1.中国石油大学（华东）化学工程学院山东青岛266555；
2.中国石油天然气股份有限公司华北石化分公司河北任丘062552
摘要：近年来国内柴油加氢装置迅速发展，其工艺物料中的柴油、氢气等介质具有易燃、易爆性，一旦发生泄露引发火灾爆炸事故会给企业带来严重的经济损失和社会影响，因此评价加氢装置火灾危险性显得尤为重要。本文以某厂加氢工艺装置为例，定性分析了该装置生产过程中火灾爆炸的危险性较高的部位，通过道（DOW）化学火灾爆炸指数，确定了装置重点防范的区域及措施，为装置人员安全生产提供了一定的保障。
关键词：加氢装置；过程危险性分析
1加氢装置的主要工艺概述
界区外的四股柴油混合过滤后进入装置原料油缓冲罐V101，经加氢原料泵P101升压至9.0MPa后，与氢气混合作为反应系统进料。经过换热器及反应炉加热，物料温度升至加氢反应所需温度后，进入精制反应器R101内，同时物料被均匀分布在反应器的催化剂床层上，经过脱除S、N、O等杂原子后，反应产物进入热高压分离器闪蒸分离。反应产物的气相部分经高压空冷器冷却降温后进入冷高压分离器进行气液水三相分离，冷高分气经循环氢脱硫塔及循环氢压缩机入口分液罐分液后进入循环氢压缩机升压重新回到反应系统内。高分底部出来的高分油在减压阀控制下进入低压分离器闪蒸，低分油进入汽提塔脱除硫化氢。汽提塔底油经过升温进入分馏塔进行切割分离出产品，产品送至罐区[1]。
2工艺过程中的火灾爆炸风险性分析
1）原料的火灾爆炸风险性分析
装置使用的原料为常减压装置生产的直馏柴油，氢气为重整装置生产的副产品，火灾危险性见表1.正常生产过程中，若出现设备或施工质量不过关以及人员误操作，就可能造成可燃物料发生泄露，继而引发火灾爆炸事故。
表1装置物料的火灾危险性
2）操作过程中的火灾危险性分析
a.高压空冷泄露
反应部分产生的热高分气需经过冷却后回收氢气，高压空冷是该过程的关键设备，但由于高压空冷处于湿硫化氢环境中，长周期运行过程中，管壁会逐步腐蚀变薄，若不能及时有效监测，则可能发生泄漏。同时安装质量差，设备产品质量不合格，也会造成空冷法兰、管箱等重要部位泄漏氢气，从而引发火灾。2015年4月某石化装置采购的高压空冷存在焊接质量问题，在开工引料操作过程中出现参数波动，引发液击，管端焊口出发生断裂，泄漏出的物料扩散后被鼓风机吸入炉膛后，被炉膛内高温引爆，造成爆炸着火事故。
b.反应器超温失效
反应器作为加氢反应进行的场所，其运行的工况非常苛刻，器内操作温度高，压力高，人员操作过程中，若温度控制不当或原料性质发生较大改变，可能产生催化剂床层温度迅速上涨，同时反应器内裂解反应随温度上涨加剧，就可能酿成“飞温”事故，轻则损毁设备，重则泄漏引发火灾爆炸。
c.加热炉操作不当
精制柴油加工过程中，需要加热炉不断提供热量以维持一个恒定的温度。点炉时，若操作人员未按安全操作卡的要求置换炉膛内残存的可燃气体，则会发生加热炉炉膛闪爆事故。正常生产中，若操作人员监盘责任心不够、经验不足，未控制好炉温，导致炉管超温，造成炉管强度下降，严重时会造成炉管烧穿，引发火灾事故。
d.高压窜低压
反应部分为高压环境，高压设备需通过减压阀向低压部分排液，若液位控制过低，或阀门失效导致高压气体窜入低压设备后，造成低压设备超压失效开裂，发生火灾爆炸事故。
e.分馏高温热油泄漏
分馏部分正常生产时为高温热油，温度一般在300-350℃，生产过程中，由于炉温的大幅波动，或压力波动，就可能造成设备法兰泄漏，由于该部分热油自燃点较低，一旦发生泄漏就能引发火灾。
3.加氢装置道（DOW）化学火灾爆炸指数
1）在评估加氢工艺生产过程中最大危险性方面，一般常用火灾爆炸指数作为工具来分析。火灾爆炸指数可预测某一特定事故可能带来的工艺危害及经济损失[2]。
装置危险程度与火灾爆炸指数所对应的内容见表2。
表2火灾爆炸指数与危险等级
2）选取单元评价
依照单元选取原则，为将柴油加氢装置最大的危险部分暴露出来，按工艺流程的走向，选取对过程影响较大的单元进行评价。加氢装置生产过程中火灾爆炸安全隐患较大的部位分成两大系统七个单元：反应系统：反应器、新氢机、加热炉、空冷、高压分离器；分馏系统：分馏塔、重沸炉；
以反应系统反应器危险分析结果为例：
表3反应器工艺单元危险分析汇总表
其中：F1为一般工艺危险系数
F2为特殊工艺危险系数
3）确定加氢装置权重系数
对加氢装置进行综合危险性分析，权重系数是一个关键性的数据，它的数值大小决定了分析的结果和准确程度[3]。用道氏法对220万吨/年柴油加氢装置进行危险性评价，必须划分系统，并按生产运行反应系统、分馏系统、两个系统所含单元的最高火灾、爆炸危险指数作为系统计算权重系数的代表值。
W反应系统=F反&E反·C反/（F反&E反·C反十F分&E分）=115.26/（115.26+55.49）=0.68
W分馏系统=F分&E分·C分/（F反&E反·C反十F分&E分）=55.49/（115.26+55.49）=0.32
通过计算结果看，反应系统占的权重数系数要远高于分馏系统，故装置人员要对反应系统给予更多的关注，在工艺生产过程中要重点控制，防止造成重大的经济损失与人员伤亡。
4.安全管理对策
1）设置光纤感温探测装置
光纤感温探测系统利用光纤作为感温探测元件，物料泄漏并发生着火时，会放出热量时，光纤感温探测系统可以将环境温度以连续的线性方式表示出来，操作人员可迅速发现火险，并及时响应，将初期火灾控制在萌芽状态。
2）严格执行工艺规程
装置开工时严格执行装置开工方案，缓慢提升工艺介质的温度及压力，防止管线膨胀变形过大，引起法兰泄漏，防止设备遭到破坏，装置停工时同样遵循平稳、缓慢变化的原则，防止设备因温度变化过快造成泄漏。
3）制定切实可行的安全消防预案
针对装置的反应系统，分馏系统易发生火险的部分，认真制定各种事故处置预案，并定期实战演练，演练中暴露出的问题需及时修正，使预案更加实际有效，最大程度的降低火灾事故对装置人员的伤害及经济损失。
4）关键部位增加安全仪表SIS
加氢装置的关键部位，如反应器，高低压分离器、加热炉等易发生超温超压、高压窜低压等部位增加安全联锁装置，一旦出现波动，当操作参数超过联锁规定值时，可自动启动安全联锁，降低设备内物料的温度及压力，从而使装置进入一个相对安全的状态，给操作人员的人身安全及设备保护提供一个安全有力的保障。
参考文献：
[1]李大东.加氢处理工艺与工程[M].中国石化出版社，2004.
[2]毛桂英.道化学火灾爆炸危险指数评价法的应用[J].中国新技术新产品，2009（6）：1-1.
[3]吴宗之，高进东，魏利军危险评价方法及应用[M]北京冶金工业出版社，2001