一、裝置簡(jiǎn)介
(一)裝置發(fā)展及類型
1．裝置發(fā)展
精對(duì)苯二甲酸(PTA)是關(guān)系到國(guó)民生計(jì)的衣用滌綸化纖聚酯產(chǎn)品的原料。目前在我國(guó)滌綸化纖因其品質(zhì)優(yōu)良，是化學(xué)纖維中的優(yōu)選品種，它已占整個(gè)化纖產(chǎn)品的76％以上。近年來(lái)，在化學(xué)纖維中聚酯工業(yè)發(fā)展的速度最快，世界聚酯產(chǎn)量年增長(zhǎng)率約為8％左右。隨著聚酯應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，近十年來(lái)聚酯用途不斷擴(kuò)大，已延伸到聚酯薄膜、聚酯瓶、工業(yè)用聚酯以及其他新聚酯產(chǎn)品等領(lǐng)域中，其中又以工業(yè)用聚酯發(fā)展更快。
根據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)分析，1999年，我國(guó)聚酯生產(chǎn)能力達(dá)398×104t／a，PTA的需求量為344×104t／a，而產(chǎn)量則為169.1×104t／a，缺口達(dá)172．9× 104t／a。2001年P(guān)TA進(jìn)口量達(dá)到311.7×104t。2001年國(guó)內(nèi)聚酯年生產(chǎn)能力已經(jīng)發(fā)展到700-800X104t／a，當(dāng)年產(chǎn)量已達(dá)611×104t,需PTA約531．6×104t，但國(guó)內(nèi)PTA生產(chǎn)能力(包括DMT應(yīng)算到PTA的產(chǎn)能)到2001年約為242.5×1094t／a，當(dāng)年實(shí)際產(chǎn)量約為219.9×104t，PTA缺口達(dá)300X104t以上。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)PTA市場(chǎng)需求的分析預(yù)測(cè)，到2005年底我國(guó)PTA市場(chǎng)需求將達(dá)到597～699×104t／a。
2．生產(chǎn)工藝路線
精對(duì)苯二甲酸(PTA)是生產(chǎn)聚酯(PET)的重要化工原料，當(dāng)前主要的工藝路線有二條。一種是二甲苯(PX)合并氧化合并酯化生產(chǎn)工藝(也叫DMT法)。另一種是對(duì)二甲苯(PX)直接氧化法(即DM法)生產(chǎn)工藝，它是以美國(guó)BP—Amoco公司、美國(guó)DuPont—ICl公司和日本三井油化公司為代表的中溫氧化，加氫精制生產(chǎn)PTA的工藝技術(shù)。我國(guó)較為先進(jìn)的已建成投產(chǎn)的PTA裝置(如揚(yáng)子石化)多采用Amoco公司(現(xiàn)為英國(guó)BP公司)工藝技術(shù)。并對(duì)經(jīng)過(guò)對(duì)BP、DuPont、三井油化三家公司技術(shù)方案從技術(shù)路線、產(chǎn)品質(zhì)量、原材料單耗、催化劑回收、公用工程單耗以及很為關(guān)鍵單臺(tái)氧化反應(yīng)器設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和設(shè)備投資狀況進(jìn)行反復(fù)的技術(shù)優(yōu)化，同時(shí)結(jié)合70年代我國(guó)引進(jìn)PTA裝置30年來(lái)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，在引進(jìn)、消化、吸收上所取得的成就(特別是揚(yáng)子石化)基礎(chǔ)上，成功地對(duì)老裝置進(jìn)行大膽的革新、改造，使裝置生產(chǎn)能力由原來(lái)的45×10（4t／a增加到60×10（4t／a(目前可達(dá)70×10（4t／a產(chǎn)量)。能耗由原來(lái)的469kg標(biāo)油降低到339kg標(biāo)油，最低可達(dá)290-300kg標(biāo)油。通過(guò)革新創(chuàng)造已形成了許多自己獨(dú)有的PTA生產(chǎn)技術(shù)，目前已有4項(xiàng)技術(shù)成果獲得專利授予權(quán)，5項(xiàng)技術(shù)成果正在申請(qǐng)專利，形成14項(xiàng)之多的專有技術(shù)。這里重點(diǎn)以對(duì)二甲苯(PX)直接氧化法(即DM法)生產(chǎn)工藝做進(jìn)一步詳細(xì)論述。
二、重點(diǎn)部位及設(shè)備
(一)PTA裝置主要原料危險(xiǎn)性分析
1.PTA裝置主要原料安全特性
在PTA生產(chǎn)整個(gè)工藝過(guò)程中，存在有對(duì)二甲苯(PX)、醋酸(HAC)、溴化氫(HBr)、氫氣(H2)以及反應(yīng)尾氣等多種易燃易爆、有毒有害介質(zhì)(見表3—25、表3—26)。大部分為易燃易爆有毒有害強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)。當(dāng)生產(chǎn)不穩(wěn)定或發(fā)生泄漏時(shí)很容易釀成重大事故，危及生產(chǎn)和人身安全。
(1)PYA裝置中已列人《危險(xiǎn)貨物品名表》GBl2268—90的危險(xiǎn)化學(xué)晶：
