预聚反应单元.docx
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预聚反应单元
聚丙烯道化学计算书
1.工艺单元的选择:
预聚反应器
工艺单元的选取着重考虑以下几个重要方面:
(1)潜在的化学能(物质系数);
(2)工艺单元的危险物质的量;
(3)资金密度(美元/m2);
(4)操作压力和操作温度;
(5)导致火灾、爆炸事故的历史资料;
(6)对装置操作起关键作用的单元。
从以上几个方面,可以选取五个单元为评价单元.其分别为预聚反应器、聚合反应器、高压闪蒸塔、气相反应器、三乙基铝储存区。
2.物质系数的确定
物质系数(MF)是一个最基础的数值,用来表述物质在由燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸中所释放能量大小的内在特性。
物质系数是由美国消防协会规定的NF、NR(分别代表物质的燃烧性和化学活性)决定的。
这里的物质系数可直接由表中查知(《安全评价修订版》第234页)MF=21
3一般工艺危险系数F1的计算
一般工艺危险系数是确定事故损害大小的主要因素。
基本系数是1.00。
一般工艺危险系数是确定事故损坏大小的主要因素,共包括六项内容,即放热反应、吸热反应、物料处理和输送、封闭单元或室内单元、通道和泄漏。
放热化学反应a=0.5
排放和泄漏控制f=0.5(单元内设有堤坝防止泄漏液流入其他区域,但堤坝内所有设备露天放置,系数取0.5)
基本系数
1.00
放热化学反应
0.5
吸热反应
0
物料处理和输送
0
封闭或室内工艺单元
0
通道
0
排放和泄漏控制
0.5
其他的系数取值为0
如下表所示
由上可知,一般工艺危险系数F1=1.00+0.5+0.5=2.0
4.特殊工艺危险系数F2的计算
特殊工艺危险是影响事故发生概率的主要因素,特定的工艺条件是导致火灾、爆炸争故的主要原因。
特殊工艺危险有12项,分别为毒性物质、负压操作、燃烧范围或其附近的操作、粉尘爆炸、释放压力、低温、易燃和不稳定物质的数量、腐蚀、泄露-接头和连接处、明火设备的使用、热油交换系统、转换设备。
基本系数为1.00
A毒性物质:
毒性物质的危险系数为0.2NH,对于混合物,取其中最高的NH值。
NFPA704对物质的NH分类为:
NH=0火灾时除一般可燃物的危险外,短期接触没有其他危险的物质;NH=1短期接触可引起刺激.致入轻微伤害的物质,包括要求使用适当的空气净化呼吸器的物质;
NH=2高浓度或短期接触可致入暂时失去能力或残留伤害的物质,包括要求使用单独供给空气的呼吸器的物质;
NH=3短期接触可致人严重的暂时或残留伤害的物质,包括要求全身防护的物质;
NH=4短暂接触也能致入死亡或严重伤害的物质。
注:
上述毒性系数NH值只是用来表示人体受害的程度,它可导致额外损失。
该值不能用于职业卫生和环境的评价。
丙烯是属于短期接触可引起刺激.致入轻微伤害的物质,包括要求使用适当的空气净化呼吸器的物质。
所以NH=1
A=0.2NH=0.20
B负压操作:
该单元的压力远远大于66661Pa,故此处系数取B=0
C燃烧范围或其附近的操作:
该单元可能出现过程失常或吹扫故障,所以C=0.30
D粉尘爆炸:
本单元没有包含粉尘处理,故不考虑粉尘爆炸系数。
D=0E释放压力:
由X=3.0MPa=435.11lb/in2(lb/in2=6894.76Pa)代入下式Y=0.16109+1.61503(X/1000)-1.42879(X/1000)2+0.5172(X/1000)3可得Y=0.64所以E=0.64
F低温:
本项主要考虑碳钢或其他金属在其展延或脆化转变温度以下时可能存在的脆性问题;如经过认真评价,确认在正常操作和异常情况下均不会低于转变温度,则不用系数。
由此可知F=0
G易燃和不稳定物质的数量:
易燃和不稳定物质数量主要讨论单元中易燃物和不稳定物质的数量与危险性的关系。
分为3种类型
⑴工艺中的液体及气体
⑵储存中的液体及气体
⑶储存中的可燃固体及工艺中的粉尘
聚丙烯年产量20万吨,年开工8000小时,则十分钟内从单元泄露出的丙烯的量为20X104X103/8000/6=3968kg=8747lb,查表可知丙烯的燃烧热为19.7X103Btu/lb因此其泄露的总热值为8747lbX19.7X103Btu/lb=1.7X108Btu代入公式得Y=0.21。
