面铺设的临时线路无保护套管或绝缘损坏,接触人体会发生触电事故。
由于在检修和排除故障中违章作业、误操作,以及电器本身缺陷或绝缘损坏、线头外露等未能及时发现和整改等原因,可能造成触电事故的发生。
b静电危害
氢气属于易燃气体,在输送过程中易产生静电,如过工艺管线的阀门、法兰连接处未用金属线跨接、工艺设备未设置静电接地装置或设置的跨接金属线、静电接地设施失效,生产过程中很容易积聚静电,继而造成静电放电引燃泄漏的易燃物质,引发火灾、爆炸事故。
c
雷电危害
装置内设备未设置防雷接地或设置的防雷接地设施失去效用,雷雨天气容易发生雷击事故,致使人员遭受雷电伤害或引发火灾、爆炸事故。
机械伤害
生产装置中有泵电机等转动设备,人体触及这些设备的转动机件,可能造成机械伤人事故。
当转动部分缺少护栏、护罩时,操作、擦洗时职工触及可能发生撞击、衣物或长发被缠绕而造成伤害。
噪音危害
生产装置中泵类电机等转动设备产生机械噪音,长时间在附近操作,会产生噪音伤害在噪声较大的岗位,操作工人须带耳套以降低噪声危害。
高空坠落
设备顶部、操作平台未设置盘梯扶手、防护栏或设置的盘梯扶手、防护栏杆由于日久失修、损坏或长时间腐蚀失去应有的防护作用,作业人员登高作业时如疏忽大意或其他原因可能发生高空坠落事故。
高空落物打击
生产装置中设有平台、爬梯等,职工在操作及检修交叉作业中,有受到高空落物打击的危险。
1.3第一章小结
介绍了甲醇氢氯化制甲烷氯衍生物流程,设备种类,物料性质,还有对生产安全状况进行了概述。
2定性分析
2.1系统方法的选择
2.1.1可操作性研究的特点
(1)它是从生产系统中的工艺状态参数出发来研究系统中的偏差,运用启发性引导词来研究因温度、压力、流量等状态参数的变动可能引起的各种故障的原因、存在的危险以及采取的对策。
(2)它是故障类型及影响分析的发展。
(3)可操作性研究方法,不需要有可靠性工程的专业知识,因而很易撑握。
(4)研究的状态参数正是操作人员控制的指标,针对性强,利于提高安全操作能力。
(5)研究结果既可用于设计的评价,又可用于操作评价,既可用来编制、完善安全规程,又可作为可操作的安全教育材料。
2.1.2选择理由
(1)可操作性研究方法,不需要有可靠性工程的专业知识,因而很易撑握。
(2)可以吸收有操作经验和管理经验的人员共同参加,会收到很好的效果。
(3)研究结果既可用于设计的评价,又可用于操作评价,既可用来编制、完善安全规程,又可作为可操作的安全教育材料。
2.2分析过程
2.2.1关键词定义表
表2-1关键词定义表
(一)
关键词
意义
说明
空白
设计与操作所要求的事件完全没有发生
没有物料输入,流量为零
过量
与标准值比较,数量增加
流量或压力过大
减量
与标准值比较,数量减少
流量或压力减少
部分
只完成功能的一部分
物料输送过程中的某种成分消失或
仅输送一部分
伴随
在完成预定功能的同时,伴随多余的事件发生
物料输送过程中发生组分及相的变化
相逆
出现与设计和操作相反的事件
发生反向输送
异常
出现与设计和操作要求不相干的事件
异常事件发生
表2-2关键词定义表
(二)
否
对标准值的完
全否定
完全没有完成规定功能,什么都没有发生
多
数量增多
包括:
数量的多与少,性质的好与坏,完成功能程序的高与低
少
数量减少
而且
质的增多
完成规定功能,但有其他事件发生,如增加过程,组分变多
质的减少
仅实现部分功能,有的功能没有实现
相反
逻辑上与规定
功能相反
对于过程:
反向流动、逆反应、程序颠倒
对于物料:
用催化剂还是抑制剂
其他
其他运行状况
其他无聊和其他状态、其他过程、不适宜的运动过程、
不希望的物理过程等
偏差
可能原因
结果
修正措施
塔釜
压力不足
①精馏塔筒壁漏气
②没有关闭泄压阀
③与法兰连接处不严密
④压力表失灵
高温液体喷出伤人
1开车前确保法兰连接正常,各个阀门在正常开闭位置
2开车前一定要进行气密试验
3压力表必须做到灵敏可靠,装备齐全、可靠
压力过大
①冷凝器故障
②再沸器故障
③压力表失灵
精馏塔发生爆炸
1例行维护要仔细
2压力表必须做到灵敏可靠,装备齐全、可靠
地震、
