浙江海洋大学安全评价课程设计报告.docx
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浙江海洋大学安全评价课程设计报告
《安全评价理论与方法》
课程设计报告
题目:
哈尔滨某公司废弃资源综合利用
技术改造工程安全评价
学生姓名:
章凯
学号:
130714116
学院:
石化与能源工程学院
班级:
A13安工
指导教师:
郑娟
2016年5月18日至6月7日
浙江海洋学院课程设计成绩评定表
2015—2016学年第2学期
学院石化与能源工程学院班级A13安工专业安全工程
学生姓名(学号)
章凯(130714116)
课程名称
安全评价理论与方法
设计题目
哈尔滨某公司废弃资源综合利用技术改造工程安全评价
指导教师评语
1、单元划分要考虑厂区总体布局;
2、注意在评价时依据实际情况进行;
3、注意最后提出的建议及改进措施要与前面提出的危险相对应;
4、图注和表头要有标注和概述。
指导教师签名:
年月日
答辩评语及成绩
答辩小组教师签名:
年月日
摘要:
石油化工生产、储存、经营是危险性较大的行业,潜在着火灾、爆炸、中毒等危险有害因素,突发性事件多,产生的后果严重,易造成众多人员伤亡和巨额财产损失。
近半个世纪以来,发生的多起特大事故,无不令人触目惊心。
因此化工厂的安全以及存在的隐患受到国家、社会的广泛关注。
本文通过对化工厂存在的危险、有害因素的识别,评价单元的划分,评价方法的选择对高校进行安全现状评价,并提出相应的对策措施及建议。
关键词:
化工厂;有害因素;评价单元;评价方法;安全现状评价
Abstract:
Petroleumandchemicalproduction,storage,managementismorehazardousindustries,potentialriskoffire,explosion,poisoningandotherharmfulfactors,unexpectedevents,seriousconsequences,easycauseheavycasualtiesandhugepropertylosses.Nearlyhalfacentury,thenumberofaccidents,areshocking.Therefore,thesafetyofthechemicalplantandthehiddendangerofthecountry,thecommunity'swidespreadconcern.Inthispaper,throughtheidentificationofdangerousandharmfulfactorsinthechemicalplant,thedivisionofevaluationunit,theselectionofevaluationmethodforthesafetyevaluationoftheUniversity,andputsforwardthecorrespondingcountermeasuresandsuggestions.
Keywords:
Chemicalplant;harmfulfactors;evaluationunit;evaluationmethod;safetyevaluation
前言
为认真贯彻《中华人民共和国安全生产法》(中华人民共和国主席令第70号)、《辽宁省安全生产条例》(辽宁省第十届人大常委会公告第61号)等相关规定,对哈尔滨某公司废弃资源综合利用技术改造工程进行安全现状评价。
依据《安全评价通则》和《安全预(验收或现状)评价导则》的规定,根据该项目的特点,对其进行安全预评价。
收集有关法律法规、标准和规范以及类比工程的安全生产经验和教训,并对该项目的周边情况、自然环境和建设单位提供的其他材料进行研究后,从辨识、分析和预测该项目的危险、有害因素入手,采用适用的安全预评价方法,进行定性和定量的安全评价;从技术和管理方面入手,有针对性提出消除和减弱危险、有害因素的对策措施。
1概述
1.1建设单位简介
哈尔滨某科技实业总公司兴建于1994年,是隶属于哈尔滨燃气化工总公司的集体所有制企业。
现有职工260人。
该公司厂址位于哈尔滨市依兰县达连河镇内,厂区总占地面积1.3万平方米,主要由四个分公司及两个分厂组成。
现拥有生产设备131台套,总资产4363万元,固定资产2255万元。
主要产品有:
