新型煤化工工艺安全控制设计指导方案.docx

新型煤化工工艺安全控制设计指导方案目录1概述11.1 新型煤化工工艺11.2 新型煤化工工艺类型11.2.1 煤制油（费-托合成油）11.2.2 煤制烯烧11.2.3 煤制二甲醛21.2.4 煤制乙二醇21.2.5 煤制甲烷气21.2.6 煤制甲醇31.2.7 甲醇制醋酸31.3 新型煤化工工艺关键设备和重点监控单元31.3.1 新型煤化工工艺的关键设备31.3.2 新型煤化工工艺的重点监控单元31.4 新型煤化工工艺涉及的主要危险介质41.4.1 煤气化原料41.4.2 产品和中间产品41.4.3 其他41.5 XX省主要新型煤化工工艺产品目录42危险性分析52.1 固有危险性52.1.1 火灾危险性52.1.2 爆炸危险性52.1.3 中毒危险性52.1.4 腐蚀及其他危险性52.2 工艺过程的危险性分析62.2.1 反应过程的危险性62.2.2 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 液位（或重量）73.4 反应投料速度与物料配比73.5 其他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114.4.1 基本过程控制系统（BPCS）选用原则114.4.2 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124.5 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166.1.1 煤气化工序166.1.2 甲醇合成工序166.2 装置新型煤化工工艺危险性分析176.2.1 固有危险性176.2.2 工艺过程的危险性176.3 装置新型煤化工工艺控制方案综述186.3.1 煤气化工序186.3.2 甲醇合成工序207新型煤化工工艺安全控制系统设计指导方案附表、附图217.1 XX省主要新型煤化工工艺产品目录（附表1）217.2 新型煤化工工艺重点监控参数的控制方式（附表2）217.3 企业需提交的设计资料清单（附表3）217.4 某企业新型煤化工工艺控制、报警、联锁一览表（附表4）217.5 某企业新型煤化工工艺管道与仪表流程图（附图1）21附表1XX省主要新型煤化工工艺产品目录22附表2新型煤化工工艺重点监控参数的控制方式23附表3企业需提交的设计资料清单25附表4某企业新型煤化工工艺控制、报警、联锁一览表26附图1某企业新型煤化工工艺管道与仪表流程图311概述1.1 新型煤化工工艺以煤为原料，经化学加工使煤直接或者间接转化为气体、液体和固体燃料、化工原料或化学品的工艺过程。1.2 新型煤化工工艺类型新型煤化工工艺类型主要包括煤制油（费-托合成油）、煤制烯燃（甲醇制烯燃）、煤制二甲醛、煤制乙二醇（粗煤气制乙二醇）、煤制甲烷气（煤气甲烷化）、煤制甲醇、甲醇制醋酸等工艺。1.Zl煤制油（费-托合成油）煤制油的工艺可以分为三个部分：煤气化、F-T（费托）合成和油品炼制。煤气化是将煤进行不完全燃烧转变成为粗煤气（CO+H2）,然后由粗煤气进行F-T合成，生成碳氢化合物，其中石蜡的含量比较大，然后进行炼制和分离。煤制油工艺是气化、空分、激冷、部分变换、脱硫脱碳、F-T合成油、油品精制工序的组合。煤制烯燃煤制烯燃的工艺可以分为三个部分：煤气化、粗煤气制甲醇和甲醇制烯崎。煤与来自空分单元的纯氧在气化炉中发生反应生成粗煤气，粗煤气经CO变换后进入气体净化单元，脱除其中的HzS和CCh等气体，净化后的合成气，进入甲醇合成单元生产甲醇。