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化學(xué)反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工藝危險(xiǎn)度分級(jí)
發(fā)布時(shí)間:
2024-01-03 11:02
反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度指的是工藝反應(yīng)本身的危險(xiǎn)程度,危險(xiǎn)度越大的反應(yīng),反應(yīng)失控后造成事故的嚴(yán)重程度就越大。本文將介紹反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度的分級(jí),以及相應(yīng)的評(píng)估結(jié)論和工藝優(yōu)化建議措施。《精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估規(guī)范》GB/T 42300-2022中,根據(jù)工藝操作溫度、合成反應(yīng)的最高溫度、TD24為24h的溫度、技術(shù)原因的最高溫度,這4個(gè)溫度參數(shù)之間的大小關(guān)系,把工藝反應(yīng)危險(xiǎn)度從高到低分為5個(gè)等級(jí),企業(yè)應(yīng)根據(jù)反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度等級(jí),有針對(duì)性地采取控制措施,對(duì)于反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度較高的反應(yīng),需要對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化或者采取有效的控制措施,降低危險(xiǎn)度等級(jí)。
圖1 根據(jù)Tp、MTSR、MTT和TD244個(gè)溫度水平對(duì)危險(xiǎn)度分級(jí)
需要說明的是,根據(jù)圖1對(duì)合成工藝進(jìn)行的熱風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)體系主要基于4個(gè)特征溫度參數(shù),沒有考慮到壓力效應(yīng)、溶劑蒸發(fā)速率、反應(yīng)物料液位上漲等更加復(fù)雜的因素,因而是一種初步的熱風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)體系。
工藝危險(xiǎn)度等級(jí)對(duì)選擇和制定風(fēng)險(xiǎn)降低措施有重要作用,不同危險(xiǎn)度等級(jí),采取的應(yīng)對(duì)方式和風(fēng)控措施不同,具體情形如下:
1級(jí)危險(xiǎn)度情形
反應(yīng)危險(xiǎn)性較低。MTSR小于MTT和TD24,體系不會(huì)引發(fā)物料的二次分解反應(yīng),也不會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)物劇烈沸騰而沖料。但是,仍需避免反應(yīng)物料長(zhǎng)時(shí)間受熱,以免達(dá)到MTT。
對(duì)于反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度為1級(jí)的工藝過程,應(yīng)配置常規(guī)的自動(dòng)控制系統(tǒng),對(duì)主要反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控及自動(dòng)調(diào)節(jié)(分布式控制系統(tǒng)DCS或可編程邏輯控制器PLC)。
2級(jí)危險(xiǎn)度情形
潛在分解風(fēng)險(xiǎn)。MTSR小于MTT和TD24,體系不會(huì)引發(fā)物料的二次分解反應(yīng),也不會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)物劇烈沸騰而沖料。但是由于MTT高于TD24,如果反應(yīng)體系持續(xù)停留在失控狀態(tài),有可能引發(fā)二次分解反應(yīng)的發(fā)生,二次分解反應(yīng)繼續(xù)放熱,最終使反應(yīng)體系達(dá)到MTT,有可能引起沖料等危險(xiǎn)事故。
對(duì)于反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度為2級(jí)的工藝過程,在配置常規(guī)自動(dòng)控制系統(tǒng),對(duì)主要反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控及自動(dòng)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上,應(yīng)設(shè)置偏離正常值的報(bào)警和聯(lián)鎖控制;宜根據(jù)設(shè)計(jì)要求及規(guī)范設(shè)置但不限于爆破片和安全閥;應(yīng)根據(jù)安全完整性等級(jí)(SIL)評(píng)估要求,設(shè)置相應(yīng)的安全儀表系統(tǒng)。
3級(jí)危險(xiǎn)度情形