从气化厂PKM炉(加压鲁奇炉)生产煤气过程中排放的副产品焦油和中油(废油)中提炼出来的燃料油(可代替部分柴、汽油使用)、重油及混酚等产品。
每年产废油30000吨,通过现有装置处理废油量12000吨,产成品燃料油4000吨,重油7300吨,化工原料混酚产品500吨,剩余18000吨只能以极低的价格被处理掉,既浪费资源,又污染环境。
该公司针对废油的性能和品质进行了实验和研究,制定了相应的生产工艺并投入相应的生产装置及设备,开发并生产出了具有高附加值的产品燃料油、重油及混酚等产品,但近几年的生产运行表明,原有的生产工艺和设备存在明显缺陷,生产装置容易结焦。
随着气化厂8万吨甲醇项目的投产,煤气产量提高,副产品废油的生成量也大幅度增加,该公司原有废油处理设备的生产能力明显不足,如何使中油资源达到合理利用,已成为当务之急。
为了解决煤气超产时副产品资源的出路,根除现有工艺和设备的弊端,提高企业的经济效益,对现有的生产工艺技术及生产装置进行技术改造是十分必要的。
项目原料油来源之一是哈尔滨气化厂PKM炉在生产煤气过程中的副产品废油,年产量为30000吨左右,其它为页岩干馏产生的页岩油。
在页岩干馏工程建成之前,暂时加工部分外来煤焦油。
1.1.1地理位置
该公司位于松花江畔,西侧及北侧皆为农田;东侧与兰达化工厂毗邻,兰达化工厂东侧为原哈同公路及山区;南侧与哈尔滨气化厂毗邻。
该公司地理位置优越,水路、陆路交通方便。
水路交通方面,设有自备水运码头,5至10月为通航期。
沿松花江,上行341公里可达哈尔滨市,下行100公里可达佳木斯市,水道可通千吨货轮;陆路交通方面,毗邻哈同一级公路,公路运输便捷。
项目装置的厂址选在该公司现有厂区内,公用工程设施依托原有系统。
1.1.2自然环境
1)气候
据哈尔滨市气象台多年统计资料,主要气象要素平均值如下:
年平均气温:
3.2℃
绝对最高气温:
40.1℃
绝对最低气温:
-39.5℃
年冷月平均气温:
-16.7℃
最大降水量:
83.2mm
最大冻土深度:
230cm
最大积雪深度:
24cm
全年主导风向:
西南、西风
2)水文
地下水位:
7.2-8m(对海拔103.4m)
地下水侵蚀性:
无腐蚀
土层液化等级:
不具液化性
3)工程地质
新建场区地貌单元属于松花江南岸一级阶地,地貌成因为山前坡地冲积平原,区域地势东高西低,自然地面相对高差大于2.0米,场区大部分面积被气化厂废弃的炉渣所覆盖,勘探点所揭露的炉渣堆积厚度为2.0米-4.2米,该区地层为第四纪冲积地层。
场地地下水水位较深,为第四纪孔隙承压水,受大气降水和地表迳流的补给,场地地下水水位变幅为2.00左右。
4)地震
地震裂度:
7度
1.2项目概况
项目总投资4153万元,其中建设投资3902万元。
年均销售收入9840万元,年均总成本费用5908万元,年均所得税后利润2143万元,全部投资财务内部收益率所得税后为61.66%,静态投资回收期为2.64年(含建设期)。
各项经济评价指标远好于行业基准值,项目经济效益较好,并具有一定抗风险能力,在经济上是完全可行的。
项目的建设可以解决该公司紧迫的PKM炉副产劣质汽柴油出厂问题,在炼油加工形势上紧迫,在提高竞争力上必要。
项目主要包括4万吨/年中油加氢改质单元、1500m3n/h净煤气氢提纯单元、成品油罐区单元和公用工程设施等内容。
4万吨/年中油加氢改质单元、1500m3n/h/净煤气氢提纯单元联合布置,界内设中心控制室、车间办公室、配电室、分析化验室等。
项目在技术上采用抚顺石化研究院提供的成套加氢工艺,以PKM炉副产劣质燃料油为原料,生产优质燃料油。
项目充分考虑了热量合理回收,降低装置能耗。
为保证装置运转“安、稳、长、满、优”,关键设备设计充分考虑装置原料特点,装置环保、职业安全卫生及消防等设施的设计符合标准规范,项目在技术上是可靠的。
装置的氢气由净煤气氢提纯单元生产。
主要工艺、技术经济指标见表1。
表1主要工艺技术指标
序号
项目
单位
指标
备注
1
主要原材料
(1)原料油
(2)净煤气
(3)保护剂
(4)加氢改质催化剂
(5)缓蚀剂
万吨/年
104m3n/a
吨
m3
吨/年
5.00
910.9
1
6.12
1
一次装入量,寿命2年
一次装入量,寿命6年
2
主要产品
石脑油
燃料油
沥青
万吨/年
万吨/年
万吨/年
0.8345
2.8403
1.276
3
消耗指标
燃料气
循环水
电
净化风
脱盐水
104m3n/a