在甲醇制烯燃装置中发生如下转化反应：2CH3OHC2H4+2H2O3CH3OHC3H6+3H2O生成富含低碳烯燃的混合气体，进入烯燃分离单元，分离出主要产品乙烯、丙烯以及副产物C4和C5等。1.2.3 煤制二甲醛煤制二甲臃的工艺分为三个部分：煤气化、合成气制甲醇和甲醇制二甲雁。煤气化、合成气制甲醇上节已表述，甲醇制二甲雁采用的是甲醇气相催化脱水工艺，即在反应温度为250330、催化剂的作用下，甲醇发生脱水反应，生成二甲醛和水。2CH3OHCH3OCH3+H2O1.2.4 煤制乙二醇以煤气化制取合成气，CO催化偶联合成草酸二甲酯，再加氢生成乙二醇，此法称为合成气间接合成乙二醇。2CO+12O2+2CH3OH(COOCH3)2+H2O(COOCH3)2÷4H2(CH2OH)2+2CH3OH1.2.5 煤制甲烷气煤经煤气化生产出合成气，然后合成甲烷的过程称为煤制天然气。甲烷化技术是煤制天然气的关键环节，一氧化碳和氢气在一定的温度、压力和催化剂作用下合成甲烷。其化学方程式如下：CO+3H2CH4+H2O1.2.6 煤制甲醇煤制甲醇工艺技术主要是以煤和空分装置提供的氧气为原料，在气化炉内进行气化反应生成粗煤气，粗煤气经变换、净化后，得到纯净的CO和H2OCO和H?采用低压甲醇合成工艺生成粗甲醇，粗甲醇精制后，得到精甲醇。甲醇合成反应：CO+2H2CH3OH1.2.7 甲醇制醋酸醋酸合成采用甲醇低压锻基化技术，即甲醇和一氧化碳在一定温度、压力下，采用错-碘催化剂反应生成醋酸。CH3OH+COCH3COOH1.3 新型煤化工工艺关键设备和重点监控单元1.3.3 新型煤化工工艺的关键设备新型煤化工工艺的关键设备是煤气化炉、合成塔。1.3.4 新型煤化工工艺的重点监控单元新型煤化工工艺的重点监控单元为煤气化和煤化工新工艺单元。煤气化重点监控气化炉温度和压力；进料介质温度、压力与流量；氧煤比；进料管线与气化炉压差；烧嘴冷却水流量和温度；反应段蒸汽产量;粗煤气中二氧化碳含量；粗煤气冷却器出口温度；气化炉环形空间温度；激冷水流量、温度等。煤化工新工艺单元重点监控反应器温度、压力、液位；反应物料的比例；进料介质温度、压力与流量；外取热器蒸汽温度与压力；风压、风温;压降；烟气压力与温度;H2CO比、No/02比、NO/醇比;H2、H2S.CO2含量等。1.4 新型煤化工工艺涉及的主要危险介质1.4.3 煤气化原料煤粉制备或者输送过程中，煤粉泄漏，如遇明火或者其它火源，可引起煤粉燃烧或爆炸。1.4.4 产品和中间产品煤气化单元生产过程中接触到的物料大部分具有易燃易爆性，如氢气、一氧化碳、硫化氢、甲烷、氧气、氨等易燃气体；甲醇等易燃液体。一旦发生泄漏或其他事故，很容易在空气中形成爆炸性混合物。煤气化单元生产过程中接触的物料大部分有毒，如一氧化碳、硫化氢、甲醇、氨等。煤化工新工艺单元生产过程中涉及的甲烷、乙烯、丙烯、二甲醛等易燃气体；甲醇、油、醋酸等易燃液体，具有爆炸性。醋酸等具有很强的腐蚀性，蒸汽对眼和鼻有刺激性作用。143其他新型煤化工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。1.5 XX省主要新型煤化工工艺产品目录XX省主要的新型煤化工工艺有：煤制甲醇、甲醇制醋酸、煤制乙二醇、煤制烯烧、煤制天然气、煤制二甲醛等。新型煤化工工艺多数反应速度快，放热量大，容易造成反应失控。反应过程多为高温、高压过程，易发生工艺介质泄漏，引发火灾、爆炸和一氧化碳中毒事故。反应过程所涉及的物料大多具有易燃易爆、毒性、腐蚀性，一旦泄漏危险性较大。