雷电
自然灾害
危及设备和人身安全
1蒸馏厂房应根据标准按相应的地震烈度设计
2高层建筑物的屋顶、烟囱顶部分应设置避雷带,使需要保护的建筑物均在保护之内
3控制室要防止感应电和雷电波侵入
2.2.2各系统的危险性与可操作性研究
表2-3精馏塔危险性与可操作性研究
表2-4压缩机危险性与可操作性研究
精馏塔没
有进料
1活塞杆断裂
2压缩机燃烧和爆炸
造成员工伤亡
1注意定期检修压缩机,重点查看曲轴损毁情况
2加强压缩机的散热
3压缩机周围安装隔离护栏
过量
精馏塔
进料过多
①压缩机速度过快
压缩机过热,
烫伤工人
①注意定期检修压缩机,重点查看曲轴损毁情况
②加强压缩机的散热
③压缩机周围安装隔离护栏
4压缩机厂房应根据标准按相应的地震烈度设计
5高层建筑物的屋顶、烟囱顶部分应设置避雷带,使需要保护的建筑物均在保护之内
6控制室要防止感应电和雷电波侵入
表2-5气提塔危险性与可操作性研究
塔内压
力过大
1过热器失灵
2再沸器失灵
气提塔发生爆炸
力不足
①气提塔筒壁漏气
①高温液体喷出
伤人
②有毒气体泄漏
毒害工人
1气提塔厂房应根据标准按相应的地震烈度设计
表2-6氢氯化反应器危险性与可操作性研究
减量
力过高
1进料速度过快
2搅拌杖失灵
1氢氯化反应器
发生爆炸
2氢氯化反应器
过热
3进料阀必须安全可控,设置备用阀
1氢氯化反应器厂房应根据标准按相应的地震烈度设计
表2-7氯化器危险性与可操作性研究
有毒气体泄漏
①进料速度过快
②搅拌杖失灵
氯化器发生爆炸
1氯化反应器厂房应根据标准按相应的地震烈度设计
表2-8管道危险性与可操作性研究
部分
管道泄漏
1管道破裂
2法兰连接处不紧密
物料泄漏
1安装检测
装置,发现
泄漏自动报警
2法兰连接处要
经常检测是否
泄漏
没有
没有流量
1储罐中无料
2流量计故障(指示偏离〉
3操作者调节物料量为零
4阀门故障而关闭
5管线堵塞
6管线泄漏或破裂
反应釜中氯化氢
过量而挥发
到工作区域
1定期维修和
检查阀门
2定期维护流
量计
3安装检测器
和报警器
4安装流量监
控报警、紧急
停车系统
⑤工作区域通风
5采用封闭式
储罐
流量大
1阔门故障
2流量计故障(指示偏低)
3操作者调节物料量过大
①生成不需要
的物质
②储罐液位过高
①定期维护和
②定期维护
流量计
③安装液位
监控报警,紧
急停车系统
流量少
①阀门故障
②流量计故障(指示偏高)
③操作者调节物料量过小
①定期维修和
②定期维护流
③安装检测器
④安装流量监
6采用封闭式
以及
输送主要
物料和其
他物质
1原料不纯
2原料人口处混入其他物质
1生成不需要
2混人物或生
成物可能有害
①定期检查原
料成分
②定期维护和
检查管路系统
送入的
不是所
需原料
加料的时候加错物料
1可能发生
意外反应
2可能带来潜
在危险
定期检查
原料成分
2.3第二章小结
利用危险性与可操作性研究对生产流程进行了定性分析。
发现精馏塔、气提塔危险性大。
3事故树分析
3.1事故树
3.1.1事故树的编制
事故树分析[4](FTA)是一种演绎推理法,这种方法把系统可能发生的某种事故与导致
事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为事故树的树形图表示,通过对事故树的定性与定量分析,找出事故发生的主要原因,为确定安全对策提供可靠依据,以达到预测与预防事故发生的目的。
事故树法的特点:
(1)事故树分析是一种图形演绎方法,是事故事件在一定条件下的逻辑推理方法。
(2)FTA具有很大的灵活性,不仅可以分析某些单元故障对系统的影响,还可以对导致系统事故的特殊原因如人为因素、环境影响进行分析。
(3)进行FTA的过程,是一个对系统更深入认识的过程,它要求分析人员把握系统内各要素间的内在联系,弄清各种潜在因素对事故发生影响的途径和程。
(4)利用事故树模型可以定量计算复杂系统发生事故的概率,为改善和评价系统安提
供了定量依据。
3.1.1事故树分析程序:
如图3-1所示
(1)熟悉系统。
要求全面了解系统的整个情况,包括工作程序、各种重要参数、作业情况。