104t/a
104kwh/a
104m3n/a
104t/a
148
113.6
504.32
324
1.44
4
能耗指标
MJ/t原料
5
占地面积
m2
6
定员
人
30
7
总投资
万元
4153
8
建设投资
万元
3902
1.3生产工艺及主要设备
1.3.1净煤气氢提纯单元生产工艺
根据油品加氢改质单元的用氢要求,确定单元的公称规模为1500Nm3/h氢气,最大生产能力为1700Nm3/h氢气。
单元操作弹性为30~115%;操作时数为8000h/a。
原料气为来自城市煤气管网的净煤气,其组成如下表。
表2原料气组分
组分
O2
N2
CH4
CO
CO2
C2H6
H2
S(mg/Nm3)
(V%)
0.01
0.15
15
17
3.5
0.1
64.24
1.2
原料气压力:
6MPa(G)
原料气温度:
25℃
单元产品为氢气,供油品加氢改质单元使用,其规格组成如下(V%);
纯度:
H2≥99.9%
N+CH4≤0.1%
O2≤20ppm
CO+CO2≤20ppm
流量1500Nm3/h
出口压力:
≥1.5MPa(G)
出口温度:
40℃
解吸气的规格如下表。
表3解吸气组分
组分
O2
N2
CH4
CO
CO2
C2H6
H2
S(mg/Nm3)
(V%)
0.02
0.32
32.13
36.42
7.50
0.21
23.40
1.2
出口压力:
1.95MPa(G)
出口温度:
40℃
✓工艺技术方案
由于原料气为净化水煤气,压力较低(1.6Map.G),将采用6-2-3PSA工艺流程,即六塔、两床同时进气、三次均压PSA工艺流程。
✓工艺流程
该单元由变压吸附(PSA)部分和解吸气压缩部分组成。
变压吸附(PSA)部分采用6-2-3PSA工艺,即由六个吸附塔组成,其中两个吸附塔始终处于进料吸附状态,其工艺过程由吸附、三次均压降压、顺放、逆放、冲洗、三次均压升压和产品最终升压等步骤组成,具体工艺过程如下:
净化煤气自塔底进入吸附塔中正处于吸附工况的吸附塔,在吸附剂选择吸附的条件下一次性除去氢以外的绝大部分杂质,获得纯度大于99.9%的氢气,从塔顶排出进入氢气缓冲罐,然后进入加氢装置。
当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段某一位置时,停止吸附,转入再生过程。
吸附剂的再生过程依次如下:
①均压降压过程
这是在吸附过程结束后,顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程,这一过程不仅仅是降压过程,更是回收床层死空间氢气的过程,本流程共包括了三次连续的均压降压过程,以保证氢气的充分回收。
②顺放过程
在均压回收氢气过程结束后,继续顺着吸附方向进行减压,顺放出来的氢气放入顺放气缓冲罐中混合并储存起来,用作吸附塔冲洗的再生气源。
③逆放过程
在顺放结束、吸附前沿已达到床层出口后,逆着吸附方向将吸附塔压力降至接近常压,此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解吸出来,解吸气送至解吸气缓冲罐。
④冲洗过程
逆放结束后,为使吸附剂得到彻底的再生,用顺放气缓冲罐中储存的氢气逆着吸附方向冲洗吸附床层,进一步降低杂质组分的分压,并将杂质冲洗出来。
冲洗再生气也送至解吸气缓冲罐。
进入解吸气缓冲罐的解吸气经过解吸气压缩机压缩至1.95MPa(G)后进入城市煤气管网。
⑤均压升压过程
在冲洗再生过程完成后,用来自其它吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进行升压,这一过程与均压降压过程相对应,不仅是升压过程,而且也是回收其它塔的床层死空间氢气的过程,本流程共包括了连续三次均压升压过程。
⑥产品气升压过程
在三次均压升压过程完成后,为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在这一过程中不发生波动,需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用产品氢气将吸附塔压力升至吸附压力。
经这一过程后吸附塔便完成了一个完整的“吸附一再生”循环,又为下一次吸附做好了准备。
六个吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作(始终有两个吸附塔处于吸附状态)即可实现气体的连续分离与提纯。