因此G=0.21
H腐蚀:
腐蚀系数按下规定选取:
.腐蚀速率(包括点腐蚀和局部腐蚀)小于O.127mm/a,系数为0.10;
.腐蚀速率大于0.127mm/a,并小于0.254mm/a,系数为0.20;
.腐蚀速率大于0.254mm/a,数为0.50;
.如果应力腐蚀裂纹有扩大的危险,系数为0.75,般是氯气长期作用的结果;
·要求用防腐衬里时,系数为0,.20如果衬里仅仅是为了防止产品污染,则不取系数。
这里单元内腐蚀速率大于0.127mm/a,并小于0.254mm/a,故取系数H=0.20
I泄露:
按下列原则选取系数;
.泵和压盖密封处可能产生轻微泄漏时,系数为0.10;
.泵、压缩机和法兰连接处产生一般的正常泄露时,系数为0.30;
.承受热和压力周期性变化的场合,系数为0.30;
.如果工艺单元的物料是有渗透性或磨蚀性的浆液,则可能引起密封失效,或者工艺单元使用转动轴封或填料函时,系数为0.40;
.单元中有玻璃视镜、波纹管或膨胀节时,系数为1.50。
因为该单元内有受热和压力周期性变化,因此I=0.30
J明火设备的使用:
该单元内物质的泄露温度低于闪点的温度,系数不取,则J=0
K热油交换系统:
此危险系数是根据热交换介质的使用温度和数量来确定的。
热交换介质为不可燃物或虽为可燃物但使用温度总是低于闪点时,不用考虑这个系数但应对生成油雾的可能性加以考虑。
此处取K=0
L转换设备:
评价单元中使用或评价单元本身是以下转动设备的,可选取系数0.5:
大于600马力1马力=735.5w)的压缩机,大于75马力的泵,发生故院后固混合不均、冷却不足或终止等原因引起反应温度升高的搅拌器和循环泵i
其他曾发生过事故的大型高速转动设备,如离心机等。
因此
L=0
因此特殊工艺危险
F2=1.00+0.20+0.30+0+0+0.64+0+0.21+0.20+0.30+0+0+0=2.85
5.计算工艺单元危险系数F3
F3=F1×F2=2.0×2.85=5.70
6.计算火灾、爆炸危险指数(F&EI)
F&EI=F3×MF=5.70×21=119.7系数
查表可知危险等级为中等
7.确定暴露面积
爆炸半径R=爆炸指数×0.84=119.7×0.84=100.548in=30.64m
暴露区域面积S=3.14×30.64^2=2947.86m2
8.确定暴露区域内财产的更换价值
爆炸区域内财产价值可由区域内含有的财产(包括在存的物料)的更换价值来确定:
更换价值=原来成本x0.82x增长系数
假设原来成本为1亿,增长系数为0.5,则更换价值Y=1x0.82x0.5=0.41亿元
9.危害系数的确定
危害系数是由单元危险系数(F3)和物质系数(MF)按图来确定的
由F3=5.7,MF=21查图可知危害系数为0.73
10.计算最大可能财产损失(基本MPPD)
基本MPPD=暴露区域的更换价值×危害系数=0.41×0.73=0.2993亿元=2993万元
11.安全措施补偿系数(C)的计算
(1)工艺控制补偿系数(C1)
1.该单元配备有应急电源,故C11=0.98
2.有备用冷却系统,冷却能力为正常需要量的1.5倍且至少维持十分钟则系数为0.97,C12=0.97
4.情况出现异常时能紧急停车并转换到备用系统,取补偿系数0.98.故C14=0.98
5.计算机系统具有关键现场数据输入的冗余技术,取C15=0.97
7.具备所有操作规程,取补偿系数C17=0.95
9.单元内有定期进行故障类型和影响分析(FMEA)C19=0.94
C1=0.98×0.97×0.98×0.97×0.95×0.94=0.81
(2)物质隔离补偿系数(C2)
1.单元配备有遥控的切断阀,在紧急情况下可以迅速将故障部分隔离,C21=0.98
2.单元内的备用贮槽能安全地(有适当的冷却和通风)
直接接受单元内的物料,取C22=0.98
3.单元内系统排放设施完善,能把贮罐和设备下以及附近的泄漏物排净,取C23=0.91
则C2=0.98×0.98×0.91=0.87
(3)防火措施安全补偿系数(C3)
1.单元系统内安装了可燃气体检测器,但只能报警和确定危险,取C31=0.98
