胺基化工艺安全控制设计指导方案.docx

胺基化工艺安全控制设计指导方案目录1概述11.1 胺基化工艺11.2 胺基化反应类型11.2.1 氨氧化反应11.2.2 醇胺化反应11.2.3 其他胺基化反应21.3 胺基化工艺关键设备和重点监控单元21.3.1 胺基化工艺的关键设备21.3.2 胺基化工艺的重点监控单元21.4 胺基化工艺涉及的主要危险介质31.4.1 胺基化原料31.4.2 产品和中间产品31.4.3 其他31.5 山东省主要胺基化工艺产品目录42危险性分析52.1.1 火灾危险性52.1.2 爆炸危险性52.1.3 中毒危险性52.2工艺过程的危险性62.2.1 工艺过程的危险性62.2.2 反应安全风险评估62.2.3 危险和可操作性分析63重点监控的工艺参数和控制要求73.1 温度73.2 压力73.3 反应釜内搅拌速率73.4 反应投料速率与物料配比73.5 气相氧含量84推荐的安全控制方案94.1 各工艺参数的控制方式94.2 工艺系统控制方式94.2.1 基本监控要求94.2.2 基本控制要求94.3 根据反应安全风险评估结果，制定相应的控制措施。114.4 仪表系统选用原则124.4.1 基本过程控制系统（BPCS）选用原则124.4.2 安全仪表系统选用原则124.4.3 气体检测报警系统（GDS）选用原则134.5 其他安全设施135通用设计要求145.1 收集产品工艺资料145.2 确定改造范围145.3 仪表设备选型155.4 提交方案155.5 与建设方技术交底，提交改造图纸，签署设计变更156典型工艺安全控制系统改造设计方案166.1 工艺简述166.2 装置胺基化工艺危险性分析166.2.1 固有危险性166.2.2 工艺过程的危险性166.3 装置胺基化工艺控制方案综述176.3.1 胺基化工序177胺基化工艺安全控制系统设计指导方案附表、附图197.1 山东省主要胺基化工艺产品目录（附表1）197.2 胺基化工艺重点监控参数的控制方式（附表2）197.3 企业需提交的设计资料清单（附表3）197.4 某企业胺基化工艺控制、报警、联锁一览表（附表4）197.5 某企业胺基化工艺管道仪表流程图（附图1）19附表1山东省主要胺基化工艺产品目录20附表2胺基化工艺重点监控参数的控制方式21附表3企业需提交的设计资料清单23附表4某企业胺基化工艺控制、报警、联锁一览表24附图1某企业胺基化工艺管道与仪表流程图261概述1.1 胺基化工艺胺化是在分子中引入胺基（R2N）的反应，包括RCH3烽类化合物（R：氢、烷基、芳基）在催化剂存在下，与氨和空气的混合物进行高温氧化反应，生成月青类等化合物的反应。涉及上述反应的工艺过程为胺基化工艺。1.2 胺基化反应类型胺基化反应主要包括氨氧化、醇胺化和其他胺基化反应多种类型。1.2.1 氮氧化反应含有活泼甲基的有机化合物与氨一起进行氧化生成月青的反应。如间二甲苯经氨氧化制备间苯二甲晴反应方程式为:如丙烯经氨氧化制备丙烯月青等反应方程式为:2CH2=CH-CH3+2NH3+3O22HCN+6H2O1.2.2 醇胺化反应由醇、氨在一定的反应条件下，并有催化剂存在下，醇和氨之间脱水可生成相应的胺化物的反应。如甲醇在催化剂和氨气作用下制备甲胺反应方程式为：CH3-OH+NH3CH3-NH2+H2O如乙醇在催化剂和氨气作用下制备乙胺反应方程式为:CH3CH2-OH+NH3CH3CH2-NH2+H2O1.2.3 其他胺基化反应其他胺基化制备胺化合物如邻硝基氯苯与氨水反应制备邻硝基苯胺反应方程式为:如蔡酚与苯胺反应制备N.苯基-蔡胺等反应方程式为：oo÷O炖一CcrglH2。