✓操作参数
表4操作参数
序号
步骤
压力(Mpa)
(较最高原料压力计)
时间(s)
吸附线速度
(m/s)
1
吸附(A)
1.60
240
0.02
2
一均降(E1D)
1.60→1.284
40
3
二均降(E2D)
1.284→0.968
80
4
三均降(E3D)
0.968→0.652
25
5
顺放(P)
0.652→0.336
15
6
逆放(BD)
0.336→0.020
135
7
冲洗(PP)
0.336
40
8
三均升(E3R)
0.336→0.652
25
9
二均升(E2R)
0.652→0.968
80
10
一均升(E1R)
0.968→1.284
40
✓物料平衡表
表5物料平衡表
项目
Kg/h
m3n/h
入
方
净煤气
1265
2811
合计
1265
出
方
工业氢
134
1500
解吸气
1131
1313
合计
1265
1.3.2中油加氢改质单元生产工艺
热分流程与冷分流程:
由于装置规模较小,热分流程较冷分流程流程复杂、投资高、不便操作,故选用冷分流程。
循环氢脱硫:
加氢装置原料氮含量7132ppm,硫含量4369ppm,为氮多硫少的情况,循环氢硫化氢含量很低,不必设置投资昂贵的循环氢脱硫系统。
分馏塔系统:
采用“分馏塔+稳定塔”流程
分馏塔设置重沸炉,使分馏塔具备精馏段和提馏段,实现汽油与柴油的清晰分割,柴油收率高,与蒸汽汽提操作方式相比,可避免柴油雾浊问题,并因减少水存在量大大减弱或避免了分馏塔顶系统和稳定塔顶系统有液态水存在位置的湿硫化氢腐蚀,利于保证分馏部分的“安、稳、长、满、优”操作。
装置生产灵活性和可靠性的核心在于反应空速的控制及原料芳烃含量的控制。
该公司提供原料基础数据,经研究单位作试验确定完整的反应条件与产品分布作为装置工程设计基础数据。
✓装置物料平衡
表7中油加氢改质单元物料平衡
m%
万吨/年
t/h
入方
原料油
100.000
5.0000
6.2500
化学氢
1.639
0.0819
0.1024
小计
101.639
5.0819
6.3524
出方
H2S
0.353
0.0176
0.0220
NH3
0.633
0.0317
0.0396
C1
0.186
0.0093
0.0116
C2
0.290
0.0145
0.0182
C3
0.566
0.0283
0.0354
iC4
0.350
0.0175
0.0219
C4
0.246
0.0123
0.0154
石脑油
16.691
0.8345
1.0432
轻质燃料油
56.806
2.8403
3.5504
沥青
25.520
1.2760
1.5950
小计
101.641
5.0821
6.3526
✓正常生产操作条件
①反应器
反应器入口压力MPa(G)9.6
体积空速h-10.8
氢油体积比m3n/m3 800
反应温度器入口温度(SOR/EOR)℃300/315
反应温度器出口温度(SOR/EOR)℃385/400
床层总温升(SOR/EOR)℃125/121
化学氢耗(SOR/EOR)wt%2.20/2.30
②高压分离器
压力MPa(G)8.1
温度℃45
③低压分离器
压力MPa(G)1.2
温度℃45
④预分馏塔(塔顶回流罐)
压力MPa(G)-0.065
温度℃40
⑤分馏塔(塔顶回流罐)
压力MPa(G)0.30
温度℃ 40
⑥稳定塔(塔顶回流罐)
压力MPa(G)0.78
温度℃ 40
✓净煤气氢提纯单元工艺设备
①静设备
该单元静设备中的吸附塔为疲劳容器,采用美国ASME标准和中国JB4732-95设计,设计寿命15年。
其它为常规设备。
②压缩机
该单元的压缩机为解吸气压缩机,根据解吸气的压力、介质和流量情况按对称平衡往复式压缩机选型,为三级压缩,由异步增安型电机驱动。
该机组要求按API618-1995设计、制造和配置,机组配套所有电气仪表均要求符合该区域防爆等级要求。
压缩机的流量调节可采用入口阀卸荷器、余隙、旁路三种方式。
主要工艺设备见下表。
表8主要工艺设备表
序号
名称
主要规格
材质
数量(台)
1
吸附塔
Φ1200×8000
16MnR
6
2
顺放罐
Φ1200×8000
20R
1
3
解吸气缓冲罐
Φ2000×10000
20R
1
4
氢气缓冲罐
Φ1200×9500
20R
1
5
解吸气压缩机
1
6