(2)PTA裝置列入《劇毒物品品名表》GA 58—93的劇毒物品：根據(jù)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》GB 5044--85標(biāo)準(zhǔn)，PlA裝置中只有在經(jīng)過(guò)洗滌后反應(yīng)尾氣的廢氣中含有微量的極度危害I級(jí)的苯以及高度危害Ⅱ級(jí)溴甲烷和一氧化碳。
(3)PTA裝置未列入《危險(xiǎn)貨物品名表》GBl2268—'90的危險(xiǎn)化學(xué)晶。
(4)根據(jù)《重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》GBl8218--2000國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，生產(chǎn)場(chǎng)所重大危險(xiǎn)源是按4類物質(zhì)品名(品名引用《危險(xiǎn)貨物品名表》中的介質(zhì))及其臨界量加以確定的。因此PYA裝置中上提到的多種列入和未列入《危險(xiǎn)貨物品名表》共計(jì)18種中，對(duì)照生產(chǎn)場(chǎng)所的臨界量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算只有PX、HAC和U2可視為該裝置的重大危險(xiǎn)源。嚴(yán)格地說(shuō)，由于氫氣由管道輸送而來(lái)，裝置內(nèi)不設(shè)中間儲(chǔ)罐，按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)場(chǎng)所的氫臨界量不足1t，因此PTA裝置的重大危險(xiǎn)源為對(duì)二甲苯(h)和醋酸(HAC)兩種。
2．PTA裝置主要原料危險(xiǎn)性分析
PTA裝置有多種原、輔材料和反應(yīng)副產(chǎn)物，這些物質(zhì)存在易燃易爆、有毒有害的危險(xiǎn)性。其中主要介質(zhì)均為甲B類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)，并具有一定的毒性危害，其次高壓蒸汽高溫物料以及?；吩斐傻臓C傷、灼傷，裝置開停時(shí)使用大量可致人窒息死亡的氮?dú)?，生產(chǎn)中可對(duì)人造成放射性傷害的鈷“液位計(jì)、大型空氣壓縮機(jī)組發(fā)出的高分貝的噪音傷害，都是PTA裝置存在的危險(xiǎn)危害因素。
(1)PTA裝置主要危險(xiǎn)化學(xué)品特性
主要危險(xiǎn)化學(xué)品特性見表3—23。
(2)PTA裝置危險(xiǎn)化學(xué)品毒性危害特性
裝置危險(xiǎn)化學(xué)品毒性危害特性見表3—27。
PTA裝置均為關(guān)鍵生產(chǎn)裝置，其裝置特點(diǎn)是生產(chǎn)連續(xù)化，流程復(fù)雜化，介質(zhì)危險(xiǎn)程度。這些特點(diǎn)決定了裝置的管理要細(xì)化，操作人員要有較高的技術(shù)素質(zhì)。在操作中應(yīng)注意以問(wèn)題：
?、貾TA裝置為中壓下生產(chǎn)的裝置，主要物料為對(duì)二甲苯和醋酸，均為易燃易爆品，加物料的載體為熱油，為有毒物質(zhì)。
?、谥饕卸疚锪蠟閷?duì)二甲苯和四溴乙烷，長(zhǎng)期接觸會(huì)引起慢性中毒。
③熱媒熱載體，溫度很高，一般在330℃左右，所以操作時(shí)須穿防熱服、手套和面罩。
?、苡蒔TA裝置輸送PTA粉末和由PTA中間料倉(cāng)向包裝送PlA粉末采用氮?dú)廨斔?。防止粉塵爆炸。并對(duì)輸送PTA的氮?dú)膺M(jìn)行氧含量分析。
3．PTA裝置主要危險(xiǎn)物質(zhì)分布
根據(jù)PTA裝置工藝流程特點(diǎn)，以及裝置設(shè)備、管線的實(shí)際布置情況，調(diào)查裝置所使用有毒有害危險(xiǎn)化學(xué)品的實(shí)際分布如表3—29所示。
(二)重點(diǎn)及關(guān)鍵部位
1．主反應(yīng)器系統(tǒng)
對(duì)苯二甲酸裝置的反應(yīng)器系統(tǒng)具有高溫、高壓等特點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中，若出現(xiàn)大的故障，將影響裝置的正常安全生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)需要緊急停工處理。主要包括氧化單元的空氣壓縮機(jī)、氧化反應(yīng)和精制單元的加氫反應(yīng)、離心機(jī)等。
2．熱媒加熱系統(tǒng)
熱油系統(tǒng)屬于高溫、高壓，因此對(duì)設(shè)備及管線的要求嚴(yán)格。在實(shí)際生產(chǎn)中，熱油爐內(nèi)盤管沖刷、熱油泵機(jī)械密封磨損、閥門磨損出現(xiàn)泄漏，都將造成嚴(yán)重事故。
3．重點(diǎn)危險(xiǎn)區(qū)域劃分
根據(jù)以上PTA裝置所使用有毒有害危險(xiǎn)化學(xué)品的實(shí)際分布，可以對(duì)PTA裝置危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行如下劃分：