2.1 固有危险性固有危险性是指新型煤化工工艺过程中的原料、产品、中间产品等本身具有的危险有害特性。2.1.1 火灾危险性新型煤化工工艺涉及的原料、产品、中间产品等具有易燃性，如氢气、甲烷、乙烯、丙烯、二甲雄、一氧化碳、氨等甲、乙类易燃易爆气体；甲醇、油、醋酸等甲、乙类易燃液体。2.1.2 爆炸危险性新型煤化工工艺涉及的原料、产品、中间产品等具有爆炸性，氢气、甲烷、乙烯、丙烯、二甲雄、硫化氢、一氧化碳、氨等易燃易爆气体；甲醇、油、醋酸等易燃液体的蒸汽；煤粉等易燃固体，与空气混合容易形成爆炸性混合物，遇热源或明火有爆炸危险。2.1.3 中毒危险性新型煤化工工艺涉及的原料、产品、中间产品等具有毒性，硫化氢为剧毒物质，一氧化碳为高毒物质，氨为中等毒物质，甲醇为低毒物质。2.1.4 腐蚀及其他危险性新型煤化工工艺涉及的醋酸等物质，为强腐蚀性物质。2.2 工艺过程的危险性分析新型煤化工工艺是一个放热过程，涉及的原料、中间产品多为易燃易爆、有毒、强腐蚀物质，因此在反应和原料的储存过程中存在诸多不安全因素。2.2.1 反应过程的危险性新型煤化工工艺多数反应速度快，放热量大，容易造成反应失控。反应过程多为高温、高压过程，易发生工艺介质泄漏，引发火灾、爆炸和一氧化碳中毒事故。反应过程所涉及的物料大多具有易燃易爆、毒性、腐蚀性，一旦泄漏危险性较大。控制原料的进料量和进料速度、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。222危险和可操作性分析针对具体的新型煤化工工艺，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)或事故树分析(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 温度包括气化炉、合成塔的温度。煤气化和煤化工新工艺反应放出的热量如果不能及时的移出，会造成气化炉和合成塔内物料温度升高，压力升高、甚至着火爆炸等严重后果。气化炉和合成塔温度的高低除了与物料的反应热有关外，还与原料的进料温度有关，因此应对气化炉、合成塔温度、合成气进出、口温度、外取热器温度等进行监控。3.2 压力包括气化炉、合成塔和涉及合成气设备的压力。煤气化、煤化工新工艺和涉及合成气设备压力失控，超过设备设计压力，造成物料泄漏或合成塔爆炸的危险，因此，应监控气化炉、合成塔外取热器压力和涉及合成气设备的压力。3.3 液位（或重量）用到外取热器的煤化工新工艺，外取热器的液位低时，会造成合成塔的温度升高，压力升高，引起严重后果。产品储罐应根据储罐内物料性质和储存条件，设置储罐的最高储存上限，以免由于温度、压力等因素的变化造成泄漏。3.4 反应投料速度与物料配比由于新型煤化工工艺是放热反应，投料速度决定反应放热速度，如果投料速度过快，反应热不能及时移出，就有可能造成超温超压，发生泄漏或爆炸事故，因此，对原料的温度、压力与流量应进行监控。任何反应都是在一定的配比下进行，一方面考虑产品质量，另一方面为了操作的安全，此时就应对物料的配比进行控制。3.5 其他有些煤化工新工艺的反应，对Hz/CO比，NO/Ch比，N0/醇比，H2、H2S>Co2含量等也要进行监控。4推荐的安全控制方案4.1 各工艺参数的控制方式新型煤化工工艺的温度、压力、液位、反应投料速度与物料配比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 基本监控要求新型煤化工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