安全评价之乙烯装置说明与危险因素、防范措施
一、装置简介
(一)装置发展及其类型
1．装置发展
乙烯是石油化工的重要基础原料，乙烯装置是石油化工生产有机原料的基础，是石油化工的龙头，它的规模、产量、技术，标志着一个国家的石油化学工业的发展水平。乙烯生产装置起源于1940年，美孚公司建成了第一套以炼厂气为原料的乙烯生产装置，开创了以乙烯装置为中心的石油化工历史。50年代，德国、日本、英国、前苏联、意大利等国家相继建立了石油化工企业。
1960年世界乙烯产量为2910kt，1970年为19760kt，1980年达到34020kt，1990年为56300kt，到1997年世界乙烯生产能力接近86900kt，产量达78500kt。目前世界上乙烯生产的主要技术是管式炉蒸汽热裂解和深冷分离流程。
我国第一套乙烯装置是1962年兰州化学工业公司合成橡胶厂5．25kt／a的乙烯生产装置，以炼厂气为原料，采用方箱管式裂解炉，油吸收法分离，生产化学级乙烯。1962年底由我国自行建设了高桥化工厂2．0kt／a乙烯装置，1964年试车成功。70年代，我国先后从国外引进了一批技术先进、规模较大的乙烯装置，分别建成了燕山、大庆、齐鲁、扬子、金山等年产300kt／a的乙烯装置。特别是近几年来，全国乙烯行业有了飞跃性的发展，原有老装置经过配套平衡、技术改进，生产能力进一步发挥，2004年我国乙烯生产能力已达到6266kt。随乙烯工业的迅速发展，原料种类和加工工艺均有了巨大的变化。根据地域和资源的不同，原料分布从乙烷、丙烷、天然气、石脑油到柴油甚至到HAGO、HVAO和常三减一线油和虾油等。加3222艺有管式炉裂解制乙烯、甲醇制乙烯、甲烷制乙烯、催化裂解和由合成气制乙烯等方法。其中以管式炉裂解制乙烯工艺最为成熟，世界乙烯产量的99％左右均由管式炉裂解法生产。
2.装置的主要类型
乙烯装置主要由裂解和分离两部分组成。管式裂解法可以分为鲁姆斯裂解法、斯通—韦伯司特裂解法、凯洛格裂解法、三菱油化裂解法、福斯特—惠勒裂解法和西拉斯裂解法等。分离部分根据分离形式可以分为顺序分离法、前端脱乙烷、前端脱丙烷和渐进分离流程 典型分离流程比较见表3—1
二、重点部位及设备
从装置的平稳生产和安全角度进行分类：
(一)重点部位
1．裂解炉区
裂解炉是乙烯装置的日常管理重点，其运行情况直接反映一个装置的负荷。包括裂解炉、燃料供应、废热回收设备、引风机、开工锅炉等。裂解炉是乙烯装置的关键设备。该设备运行的正常与否直接影响乙烯装置的物耗、能耗的高低和“安全、稳定、长周期”运行情况。该部位为明火区域，有着高温高压、易燃易爆等危险。若出现炉管堵塞、破裂等虽不至于装置停工，但影响装置负荷。
2．压缩区
压缩机是装置的心脏，负责裂解气的压缩或给分离系统提供冷量。因此无论压缩机本身还是其附属的油系统、蒸汽系统、密封系统故障，将直接造成装置的全面停工。并且如果由于压缩机本身部件故障，需倒空、置换，开盖检修，时间较长，影响较大。
3.分离系统
(1)急冷区
汽油分馏塔易出现急冷油黏度大，系统循环不良，停车倒空困难，尤其是冬季，如果在黏度较高时期停车处理，需要费大量的时间，且开车困难。
(2)冷区、热区
精馏塔是分离系统的主体，直接影响产品质量。有碳四存在的热区各塔易出现聚合物堵塞塔盘，严重时需局部停车处理。冷区系统有严格的水含量要求，超标易水合冻堵。一旦以上情况出现或管线阀门泄漏都将造成停车，严重时可能发生火灾爆炸事故，损坏设备、电缆等
(3)废碱处理系统
该系统间断处理，可以随时停车，一般不致影响装置运行。但系统中存在大量的H2S等有毒物品，一旦泄漏可能造成的安全影响和社会影响较大，并且碱有强腐蚀性，此处管线、部件易腐蚀泄漏，应加以注意防范。
(4)乙烯球罐区
乙烯球罐是乙烯装置应重点防范的部位， 日常操作不多，但由于每个球罐均存储了大量的乙烯，且其与系统相连的阀门管线常年无法检修，所以一旦出现泄漏或其他火灾爆炸事故，则势必威胁到其他各罐，后果严重。
(5)火炬系统