1.3胺基化工艺关键设备和重点监控单元1.1.1 胺基化工艺的关键设备胺基化工艺的关键设备是胺基反应釜（器）。胺基化反应釜（器）的型式跟反应类型有关，对于气固相催化胺基化，则一般采用固定床或流化床反应器，如间二甲苯经氨氧化制备间苯二甲月青。对于液相胺基化，则一般采用的反应釜，例如邻硝基氯苯与氨水反应制备邻硝基苯胺。1.1.2 胺基化工艺的重点监控单元胺基化工艺的重点监控单元为胺基化反应单元，胺基化反应单元重点监控胺基化反应器（釜）内温度、压力；胺基化反应釜内搅拌器电流（或转速）；各物料流量；反应物质的配料比；气相氧含量等。1.4 胺基化工艺涉及的主要危险介质1.4.1 胺基化原料1.4.1.1 胺化剂胺基化工艺涉及到的胺化剂主要：液氨、氨气、氨水、有机胺等物质。氨的闪点为11,爆炸极限：15%27%°氨气和氨水都有一定毒性，同时氨呈碱性，具有强腐蚀性，在混有少量水分或湿气的情况下无论是气态或液态氨都会与铜、银、锡、锌及其合金发生化学作用。1.4.1.2 其他原料胺基化工艺涉及到的其他原料主要为各种有机物，大部分原料为易燃易爆物质。如间二甲苯闪点25,爆炸极限：l.l%7.0%,为甲类火灾危险物质；丙烯闪点-1O8°C,爆炸极限：1.0%15.0%,为甲类火灾危险物质；甲醇闪点11,爆炸极限：5.5%44.0%,为甲类火灾危险物质；苯酚闪点79,爆炸极限：1.7%8.6%,为丙类火灾危险物质。1.4.2 产品和中间产品胺基化产品大多具有一定的毒性，如丙烯懵、硝基苯胺、甲苯胺等。胺基化产品具有晴基或胺基，胺基化产品大多具有一定酸碱性，还有一定的氧化性或还原性，部分具有的腐蚀性。1.4.3 其他胺基化工艺常用的催化剂大多为重金属盐类，在制造和使用过程中如使用不当，易造成重金属中毒，同时废弃的催化剂如处理不当，易造成环境污染。胺基化常用催化剂有活性氧化铝、钮、铭等，都有一定毒性。1.5 山东省主要胺基化工艺产品目录山东省主要的胺基化工艺有间二甲苯经氨氧化制备间苯二甲月青、丙烯经氨氧化制备丙烯月青等。山东省主要胺基化工艺产品目录详见附表Io2危险性分析胺基化反应是一个放热过程，所用的原料大多具有易燃易爆、毒性、腐蚀性，一旦泄漏危险性较大。部分胺基化产品也具有易燃易爆、毒性。胺基化反应尾气可能形成爆炸性混合物等。2.1 固有危险性固有危险性指胺基化反应中的原料、产品、中间产品等本身具有的危险有害特性。2.1.1 火灾危险性胺基化反应涉及的原料、产品、中间产品等具有易燃性，如丙烯等为甲类易燃易爆气体，间二甲苯、甲醇类等为易燃液体，常用氨化剂氨气具有燃爆性。产品丙烯月青为甲类易燃气体等。2.1.2 爆炸危险性胺基化反应使用的胺基化剂一般为液氨、氨气或氨水，氨易与空气形成爆炸性混合物发生爆炸。部分胺基化原料及产品受热、遇明火、遇光照、猛烈碰撞或摩擦等可能发生爆炸。氨易与氧化银或氧化汞反应生成爆炸性化合物（异氟酸盐）。2.1.3 中毒危险性胺基化反应涉及到的原料、产品、中间产品等部分具有毒性。原料如氨气、间二甲苯、甲醇，产品如丙烯懵等均为有一定毒性。2.1.4 腐蚀及其他危险性胺基化反应涉及到的氨、有机胺等均为腐蚀性物质，胺基化产品中一般含有胺基或月青基，在一定条件下具有酸、碱性或氧化性，对设备、管道有一定腐蚀作用。2.2 工艺过程的危险性胺基化反应是一个放热过程，所用原料多为易燃易爆、有毒、强腐蚀物质，因此在胺基化反应过程中存在诸多不安全因素。2.2.1 工艺过程的危险性胺基化反应中，部分胺基化原料、胺化剂混合能形成爆炸性混合物。在反应过程中，反应气相组成容易形成爆炸性混合物，部分胺基化产品在光照、受热、摩擦、碰撞等条件下会发生爆炸。