①氧化反應(yīng)、冷凝、結(jié)晶區(qū)域和加氫預(yù)熱反應(yīng)、結(jié)晶區(qū)域、氮?dú)鈮嚎s機(jī)等區(qū)域?yàn)榧准?jí)火災(zāi)危險(xiǎn)性生產(chǎn)區(qū)域。②TA過(guò)渡區(qū)、干燥區(qū)域；溶劑脫水、溶劑回收區(qū)域；TA料倉(cāng)；PTA離心、過(guò)濾、干燥區(qū)域；PTA料倉(cāng)區(qū)域?yàn)橐壹?jí)火災(zāi)危險(xiǎn)性生產(chǎn)區(qū)域。③工藝空壓機(jī)房、控制室以及MCC等為丙級(jí)火災(zāi)危險(xiǎn)性生產(chǎn)區(qū)域。在成品包裝車間裝袋處，有粉塵外逸的可能。環(huán)境中粉塵與操作關(guān)系密切，其規(guī)定值為不大于0．1mg／m3。④整個(gè)PTA裝置為甲級(jí)火災(zāi)危險(xiǎn)性裝置。PTA裝置為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性裝置，主要原料PX、H2都屬甲類和甲B火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)，裝置內(nèi)氧化及加氫精制單元大部分處于爆炸危險(xiǎn)乙區(qū)或附加乙區(qū)內(nèi)。
4.主要危險(xiǎn)危害分布
主要危險(xiǎn)危害分布如表3—30。
5.PTA裝置危險(xiǎn)點(diǎn)及關(guān)鍵部位
由于多種危險(xiǎn)物質(zhì)存在于整個(gè)工藝過(guò)程中，按照中石化及國(guó)家有關(guān)文件及法規(guī)，該裝置主要危險(xiǎn)區(qū)域有：氧化反應(yīng)器、空壓機(jī)、加氫反應(yīng)器、氧化干燥機(jī)等系統(tǒng)如表3—31所示。
(三)重點(diǎn)設(shè)備
PTA裝置重點(diǎn)設(shè)備機(jī)組及設(shè)備為反應(yīng)器、空壓機(jī)、結(jié)晶器等。此外，還有許多的特殊閥門，這些閥門出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致裝置部分停工或全裝置停車，若處理不當(dāng)也有可能導(dǎo)致惡性事散的發(fā)生。
1.PTA裝置設(shè)備概況
PTA裝置原料為PX、HAC、H2等易燃易爆、有毒有害的介質(zhì)，工藝過(guò)程有激烈的氧化反應(yīng)和臨氫操作。PTA生產(chǎn)的物料多為漿料，易堵塞，介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)。因此裝置內(nèi)設(shè)備類型多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械多、規(guī)格大、材質(zhì)耐腐蝕要求高是該裝置硬件設(shè)施的一大特點(diǎn)。如有原動(dòng)機(jī)功率(1—1．2)×104kW的大型空氣壓縮機(jī)，54078m3幾流量的尾氣膨脹機(jī)及53t／h的凝氣背壓式蒸汽透平機(jī)組成的工藝空氣壓縮機(jī)組。有大負(fù)荷的壓力離心機(jī)、真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)、回轉(zhuǎn)式大型干燥機(jī)。裝置內(nèi)有每分鐘幾萬(wàn)轉(zhuǎn)的高速離心泵、耐強(qiáng)腐蝕的耐酸泵，以及類型近10種之多的機(jī)泵等。另外在工藝設(shè)備上有鈦復(fù)合鋼板(SA516Cr．70+T1 Cr．1)制作帶鈦攪拌器的氧化反應(yīng)器和SA516Gr.70+304L復(fù)合鋼板制作的加氫反應(yīng)器等制造難度高的承壓設(shè)備。
除上述材料外，PTA工藝生產(chǎn)設(shè)備中尚采用了一些特殊的材料，如Hastllov C、904L、254SMo、lnconel、2205等。
為防止工藝設(shè)備、管理系統(tǒng)的超溫、超壓事故發(fā)生，PTA裝置內(nèi)設(shè)備安全閥、防爆膜，給安全生產(chǎn)提供了有力的保證。
2．工藝對(duì)設(shè)備的要求
PTA裝置中使用的多種介質(zhì)有強(qiáng)腐蝕性，加之PTA產(chǎn)品潔凈度要求高，對(duì)金屬雜質(zhì)特別是鐵離子等含量有嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)，因此PTA裝置中約有85％以上設(shè)備須選用超低碳不銹鋼、不銹鋼復(fù)合板直至鈦復(fù)合板等高品位材質(zhì)?？梢哉f(shuō)PTA裝置是石油化工生產(chǎn)裝置對(duì)設(shè)備選材條件很為嚴(yán)格和苛刻的，其具體要求如下：
(1)氧化反應(yīng)工段主要腐蝕性介質(zhì)為醋酸和溴化物，操作溫度高，反應(yīng)器前后的設(shè)備須采用工業(yè)純鈦?zhàn)鳛樵O(shè)備的基本抗腐蝕材質(zhì)?？紤]到制造成本，設(shè)備大多采用復(fù)合鈦板制造。部分設(shè)備由于操作溫度較低，可采用316L(317L)、或某些雙相鋼材料作為基本材料。
如第一冷凝器管板為Ti十Cs十lnconel 600三層復(fù)合板，尾氣冷卻器采用瑞典開發(fā)的優(yōu)于316L或317L的254SMo即Cr20Nil8M06材質(zhì)。
(2)加氫精制工段主要介質(zhì)為粗TA的水溶液漿料。為防止不銹鋼中的Cr、Nj、Pe等金屬離子溶人(本質(zhì)上也屬于腐蝕)物料，最后影響PTA成品的質(zhì)量，因此在最后兩級(jí)反應(yīng)器進(jìn)料加熱器選用了鈦材。加氫反應(yīng)器和其他設(shè)備一般采用304L不銹鋼或304L復(fù)合板作為基本材料。