液压系统
1套
✓中油加氢改质单元工艺设备
①反应器
八十年代初,国内的设计、科研、制造、使用单位共同开始对引进的热壁加氢反应器技术进行了消化吸收与技术开发,在“七·五”期间被列为国家重点科技项目攻关。
并在1988年生产出第一台国产锻焊结构热壁加氢反应器。
通过技术攻关锻炼了一大批科技人员,并在反应器的科研、设计、制造、检测、维护等方面积累了大量的宝贵经验。
近年来该项技术在我国发展很快,我国设计的锻焊热壁结构反应器基本上都在国内制造,最大内径为4215mm,最大壁厚为281mm,反应器单台重量约961吨。
通过对上述锻焊结构热壁加氢反应器技术的攻关和设计制造工作,国内已掌握了Cr-Mo钢材料锻焊反应器的设计、制造、检测等关键技术。
第一重型机器厂不仅积累了生产几十台锻焊结构热壁加氢反应器的经验,并对反应器大型化所受运输条件限制而进行异地制造和现场组装开始了技术探索,并于最近实施了燕山石化公司炼油厂的加氢反应器现场组装、焊接、热处理、检测工作。
国内为反应器内构件技术的开发、研究专门建立了必要的试验场,并取得了较多的研究经验。
这一切都为现在开展大型化、高强度铬钼钢加氢反应器的研究打下了良好的基础。
以前国内热壁加氢反应器的材质采用SA336-F22CL3,从国际加氢反应器所用材质的发展看,已经研制出更新的材质SA336-F22V,与SA336-F22CL3相比,新材质在抗氢腐蚀、抗损伤、抗氢剥离、抗回火脆性和强度等方面都有较大提高。
1996年,在国务院重大办的组织下,由第一重型机器厂牵头,开发生产出SA336-F22V,2000年通过了模拟环的鉴定,2001年为镇海炼化生产了一台蜡油加氢脱硫反应器,近期将交付用户。
项目考虑设置精制反应器三台,主体材质选用0Crl8Ni10Ti目的在于缩短制造周期。
②加热炉
装置共有三台加热炉:
预分馏塔进料加热炉,设计热负荷约1.62Mw;
反应进料加热炉设计热负荷为0.46Mw;
分馏塔底重沸炉,设计热负荷为0.9Mw。
炉型选择:
预分馏塔进料加热炉炉型为辐射-对流圆筒形加热炉。
由于其余两台加热炉热负荷均较小,为节省投资、方便操作,所以反应进料加热炉与分馏塔底重沸炉炉型均为纯辐射型圆筒炉。
主要材料选择:
因用户所在地区月平均温度最低温度低于20℃,所以炉体主要材料选择Q235-B。
炉管材料:
预分馏塔进料加热炉炉管材料为1Cr5Mo,反应进料加热炉炉管材料为TP321H,分馏塔底重沸炉炉管材料为20#钢。
③主要设备汇总
该装置共有主要设备约80台,详见设备规格表,其中:
反应器3台
塔器3台
换热器20台
空冷器68片
容器14台
加热炉3座
往复式压缩机3台
泵26台
过滤器2套
1.4评价依据
1.《中华人民共和国消防法》
2.《工业企业煤气安全规程》
3.《石油化工企业设计防火规范》
4.《建筑物抗震设计规范》
5.《用电安全导则》
5.《用电检查管理办法》
6.《企业职工伤亡事故分类》
7.《安全评价理论与方法》
8.《危险化学品重大危险源辨识》
9.《重大危险源辨识》(GB18218-2009)
10.《生产过程危险和危害因素分类与代码》(GB/T13861-2009)
11.《常用危险化学品贮存通则》(GB8334-1999)
2危险源辨识
2.1火灾、爆炸
废油易燃,煤气由甲烷组成,甲烷一旦起火立即产生大量热辐射(93000千卡/平方米),通常是等量汽油发热量的两倍。
然而和汽油不同的是,煤气从液态变成气态,体积要膨胀大约620倍。
煤气一旦发生泄漏就会立即沸腾而汽化,在汽化过程中从周围环境(地面、水泥构件、管道系统,甚至空气)中吸收热量。
开始煤气比空气重,随着时间的推移,逐渐地吸收热量,它与周围环境温度渐渐接近,煤气就变得比空气轻了。
在这个“比空气轻”的状态下,蒸发气体随气流或风力漂移到其他地方,会在非常低的浓度(一般是体积的5%~15%)下起火爆炸。
因此,蒸气云的边缘很容易遇到火源起火爆炸,并且会迅速向蒸发的液池回火燃烧,如果对这种泄漏不采取正确的保护措施,生产装置及其周围设施就会因热辐射遭受严重破坏。
2.1.1火灾、爆炸事故原因分析
(1)设备、管道、阀门以及产品储罐等可能因各种因素(见泄漏原因分析)引发废油和煤气的泄漏。
如果泄漏的废油和煤气遇火源,将产生喷射火焰,甚至发生火灾、爆炸事故,从而引起
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