部分胺基化工艺反应温度较高，在胺基化工艺过程中，由于设备或管道发生泄漏、反应温度过高、物料的储运过程中出现异常，都有可能造成火灾、爆炸或中毒事故。控制原料的投料量和氨化剂的投料速度、正确计量各种原料的投料比及投料顺序、及时将反应热移出等，均有利于反应过程的平稳运行。2.2.2 反应安全风险评估按要求开展反应安全风险评估的企业，应按照精细化工反应安全风险评估导则(试行)进行反应安全风险评估，综合反应安全风险评估结果，考虑不同的工艺危险程度，建立相应的控制措施。2.2.3 危险和可操作性分析针对具体的胺基化工艺，应在基础设计阶段开展危险和可操作性分析(HAZOP),及预先危险分析(PHA)或事故树分(ETA)等定性、定量风险评价方法，对整个工艺过程的危险性进行分析。3重点监控的工艺参数和控制要求3.1 反应温度包括反应釜（器）温度。胺基化反应是一个放热反应，反应放出的热量如不能及时移出,会造成反应器内物料温度升高，引起喷料、内压升高、甚至着火爆炸等严重后果。反应器（釜）温度的高低除了与物料的反应热有关,还与原料的进料温度等有关，因此应对反应器温度、物料进口温度、冷媒温度等进行监控。3.2 反应压力包括反应釜（器）压力。胺基化反应压力失控，超过设备设计压力，易造成物料泄漏或反应器爆炸的危险，因此应监控胺基化反应器（釜）压力。反应器（釜）应设置完备的安全附件，如安全阀、爆破片、单向阀等，以及超压报警、安全联锁和紧急停车等措施。3.3 反应釜内搅拌速率在釜式胺基化反应工艺中，为将反应热及时移出，需在胺基化釜安装搅拌，此时应对搅拌运行状况进行监控，此时可通过监测搅拌转速或搅拌电流实现搅拌运行情况的监控。3.4 反应投料速率与物料配比由于胺基化反应是一个放热反应，投料速度决定反应放热速度,投料速度过快，反应热不能及时移出，易造成超温超压，发生泄漏或爆炸事故，应对原料的投料速度应进行监控。部分胺基化反应物同时含有氨气、氧气（或空气）及其他可燃气体，易形成爆炸环境，同时考虑产品质量和操作的安全方面，应对原料的配比进行控制。3.5 气相氧含量对于反应物含有氨气、氧气（或空气）的胺基化反应中，由于物料的配比进行控制，使反应器出口有大量未反应的氨气和一定量的氧气，避免后续形成爆炸性环境，应设置氧含量在线监控，保证反应安全进行。4推荐的安全控制方案4.1 各工艺参数的控制方式胺基化工艺的温度、压力、进料流量及物料配比、料位、反应釜搅拌速率、冷媒运行状况、反应器（釜）出口气相氧含量等重点监控工艺参数的控制方式见附表2o4.2 工艺系统控制方式4.2.1 基本监控要求胺基化工艺的生产装置设置的自动控制系统应达到重点监管危险化工工艺目录中有关安全控制的基本要求，重点监控工艺参数应传送至控制室集中显示，并按照宜采用的控制方式设置相应的联锁。自动控制系统应具备远程调节、信息存储、连续记录、超限报警、联锁切断、紧急停车等功能。记录的电子数据的保存时间不少于30天。4.2.2 基本控制要求4.2.2.1 胺基化工艺安全控制基本要求中涉及反应温度、压力报警及联锁的自动控制方式至少满足下列要求：（1）对于常压放热反应工艺，依据反应安全风险评估，反应釜宜设紧急冷却系统、紧急送入惰性气体的系统、紧急停车系统、安全泄放系统，反应釜宜设进料流量自动控制阀，宜设反应温度高高报警并联锁切断进料,打开紧急冷却系统、紧急送入惰性气体的系统、紧急停车系统、及事故状态下的氨气吸收中和系统，打开安全泄放系统。当搅拌系统发生故障时联锁切断进料，打开安全泄放系统。（2）对于带压放热反应工艺，反应器（釜）应设紧急冷却系统、紧急送入惰性气体的系统、紧急停车系统、安全泄放系统，反应器（釜）应设进料流量自动控制阀，应设反应温