(3)其他特殊材料的應(yīng)用
除上述材料外，PTA工藝生產(chǎn)設(shè)備中尚采用了一些特殊的材料，如Hastlloy C、904L、254SMo、Inconel2205等。
三、危險(xiǎn)因素及其防范措施
(一)生產(chǎn)過(guò)程危險(xiǎn)因素分析
PTA裝置是一套典型的高溫、中壓、強(qiáng)腐蝕性，部分單元臨氫操作的危險(xiǎn)性高的化工生產(chǎn)裝置，為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性裝置。其工藝特點(diǎn)是：工藝過(guò)程復(fù)雜、臨氫、操作條件苛刻生產(chǎn)中使用15種以上的原輔化工材料及產(chǎn)成品大部分介質(zhì)屬于易燃易爆、有毒有害強(qiáng)腐蝕介質(zhì)。從裝置的TA單元，PTA單元以及中間罐區(qū)等輔助單元看，在連續(xù)化生產(chǎn)過(guò)程中各危險(xiǎn)區(qū)域的危險(xiǎn)部位都存著火災(zāi)、爆炸，不同程度的毒性危害和強(qiáng)腐蝕危險(xiǎn)。根據(jù)同類型裝置事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，其主要事故形態(tài)是物料的泄漏與空氣形成的爆炸混合物，造成火災(zāi)爆炸的惡性事件。根據(jù)多年的生產(chǎn)實(shí)際及經(jīng)驗(yàn)，在生產(chǎn)過(guò)程PTA裝置易發(fā)生影響開工率的危險(xiǎn)因素主要有下述幾方面。
1．生產(chǎn)物料的危險(xiǎn)性
由于TA單元在生產(chǎn)過(guò)程所需的主要物料PX、HAC、NBA等均為易燃易爆物質(zhì)。對(duì)二甲苯的火災(zāi)危險(xiǎn)存在于原料配制、氧化反應(yīng)工序中。醋酸的火災(zāi)危險(xiǎn)性存在于原料配制、氧化反應(yīng)、結(jié)晶、過(guò)濾、干燥、浴劑和催化劑回收等各個(gè)過(guò)程，貫穿于TA單元的整個(gè)工藝過(guò)程。而醋酸丁酯的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要存在于溶劑回收的共沸蒸餾工藝過(guò)程。
以上的三種物質(zhì)其操作溫度均高于其閃點(diǎn)，如，對(duì)二甲苯為25℃，醋酸為39℃，醋酸丁酯為22℃，在操作、儲(chǔ)存、輸送過(guò)程中，當(dāng)管道、機(jī)泵以及所經(jīng)過(guò)的工藝設(shè)備一旦發(fā)生泄漏，易燃物料遇到火源或高溫物體時(shí)，非常容易起火，如未及時(shí)控制即可釀成火災(zāi)事故。
其次在TA單元的整個(gè)工藝過(guò)程，都存在著醋酸和溴化氫中溴離子的腐蝕問(wèn)題，特別是高溫醋酸泄漏對(duì)設(shè)備和環(huán)境的腐蝕更為加劇。由于腐蝕使機(jī)械設(shè)備、容器、管道材料強(qiáng)度大為降低，長(zhǎng)期腐蝕會(huì)造成管道、設(shè)備、閥門、機(jī)封的破壞，引起了泄漏著火事故的發(fā)生。如出現(xiàn)高溫醋酸或堿NaOH液泄漏中噴射，容易造成操作人員和維修人員的呼吸系統(tǒng)和皮膚的嚴(yán)重灼傷，尤其是大面積的酸、堿灼傷，讓人慘不忍睹。
另外，PTA單元的氫氣如發(fā)生泄漏很容易與空氣形成爆炸混合物，不管是靜電打火，還是遇到金屬撞擊都可引發(fā)一場(chǎng)惡性事故的發(fā)生。其次，物料的毒性對(duì)裝置的操作者也構(gòu)成很大的危害。如：溴化氫促進(jìn)劑加料間存在著因加料過(guò)程易吸人HBr蒸汽而存在著中毒的危險(xiǎn)，尤其是HBr在氧化反應(yīng)高溫高壓條件下可產(chǎn)生溴甲烷。因此在反應(yīng)尾氣、氣體膨脹機(jī)、吸附塔、氣體洗滌塔及尾氣輸送TA及PTA產(chǎn)品時(shí)，都可能存在一定濃度的溴甲烷。上述設(shè)備、管道如果發(fā)生氣體外逸，不但污染環(huán)境，并可引發(fā)操作人員的急性溴甲烷中毒事故。
2．氧化反應(yīng)過(guò)程的危險(xiǎn)性
氧化反應(yīng)系統(tǒng)包括氧化反應(yīng)器、結(jié)晶器、冷凝器、漿料罐、母液循環(huán)罐和醋酸精餾塔等工藝設(shè)備。氧化反應(yīng)是多種易燃物料：PX、HAC、HBr、鈷錳催化劑、循環(huán)母液、硅油等與大量的空氣混合，在高溫、低壓的氧化反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行激烈放熱的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)器內(nèi)存在大量高溫、高壓的可燃物、助燃物其危險(xiǎn)性不言而喻。因此，大多數(shù)專利商都要求把氧化反應(yīng)器放在厚厚的防爆墻內(nèi)，以降低氧化反應(yīng)器發(fā)生爆炸時(shí)造成的損失。生產(chǎn)過(guò)程反應(yīng)器的安全操作是通過(guò)控制氧化尾氣中的氧含量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，正常生產(chǎn)時(shí)尾氣氧含量均為3％左右，若氧含量達(dá)到5％，反應(yīng)器就會(huì)報(bào)警以致停車。如果操作或控制不當(dāng)，氧化尾氣含量超過(guò)8％，氧化反應(yīng)就有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。