存在沖料和分解風(fēng)險(xiǎn)。MTSR大于MTT,容易引起反應(yīng)物料沸騰導(dǎo)致沖料危險(xiǎn)的發(fā)生,甚至導(dǎo)致體系瞬間壓力的升高,但是,MTSR小于TD24,引發(fā)二次分解反應(yīng)發(fā)生的可能性不大,體系物料的蒸發(fā)冷卻也可以作為熱交換的措施,成為系統(tǒng)的安全屏障。3級(jí)危險(xiǎn)度時(shí),反應(yīng)體系在MTT時(shí)的反應(yīng)放熱速率快慢對(duì)體系安全性影響很大,應(yīng)充分考慮但不限于緊急減壓、緊急冷卻風(fēng)險(xiǎn)控制措施,避免沖料和引發(fā)二次分解反應(yīng),導(dǎo)致爆炸事故。
對(duì)于反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度為3級(jí)的工藝過程,在配置常規(guī)自動(dòng)控制系統(tǒng),對(duì)主要反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控及自動(dòng)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上,應(yīng)設(shè)置偏離正常值的報(bào)警和聯(lián)鎖控制;宜根據(jù)設(shè)計(jì)要求及規(guī)范設(shè)置但不限于爆破片、安全閥,設(shè)置但不限于緊急終止反應(yīng)、緊急冷卻降溫等控制設(shè)施;應(yīng)根據(jù)SIL評(píng)估要求,設(shè)置相應(yīng)的安全儀表系統(tǒng)。
4級(jí)危險(xiǎn)度情形
沖料和分解風(fēng)險(xiǎn)較高,潛在爆炸風(fēng)險(xiǎn)。MTSR大于MTT和TD24,體系的溫度可能超過MTT,引起反應(yīng)物料沸騰導(dǎo)致沖料危險(xiǎn)的發(fā)生,并引發(fā)二次分解反應(yīng)的發(fā)生。在這種情況下,反應(yīng)體系在MTT時(shí)的各種反應(yīng)的放熱速率對(duì)整個(gè)工藝的安全性影響很大。體系物料的蒸發(fā)冷卻、緊急減壓、緊急冷卻措施有一定的安全保障作用;但是,不能完全避免二次分解反應(yīng)的發(fā)生。對(duì)于4級(jí)危險(xiǎn)度而言,應(yīng)建立一個(gè)可靠、有效的技術(shù)和工程設(shè)計(jì)措施。
對(duì)于反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度為4級(jí)的工藝過程,尤其是風(fēng)險(xiǎn)高但必須實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的項(xiàng)目,應(yīng)優(yōu)先開展工藝優(yōu)化或改變工藝的方法降低風(fēng)險(xiǎn);應(yīng)配置常規(guī)自動(dòng)控制系統(tǒng),對(duì)主要反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控及自動(dòng)調(diào)節(jié);應(yīng)設(shè)置偏離正常值的報(bào)警和聯(lián)鎖控制;宜根據(jù)設(shè)計(jì)要求及規(guī)范設(shè)置但不限于爆破片,安全閥,設(shè)置但不限于緊急終止反應(yīng)、緊急冷卻等控制設(shè)施;應(yīng)根據(jù)SIL評(píng)估要求,設(shè)置獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)。
5級(jí)危險(xiǎn)度情形
爆炸風(fēng)險(xiǎn)較高。MTSR大于TD24,失控體系很容易引發(fā)二次分解反應(yīng),二次分解反應(yīng)不斷放熱,體系溫度很可能超過MTT,導(dǎo)致反應(yīng)體系處于更加危險(xiǎn)的狀態(tài)。這種情況下,單純依靠蒸發(fā)冷卻和降低反應(yīng)系統(tǒng)壓力措施已經(jīng)不能滿足體系安全保障的需要。因此,5級(jí)危險(xiǎn)度是一種非常危險(xiǎn)的情形,普通的技術(shù)措施不能解決5級(jí)危險(xiǎn)度的情形,應(yīng)選擇工藝優(yōu)化、區(qū)域隔離措施。
對(duì)于反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度達(dá)到5級(jí)并必須實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的項(xiàng)目,它的設(shè)計(jì)與4級(jí)危險(xiǎn)度情形一樣;在此基礎(chǔ)上,還應(yīng)設(shè)置在防爆墻隔離的獨(dú)立空間中,并設(shè)置完善的超壓泄爆設(shè)施,實(shí)現(xiàn)全面自控,除裝置安全技術(shù)規(guī)程和崗位操作規(guī)程中對(duì)于進(jìn)入隔離區(qū)有明確規(guī)定的,反應(yīng)過程中操作人員不應(yīng)進(jìn)入所限制的空間內(nèi)。
化工工藝危險(xiǎn)度分級(jí)可以幫助企業(yè)了解反應(yīng)工藝的危險(xiǎn)程度,并根據(jù)工藝危險(xiǎn)等級(jí),采取相應(yīng)的安全措施和完善風(fēng)險(xiǎn)管理,以保證生產(chǎn)過程的安全,最大程度上降低事故風(fēng)險(xiǎn),提高化工企業(yè)安全生產(chǎn)水平,確?;て髽I(yè)的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。
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