火炬系统在乙烯及其他装置正常运行期间，排放燃烧无组织泄漏的可燃物料，达到合格排放。一旦系统故障，大量物料需要及时排放燃烧，否则将会超压泄漏至装置区内，引起更大的事故。必须保持火炬常明线长期处于燃烧状态或自动点火系统处于受控状态，否则一旦问题出现，无法控制。火炬系统属低压系统，不能憋压。排放物料时应缓慢，并应防止大量碳五进入火炬总管，以防火炬下“火雨”。应经常检查火炬总管上的集液槽液面和水封罐冷凝的油要及时回收，以防总管憋压和火炬下“火雨”。
(二)重点设备
乙烯装置由于流程复杂，设备量巨大，仅选取最重点的设备说明。乙烯装置的重点设备应为压缩机、加氢反应器、乙烯球罐、冷箱。此外，还有许多切断阀，这些阀门出现问题也会造成装置停车，动作失误还会引起恶性事故发生。
1．压缩机
乙烯装置有裂解气压缩机、丙烯压缩机、乙烯压缩机、二元制冷压缩机。
(1)裂解气压缩机
裂解气压缩机将裂解气升压，以达到分离各组分需要的条件。一般功率较大，采用超高压蒸汽驱动汽轮机带动压缩机，如出现故障停机，则后系统进料停止，冷区系统全面停车。系统中存在碱洗过程，一旦泄漏会有U2S泄放大气中，有爆炸的可能，还应注意防止中毒。
(2)丙烯压缩机
丙烯压缩机为分离系统提供基础冷剂，与乙烯压缩机、二元制冷压缩机形成复迭制冷系统。它的故障停车，将直接造成乙烯压缩机、二元制冷压缩机的停车，分离系统无冷剂，物料无法降温，系统全面停车。
(3)乙烯压缩机
乙烯压缩机停车，将直接造成二元制冷压缩机的停车，分离系统缺乏—55℃以下冷剂氢气分离不好，甲烷化停工，加氢无氢气，无合格乙烯产出，停车。
(4)二元制冷压缩机
二元制冷压缩机停车，短时间低负荷下可以维持系统继续运转，保证氢气合格，系统不至于停车。如停工，则必须及时将装置负荷降至60％以下，时间过长，高压甲烷中乙烯含量严重超标，影响干燥剂的使用寿命，另外负荷过低，干燥器再生用甲烷量不足，再生效果差。
2．加氢反应器
乙烯装置中有碳二、碳三两种加氢反应器。碳二加氢反应器如果催化剂中毒失活或运行后期，将影响乙烯产品质量，大量不合格乙烯无处存放。由于加氢反应为放热反应，操作不当易造成飞温，严重时会烧坏设备、管线，发生火灾爆炸等恶性事故。碳三加氢不开，靠丙烯精馏塔精馏也可以维持产品质量，但是如果MAPD积聚量超高，则会发生爆炸事故。加氢反应器必须严格控制重烃的带人，以防结焦而使催化剂失活，要特别注意氢气的泄漏问题，氢气外漏着火火焰为淡蓝色不易被发现。
3．阀门
裂解炉的燃料、原料切断阀和各系统的加热热源控制阀、压缩机的最小流量返回阀、喷淋阀等均采用气动阀控制，在联锁动作时，要么严密切断，要么全开保护设备安全。是装置安全保护的重点设备。
4．冷箱
冷箱是多元物料的特殊换热器，各物料之间温差大，压力等级各不相同。由于干燥器则理效果不好或干燥剂粉化，水或杂物易在此处造成冻堵，系统造成停车。由于是板翅式换热器，处理困难。处理不当，物料易泄漏，一方面换热器为多台联合，存储了大量的可燃物料，另一方面由于多元物料使流程复杂，泄漏发生后不易切断，后果严重。
三、危险因素分析及其防范措施
乙烯装置流程长，且复杂，既有高温裂解反应，又有催化反应，高温高压、低温负压，
物料大多为甲类危险品，过程中使用碱、氨等腐蚀性物质，物料中存在H2S等有毒气体，所以易发生事故。除出现物料泄漏发生着火爆炸事故外，干燥剂粉尘、水合物等易造成冷箱冻堵，热区和裂解炉还会出现结焦、聚合等堵塞事故发生。
(一)开停工危险因素分析和防范措施
1．开工危险因素分析和防范措施
乙烯装置开工过程，装置从常温、常压逐渐升温升压或降温减压，最终达到各项正常指标。物料、公用工程等将逐步引入装置。需要经历干燥、气密、压缩机试车一点火炬、燃料气接人、裂解炉点火升温一调质油、水接人、循环、升温一丙烯、乙烯接人制冷压缩机开车、机泵预冷一裂解炉投油、裂解气压缩机开车、碱洗、冷箱降温一甲烷化开车、加氢开车等大量步骤和较长时间。物料引入、送出频繁，操作参数波动较大，人员连续作业时间长所以事故易发生。开工过程步骤紧密相连，一环扣一环，应提前作好开工方案，按部就班进行。各阶段易发生事故分析如下：
(1)干燥、气密
干燥、气密是装置的开工准备。此段过程时间间隔长，部分在系统引入物料后进行，低点大气排放此时不应进行，防止大量物料由于阀门关闭不严窜人处于干燥过程的系统。