因此氧化反應(yīng)的工藝操作須嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度和壓力，避免出現(xiàn)反應(yīng)速度過(guò)快，導(dǎo)致溫升過(guò)高而發(fā)生失控的危險(xiǎn)。另外，重要的是在反應(yīng)的引發(fā)過(guò)程，尤其是在切換尾氣控制閥時(shí)操作不當(dāng)，或發(fā)生三取二的尾氣氧含量監(jiān)測(cè)儀表故障等問(wèn)題，容易造成尾氣氧含量不斷上升，當(dāng)氧含量超過(guò)8％左右濃度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)醋酸蒸汽的燃燒直至發(fā)生爆炸。而分布在氧化反應(yīng)器周圍的結(jié)晶器，第一到第四冷凝器以及循環(huán)母液醋酸罐，精餾塔醋酸閃蒸罐等，一旦發(fā)生大面積泄漏也隨時(shí)存在著火災(zāi)或爆炸的危險(xiǎn)性。
3.尾氣吸附過(guò)程危險(xiǎn)性
尾氣吸附塔內(nèi)主要有氧氣、溴甲烷、甲苯、醋酸、活性炭、硅膠等物質(zhì)。正常操作溫度較低，但當(dāng)超過(guò)150℃或停車時(shí)溫度上升過(guò)高，會(huì)發(fā)生塔內(nèi)活性炭自燃而發(fā)生的火災(zāi)事故。
4.加氫精制系統(tǒng)的危險(xiǎn)性
PTA單元加氫反應(yīng)器是火災(zāi)爆炸重要的危險(xiǎn)源。反應(yīng)介質(zhì)為氫氣和TA的混合物，操作溫度為288℃，操作壓力最高為8．8MPa。由于操作溫度和壓力較高，而且氫氣介質(zhì)的爆炸極限寬為4．1％～74．1％，加氫精制單元屬甲類防火類別，爆炸危險(xiǎn)Ⅱ區(qū)，發(fā)生火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)程度高。由于此系統(tǒng)為臨氫狀態(tài)，設(shè)備及氫管線存在著氫氣泄漏和發(fā)生氫腐蝕和氫脆的危險(xiǎn)性。系統(tǒng)中的氫氣緩沖罐容積非常小，但它是儲(chǔ)氫的三類壓力容器，同樣存在超壓爆炸的危險(xiǎn)因素。
其次系統(tǒng)內(nèi)的氫氣壓縮機(jī)將來(lái)自煉油廠的重整氫，經(jīng)氫氣壓縮機(jī)增壓，然后送入加氫反應(yīng)器，系統(tǒng)為臨氫區(qū)域，氫氣壓縮機(jī)的出口壓力達(dá)11．0MPa，出口溫度為200℃以上更加增大了壓縮機(jī)及出口管線，閥門發(fā)生泄漏所引起的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性。
5．原料及PX及化工原料罐區(qū)危險(xiǎn)性
裝置罐區(qū)內(nèi)有PX、HAC、HBr、NaOH、共沸劑NBA等易燃、腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)。除醋酸罐的容積達(dá)1000m3以上能夠形成防火堤內(nèi)積液池火災(zāi)外，對(duì)二甲苯、熱油、醋酸、燃料油等也都有發(fā)生罐內(nèi)池火災(zāi)的可能。因此在防止介質(zhì)的腐蝕泄漏和事故泄漏之時(shí)，應(yīng)杜絕罐區(qū)內(nèi)存在各種火源的可能性，才能防止罐區(qū)火災(zāi)事故的發(fā)生。為防止罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生，除減少泄漏和杜絕火源外，還應(yīng)防止誤操作造成的冒罐跑料和抽空的事故發(fā)生。
6．PTA輸送、包裝及儲(chǔ)存系統(tǒng)的危險(xiǎn)性
PlA產(chǎn)品在氣流輸送、包裝、存儲(chǔ)、除塵等各個(gè)生產(chǎn)過(guò)程， 自始至終都存在著PTA或TA粉塵發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。由于PlA或TA的粉塵本身具有可燃性，其最低爆炸濃度為0．05z／L，極限氧濃度為15％(電火花點(diǎn)火)。當(dāng)粉塵懸浮物與空氣形成的混合物達(dá)到一定剛度，如52～718g／m3時(shí)，遇有足以引起粉塵爆炸的起始能量，如出現(xiàn)明火、靜電、電火花引條件就會(huì)發(fā)生惡性的粉塵爆炸事故。
7．高壓蒸汽和開停車及小包裝氮?dú)庀到y(tǒng)的危險(xiǎn)性
PTA裝置除設(shè)熱油爐外，加氫單元的進(jìn)料預(yù)熱系統(tǒng)全部用高壓蒸汽，PTA裝置中用于主要生產(chǎn)的加熱蒸汽有9．0MPa(表)、1．0MPa(表)及0．43MPa(表)三種規(guī)格，其中0．43MPa(表)：為氧化反應(yīng)副產(chǎn)的低壓蒸汽，高壓9．0MPa(表)蒸汽溫度480℃，中壓1．0MPa(表)，蒸汽也在230℃，因此高壓蒸汽系統(tǒng)及其凝液系統(tǒng)的集管、閥門、流水器、管網(wǎng)焊接質(zhì)量以及外保溫材料的選擇十分重要，如有漏泄、噴濺、裸管會(huì)造成嚴(yán)重的燙傷事故。另外FrA裝置工藝過(guò)程和PTA小包裝置系統(tǒng)以及開停工搶修中都需要大量的氮?dú)狻Ｍ怭TA裝置由于氮?dú)庑孤┖凸芾聿划?dāng)造成窒息傷人致死的事故多有發(fā)生。因此該裝置的氮?dú)庀到y(tǒng)須確保密封循環(huán)系統(tǒng)良好，杜絕誤操作，堅(jiān)持巡檢，以防止各類惡性事故的發(fā)生。