必要时画出工艺流程图和布置图。
(2)调查事故。
尽量广泛地了解系统事故(分析系统也发生的事故和可能发生的事故),同时也调查外单位和同类系统发生的事故,收集事故资料。
(3)确定顶上事件。
顶上事件就是我们要分析的对象-系统失效事件。
对调查的事故,要分析其严重度和发生的概率,从中找出后果严重且发生概率大的事件作为顶上事件。
(4)调查原因事件。
调查与事故有关的原因事件和各种因素,包括机械设备故障;
原材料、能源供应不正常(缺陷);
生产管理、指挥和操作上的失误与差错;
环境不良等。
(5)绘制事故树。
这是事故树分析的核心部分之一。
根据上述资料,从顶上事件开始,按照演义法,运用逻辑推理,一级一级找出所有直接原因事件,直到基本的原因事件为止。
按照逻辑关系,用逻辑门连接输入输出(上下层事件),画出事故树。
(6)简化修改事故树。
在建造事故树完成后,应进修改和简化,特别是在事故树的不同位置存在相同的基本事件时,必须用布尔代数进行整理化简。
(7)定性分析。
求出事故树的最小割集或最小径集,确定个基本事件的结构重要度大小根据定性分析结论,按轻重缓急分别采取相应的对策。
(8)定量分析。
定量分析应根据需要的条件来确定,包括基本事件的故障或失误率,
计算其发生概率,求出顶上事件的发生概率,同时求出对各基本事件进行概率重要度分析和临界度分析。
(9)制定安全决策。
建造事故树的目的是查找隐患,找出薄弱环节,查出系统的缺陷,然后加以改进。
对事故树全面分析之后,必须制定安全措施,防止灾害发生。
安全措施应在充分考虑资金、技术、可靠性等条件之后,选择最经济、最合理、最切实际的对策。
图3-1事故树分析程序
3.1.2事故树的建立
顶上事件为该厂的管道没有流量,导致没有流量发生的原因有“储罐没料”、“管线没料”
都可能导致管道没有物料,所以它们之间的逻辑关系为“或”。
中间事件中间事件“储
罐没料”的产生可能是“储罐泄漏或破裂”、“物料耗尽”引起的,所以它们之间的逻辑关系为“或”。
“储罐破裂”的原因有“压力超标”、“腐蚀老化”、“安全阀失效”它们之间的关系为“或”。
“压力超标”的原因有“温度剧升”、“压力表损坏”它们之间的关系为“或”。
“温度剧升”的原因有“人为失误”、“冷却系统故障”。
中间事件“管线没料”则可能是“阀门因故障关闭”、“管线堵塞”、“人为操作没有进料”、“管线泄漏或破裂”它们之间的关系为“或”。
“管线堵塞”的原因有“原料杂质过多”、“原料人口处混入其他物质”它们的关系为“或”。
“管线泄漏或破裂”的产生必须要有两个条件“压力超标”“腐蚀老化”所以它们之间的逻辑关系为“与”。
“压力超标”的原因有“温度剧升”“压力表损坏”它们之间的关系为“或”。
“温度剧升”的原因有“冷却系统故障”、“人为失误”它们之间的关系为“或”。
根据上述分析,画出图3-2所示的事故树:
图3-2管道没有流量事故树
序号
代号
基本事件对应的含义
T
管道没有流量
M1
储罐没料
M2
管线没料
M3
储罐泄漏或破裂
M4
储罐温度剧升
M5
管线堵塞
M6
管线泄漏或破裂
M7
管线温度剧升
X1
物料耗尽
X2
储罐腐蚀老化
X3
人为失误
X4
冷却系统故障
X5
安全阀失效
X6
阀门因故障关闭
X7
人为操作没有进料
X8
原料杂质过多
X9
原料入口混入杂质
X10
管道腐蚀老化
表3-1基本事件与代码含义对应表
3.2事故树的定性分析
3.2.1最小割集
事故树的结构函数:
T=M1+M2
=(M3+M1)+(M5+M6+X6+X7)
=[(M4·
X2·
X5)+X1]+[(X8+X9)+M7·
X10+X6+X7]
=[(X3+X4)·
X5+X1)]+[(X8+X9)+(X3+X4)·
=X2X3X5+X2X4X5+X1+X8+X9+X3X10+X4X10+X6+X7
求得事故树的最小割集共9个,它们分别为
{X2,X3,X5}、{X2,X4,X5}、{X1}、{X8}
{X9}、{X3,X10}、﹛X
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