3.单元系统内消防水压力低于690KPa,取C33=0.94
7.单元系统内设置了全自动泡沫喷射系统,取C37=0.94
8.单元系统内配备了与火灾危险相适应的手提式或移动式灭火器,取C38=0.97
9.单元内的电缆管线埋在地下的电缆沟内,取C39=0.98
则C3=0.98×0.94×0.94×0.97×0.98=0.82
所以安全措施补偿系数C=C1×C2×C3=0.81×0.87×0.82=0.58
12.确定实际最大可能财产损失(实际MPPD)
实际MPPD=基本MPPD×安全措施补偿系数=2993×0.58=1736万元
13.计算最大可能工作日损失(MPDO)
以1980的标准来估算可能的工作日损失
根据实际MPPD为1736万元为0.17亿元,由图估算工作损失日8天
14.停产损失(BI)的估算
BI=(MPDO/30)×VPM×0.7
假月产值VPM为500万则代入公式得BI=93万元
以下表1是预聚反应单元于聚合反应器单元的危险系数表格对比
评价单元
预聚反应单元
聚合反应器单元
物质系数服
21.00
21.00
系数
危险系数范围
危险系数
危险系数
1、一般工艺危险系数
基木系数
1.00
1.00
1.00
A放热反应
0,3-1.25
0,50
0,50
B吸热反应
0,2-0,4
C物料处理与输送
0,25-1.05
D密闭式或室内工艺单元
0,25-0,9
E通道
0,20-0,35
F排放和泄漏控制
0,25-0,50
0,50
0,50
-般工艺危险系数F1
2.00
2.00
2..特殊工艺危险系数
基木系数
1.00
1.00
1.00
A毒性物质
0,2-0,8
0,20
0.20
B.负压
0,50
C.易燃范围内及接近易燃范围的操作
1.罐装易燃液体
0,50
2.过程失常或吹扫故障
0,30
0,30
0,30
3.-直在燃烧范围内
0.80
D.粉尘爆炸
0,25-2,00
E.压力
0,64
0,76
F.低温
0,2-0,3
G.易燃及不稳定物质的能量
1.工艺中的液体及气体
0.21
0^22
2,贮存中的液体及气体
表一
3.贮存中的可燃固体及工艺中的粉尘
H.腐蚀与磨损
0,1-0.75
0,20
0.20
I.泄漏
0,5
0,30
0,30
J.使用明火设备
K.热油交换系统
0,15-1.15
L.转动设备
0,50
特殊工艺系数F2
2.85
2.98
工艺单元危险系数F3
5.70
5.96
火灾、爆炸指数F&EI
119.7
125.00
危险等级
中等
中等
安全措施补偿系数〈空表示^(^)
1、工艺控制安全补偿系数
1.应急电源
0,98
0,98
0,98
2.冷却装置
0,97-0,99
0,97
0.97
3.抑爆装置
0.84-0.98
4.紧急切断装置
0,96-0,99
0,98
0.98
5.计算机控制
0,93-0,99
0,97
0.97
6.惰性气体保护
0,94-0^96
7.操作规程7程序
0,91-0.99
0.95
0.95
8.化学活泼性物质检查
0,91-0.98
9.其他工艺危险分析
0,91-0.98
0,94
0,94
C1值
0,81
0,81
2、物质隔离安全补偿系数
1.遥控阀
0,96-0,98
0,98
0.98
2.卸料\排空装置
0,96-0,98
0,98
0,98
3.排放系统
0,91-0.97
0.91
0.91
4.联锁系统
0,98
C2值
0,87
0,87
3、防火措施安全补偿系数
1.泄漏检测装置
0,94-0^98
0,98
0,98
2.结构钢
0,95-0,98
3.消防水工艺系统
0^94-0,97
0,94
0,94
4.特殊灭火系统
0.91
5.洒水灭火系统
0,74-0,97
6.水幕
0,97-0,98
7.泡沫灭火装置
0,92-0,97
0,94
0,94
8.手提式灭火器材7喷水枪
0,93-0,98
0,97
0,97
9,电缆保护
0^94-0^98
0,98
0,98
C3值
0.82
0.82
单元安全补偿系数C
0,58
0,58
补偿后的火灾、爆炸指数
69
65
补偿后的危险等级
较轻
较轻
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