(二)放射性物質(zhì)安全防護(hù)
PTA裝置普遍使用有放射性液位計(jì)(如：氧化、精制反應(yīng)器采用放射性鈷—60或銫—137)，鈷—60或銫—137電離輻射類型為了射線。為了避免放射源與裝置人員的接觸。除在儀器專用的操作規(guī)程中專業(yè)說(shuō)明外，還需要制定詳細(xì)的防護(hù)處理措施。
1．放射性接觸防護(hù)處理措施
(1)裝置上除有放射儀器的容器外，附近的操作區(qū)域里的放射劑量，是有一定限制的。因此，只允許指定的人員進(jìn)行操作，非指定的操作人員不得接觸。
(2)在裝有放射性儀器的容器的人孔都用鉛封，只有放射管理人員或由他指定的人員并需要書面指令，才可啟封。
(3)每一放射源要標(biāo)記上放射線的警告標(biāo)志，此標(biāo)記未經(jīng)放射管理人員批準(zhǔn)，其他人不得除去。
(4)裝置中的放射源的說(shuō)明，應(yīng)公布在控制室內(nèi)。
(5)裝有放射性物質(zhì)封閉源的取出、安放、更換及處置的人員須嚴(yán)格遵照相關(guān)的安全防護(hù)規(guī)定進(jìn)行。
(6)須嚴(yán)格放射作業(yè)人員個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)與健康檢查。
2．放射性接觸工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
(1)西德工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 54115規(guī)范對(duì)密封輻射源要求有：①如果在適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)中，可放出的放射性小于0．185×1010Bq，則一般可以認(rèn)為防護(hù)層是惰性且密封的。②輻射源含有氣態(tài)或以氣態(tài)吸附的放射性同位素時(shí)，如果操作層條件每小時(shí)泄漏出防護(hù)層的量不大于0．37×1010Bq，則防護(hù)層可看作是密封的。③高安全輻射源所采用的材料直至溫度800℃，不得溶化、升華或著火。
(2)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)《輻射防護(hù)規(guī)定》GB 8703—88及《密封放射源一般規(guī)定》GB 4076--83國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。放射作業(yè)場(chǎng)所最高允許限值為23．87×103Bq／kg?h，公眾最高允許限值為23．87×102Bq／kg?h，聚酯裝置監(jiān)測(cè)點(diǎn)結(jié)果均能低于公眾最高允許限值23．87×102Bq／kg?h，但要考慮到放射源對(duì)機(jī)體作用的隨機(jī)效應(yīng)，仍需注意加強(qiáng)防護(hù)。
(三)裝置安全自保聯(lián)鎖及其作用
1．PTA裝置電氣安全系統(tǒng)
PTA裝置動(dòng)力和照明屬于二級(jí)用電負(fù)荷。
PTA裝置供電系統(tǒng)一般采用雙線路供電，正常時(shí)每一路電源各帶50％負(fù)荷，當(dāng)某一回路故障時(shí)，另一路可帶100％負(fù)荷。
裝置內(nèi)動(dòng)力配線為放射線電纜橋架敷設(shè)。經(jīng)低壓配電柜配出的動(dòng)力電源送至MCC盤及照明系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)采用UPS電源。
2．PTA裝置安全儀表
PTA裝置生產(chǎn)自動(dòng)化程度的要求高，生產(chǎn)工藝中反應(yīng)器部分為易燃易爆物料，屬甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性區(qū)域，主流程中多為高溫高壓及強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，流體中固體含量多在30％以上，生產(chǎn)運(yùn)行技術(shù)性強(qiáng)，操作難度大，控制要求高。為優(yōu)化反應(yīng)條件、降低原料和公用工程單耗，保證生產(chǎn)的安全可靠，要求裝置的自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有高可靠性、高安全性及先進(jìn)性。因此PTA裝置主生產(chǎn)線須采用分散控制系統(tǒng)(DCS系統(tǒng))，通過(guò)豐富的彩色圖像顯示，完成控制、指示、記錄、報(bào)警等功能。在DCS系統(tǒng)中嵌入國(guó)際上成熟的優(yōu)化及先進(jìn)控制系統(tǒng)，即APC系統(tǒng)，從而不僅提高了裝置的安全性和穩(wěn)定性，還可進(jìn)一步提高操作的經(jīng)濟(jì)性。擬建的PTA主生產(chǎn)線還設(shè)有ESD緊急聯(lián)鎖停車系統(tǒng)，以確保裝置的安全操作。裝置中成套設(shè)備一般要配備PLC系統(tǒng)，其狀態(tài)和報(bào)警信號(hào)送DCS系統(tǒng)。
PTA裝置儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)(DCS)所采用大型集散控制系統(tǒng)，在突發(fā)事件情況下可起到以下幾個(gè)方面的安全措施：
?、倬哂锌刂剖壹艾F(xiàn)場(chǎng)儀表供電的備用電源(UPS)。②裝置已設(shè)置凈化風(fēng)儲(chǔ)罐，保證裝置內(nèi)儀表使用15～30min，其目的亦在于保證裝置安全。③根據(jù)工藝裝置的特點(diǎn)，設(shè)置必要的緊急情況下自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)(ESD)。ESD系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，并采用事故安全型(正常帶電，失電動(dòng)作)。④在工藝裝置區(qū)內(nèi)，根據(jù)裝置的特點(diǎn)，設(shè)置一定數(shù)量的氫氣檢測(cè)報(bào)警儀表。⑤中心控制室除了考慮與工藝裝置的安全距離外，設(shè)置有可燃?xì)怏w和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。
3．PTA裝置安全與消防設(shè)施
?、貾YA裝置設(shè)有消防站，距生產(chǎn)裝置及輔助生產(chǎn)設(shè)施距離不大于2．5kin，接到火警后，消防車5min內(nèi)就可以趕赴火場(chǎng)，站內(nèi)共配有泡沫、干粉、水等各式消防車。
②PTA裝置區(qū)內(nèi)建有消防水泵房，消防供水采用獨(dú)立的穩(wěn)高壓消防供水系統(tǒng)，正常壓力0．9MPa。消防水量330L／s。PTA裝置周圍設(shè)有環(huán)形消防水管道及消火栓，裝置內(nèi)重點(diǎn)部位還設(shè)有消防水炮。
?、跴TA裝置內(nèi)設(shè)有泡沫站，可為裝置內(nèi)的HAC儲(chǔ)罐提供泡沫滅火混合液。
?、躊TA裝置內(nèi)設(shè)有消防通道、消防炮、高壓消防栓、MF8、MTY、MT50各類滅火器，可以滿足裝置的消防設(shè)施配制要求。
⑤PTA裝置內(nèi)設(shè)有感溫、感煙、手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕等火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。
4．職業(yè)衛(wèi)生設(shè)施
PTA裝置內(nèi)安全衛(wèi)生設(shè)施根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范進(jìn)行配備，并設(shè)有氣防站和相應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)。裝置內(nèi)配有E．RPP—20B／13型號(hào)的正壓呼吸器等各類氣防設(shè)施和個(gè)人防護(hù)用品。裝置內(nèi)職業(yè)安全衛(wèi)生、消防等專業(yè)方面工作嚴(yán)格執(zhí)行中國(guó)石化集團(tuán)公司有關(guān)規(guī)定。
5．主要安全自保聯(lián)鎖
(1)主要儀表聯(lián)鎖控制
主要儀表聯(lián)鎖控制見表3—32。
(2)聯(lián)鎖管理制度
PTA裝置有控制溫度、壓力、流量、重要液位和大機(jī)組安全運(yùn)行的聯(lián)鎖，并制定和完善聯(lián)鎖管理制度規(guī)定：
?、俑鞣N聯(lián)鎖嚴(yán)禁摘除。
?、谌缟a(chǎn)中需要摘除時(shí)，先向技術(shù)科報(bào)告后，經(jīng)批準(zhǔn)，允許摘除。
?、郛?dāng)生產(chǎn)恢復(fù)正常后，立刻恢復(fù)聯(lián)鎖。
?、苌a(chǎn)需要緊急摘除，須在24h之內(nèi)補(bǔ)辦手續(xù)。
(四)裝置易發(fā)生的事故及其處理
1.國(guó)內(nèi)外同類裝置重大典型事故(火災(zāi)、爆炸、中毒及次生災(zāi)害)
(1)國(guó)外典型石化企業(yè)事故原因分析
《世界石油化工企業(yè)近30年特大型火災(zāi)、爆炸事故匯編》中論述了95起重大火災(zāi)爆炸事故的原因，現(xiàn)將統(tǒng)計(jì)結(jié)果列于表3—33。
從事故原因統(tǒng)計(jì)及事故統(tǒng)計(jì)表可以看出，這些火災(zāi)、爆炸事故的原因大致分為六類，由于閥門管線泄漏引發(fā)的事故占很大比率，大約有1／3；其次是泵設(shè)備故障，約占事故總數(shù)的17．9％；操作失誤是第三位的事故原因，導(dǎo)致的事故約有15．8％；儀表電氣設(shè)備故障約占事故總數(shù)的12％；反應(yīng)失控和雷擊也是造成事故的原因，所占比例分別是10．5％和8．4％。
分析上述事故，發(fā)現(xiàn)報(bào)警消防措施不力也是事態(tài)擴(kuò)大的一個(gè)原因，因?yàn)?5起事故中有12起消防水泵無(wú)法啟動(dòng)。在這些事故中值得注意的是，烴類蒸汽發(fā)生爆炸事故占事故總數(shù)的43％，因?yàn)轱h逸擴(kuò)散的蒸汽云團(tuán)以及彌漫在建筑物內(nèi)的蒸汽云，被引燃發(fā)生的爆炸是很具有毀滅性的事故。
(2)同類PTA裝置典型事故分析
①國(guó)內(nèi)某化工廠PTA裝置氧化反應(yīng)器爆炸
1991年6月10日，國(guó)內(nèi)某化工廠Amoco法生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的裝置發(fā)生爆炸，事故造成一人死亡，管線和換熱器報(bào)廢。事故經(jīng)過(guò)為：當(dāng)日該裝置的氧化工段進(jìn)行正常停車，上午9時(shí)40分開始降低反應(yīng)器的空氣和進(jìn)料量，10時(shí)30分，混合料進(jìn)完，?？諝夂瓦M(jìn)料。約15min后反應(yīng)器尾氣系統(tǒng)發(fā)生兩次連續(xù)爆炸，隨后管線和氧化反應(yīng)器相繼爆炸，在場(chǎng)的一名操作工被炸死，HE一301換熱器報(bào)廢。爆炸原因是空氣切斷之后，閥門泄漏，使尾氣中的氧氣含量超過(guò)8％，形成二甲苯和醋酸混合爆炸性氣體，自燃或由靜電引起爆炸。
?、诒壤麜r(shí)吉爾化工氧化反應(yīng)器爆炸
1976年11月30日凌晨，比利時(shí)吉爾化工廠PTA裝置一號(hào)氧化裝置的第三氧化反應(yīng)器(BB--305)發(fā)生爆炸，但沒(méi)有造成人員傷亡。事故原因是違反開車程序，原料在沒(méi)有預(yù)熱的情況下直接常溫輸入反應(yīng)器，通人空氣后未能進(jìn)行反應(yīng)，尾氣中的氧含量達(dá)14％—16％，與對(duì)二甲苯和醋酸形成爆炸性氣體，由靜電或自燃引起爆炸。
③國(guó)內(nèi)某化工廠PTA裝置檢修出現(xiàn)人員窒息死亡1996年3月27日，國(guó)內(nèi)某化工廠PTA裝置檢修，檢修人員在進(jìn)入HM--501A簡(jiǎn)體檢修時(shí)，一維修工未辦理進(jìn)罐手續(xù)且防護(hù)面具使用不當(dāng)，造成該維修工窒息死亡。
?、車?guó)內(nèi)某化纖公司PTA裝置泵體開裂
2001年11月5日，國(guó)內(nèi)某化纖公司PTA裝置C1—1221屏蔽泵，在啟動(dòng)泵時(shí)，泵蓋與泵體連接處突然崩開，200℃、3．15MPa的蒸汽噴出，致使在場(chǎng)操作工1人死亡，1人輕傷。事故原因是泵蓋與泵體安裝時(shí)，使用連接螺栓的規(guī)格錯(cuò)誤，造成螺栓脫扣，連接強(qiáng)度大幅度下降，當(dāng)啟動(dòng)泵時(shí)瞬間壓力升高，泵蓋與泵體崩開，釀成了事故。
?、輫?guó)內(nèi)某化工廠PTA氧化裝置跑料事故
1984年1月27日，國(guó)內(nèi)某化工廠PTA氧化裝置常壓罐(HF--1502B)收對(duì)二甲苯時(shí)，因阻火器堵塞造成罐底焊口撕裂，損失對(duì)二甲苯約87t。
(3)事故分析與經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
通過(guò)上述實(shí)例，可以看出PTA裝置在生產(chǎn)中較大的危險(xiǎn)因素是物料與空氣形成的混合物達(dá)到爆炸極限，造成火災(zāi)爆炸事故，如PTA裝置發(fā)生的幾起爆炸事故都是氧化反應(yīng)尾氧含量超標(biāo)引起爆炸，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，須確保氧化反應(yīng)器尾氣氧含量控制，報(bào)警裝置靈敏、準(zhǔn)確、可靠；PX裝置應(yīng)重點(diǎn)防范有明火的崗位，如加熱爐。生產(chǎn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守工藝操作規(guī)程，嚴(yán)禁違章操作；另外，由于裝置區(qū)域內(nèi)遍布易燃易爆介質(zhì)，且一般均帶溫帶壓，所以檢修人員應(yīng)按規(guī)定辦理相應(yīng)手續(xù)，如動(dòng)火作業(yè)證、進(jìn)罐作業(yè)證等，進(jìn)容器作業(yè)時(shí)還須做好檢修前的分析檢測(cè)、工作現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)、安全防護(hù)用具和專人監(jiān)護(hù)，每個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可，切不可因搶工期、搶進(jìn)度而忽視安全工作，同類PX裝置和PTA裝置已數(shù)次發(fā)生過(guò)人員窒息事故；所以各級(jí)各類人員都要重視安全工作，嚴(yán)格把好產(chǎn)品質(zhì)量、工程質(zhì)量和工作質(zhì)量關(guān)，切實(shí)落實(shí)每個(gè)環(huán)節(jié)的安全生產(chǎn)責(zé)任制，加強(qiáng)對(duì)檢維修、物資采購(gòu)和施工作業(yè)隊(duì)伍的管理和監(jiān)督；同時(shí)須建立、健全裝置事故預(yù)案，并經(jīng)常不斷地進(jìn)行防事故演習(xí)，以提高工人的技術(shù)素質(zhì)。這些都是裝置安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)生產(chǎn)的必要條件。
2．主要危險(xiǎn)危害的防范措施
主要危險(xiǎn)危害的防范措施列于表3—34、表3—35。
3．PTA裝置常見事故及處理
由于PTA裝置反應(yīng)溫度高、壓力高，因此在PTA裝置熱媒加熱系統(tǒng)和反應(yīng)器系統(tǒng)易發(fā)生事故的部位較多，主要表現(xiàn)為熱媒加熱系統(tǒng)管線、閥門的磨蝕而引發(fā)的設(shè)備問(wèn)題。常見事故及處理見表3—36—1、表3—36—2、表3—36—3。
