石化工艺安全技术研究日趋深入

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随着集团公司自主创新能力的不断提升，各种新工艺、新技术和新产品不断投入生产。但是，新的工艺缺乏成熟的安全控制技术，使得装置的事故风险较高。

事故多发，工艺安全技术研究迫在眉睫

2003年11月，沧州石化发生了二甲硫醚装置爆炸事故；2005年1月，东方化工厂发生事故；2006年3月，巴陵石化发生了过氧化氢分解事故；2007年1月，巴陵石化发生了氨肟化爆炸事故。以上事故的发生，根本原因在于对新工艺和新技术的关键危险因素认识不足，未充分掌握危险反应的致灾机理及其影响因素，导致在工艺条件发生异常波动的情况下，采取的安全控制手段和措施不到位。

系统化工艺安全技术的缺失在一定程度上导致高技术背景下的危险频频出现，影响了企业创新能力的提高，甚至在一定程度上影响了产业升级和发展的步伐。因此，生产过程对工艺安全技术的需求也越来越迫切。如何保障石化产业高端产品生产技术和大型成套技术装备研发过程的本质安全性，在促进各类技术进步的同时又能满足安全生产的要求，成为目前急需解决的一个难题。

中国石化安全工程研究院利用多年来开展化学品危害性研究积累的经验，开始了对石油化工行业本质安全技术的研发，以期为高危化工装置提供事故预防控制理论和安全技术支持，保障企业生产装置的安全稳定运行。

稳扎稳打，工艺安全研究手段日趋完备

工艺安全技术研究旨在通过工艺过程的危险性分析与研究，对工艺流程各环节的危害特性进行量化研究和表征，为安全控制、设备选型和安全设施设计提供基础数据，降低危险化工工艺的运行风险。

在工艺研发过程中开展工艺危险性研究，为安全设施设计和制定控制方案提供技术支撑，已经成为国外大公司的通用做法。因此，工艺研发过程、技术升级改造过程以及现役装置安全状态评估均需要有工艺安全技术的支持。

然而，由于国内化工生产装置以前主要依托国外引进技术，装置的安全设施和安全控制技术也一并引入了国内。大量的技术引进使国内的工艺安全技术研发水平发展缓慢，几乎没有什么可以借鉴的经验。

面对国内的工艺安全研发形势，安工院以氨肟化工艺安全条件研究为契机，在充实科研装备的同时，一方面大量查阅和总结国外工艺安全技术方面的文献资料，汲取同行们已经取得的专业经验；另一方面，研究人员带着问题一次次深入企业，与工艺、操作、仪表、控制等方面的专家充分交流，寻求解决工艺安全问题的切入点。几年下来，安工院在三个方面完善了工艺安全研究手段。

一是化学反应危害特征研究。通过反应危险性评估、气相燃爆特性及安全控制、物质稳定性评估三个方面的手段，对化工装置的主反应、副反应和潜在反应特征和危害后果进行研究。

二是工艺过程模拟和操作危险性研究。利用环己酮、己内酰胺、环氧丙烷等典型工艺的模拟装置等对工艺过程进行实验模拟，研究生产条件和工艺条件波动、误操作以及异常状态时，工艺过程的压力和温度变化特征、气相组成变化、液相产物及其危险性的变化情况，研究制定安全控制措施。

三是安全泄放能力评估。物料分解、燃烧和爆炸事故均能导致设备超压，良好的安全泄放设计可将超压产生的“多余”的能量或物料及时泄放出去，防止压力设备发生不可承受的超压破坏，引发重大事故。利用VSP量热仪、绝热杜瓦容器和模拟装置研究安全泄放的物料组成、流量变化、流动形式，可以为安全阀、爆破片、泄放管线直径的设计提供基础参数。

具备了这三个方面的研究手段，工艺安全技术方面的学科建设已初具规模，安工院闯出了一条服务石化装置安全生产的新路。

牛刀小试，工艺安全技术研究初显成果

自2007年全面开展新工艺的安全性研究以来，安工院已经为石油化工科学研究院、上海石油化工研究院、巴陵分公司、石家庄炼化分公司等8家企业的10余套化工新工艺提供了工艺安全条件研究和技术服务。

氨肟化工艺为国际领先的自主知识产权技术，技术水平和产品均具有与国际大公司竞争的能力，但安全问题一直未得到有效解决。2007年1月，安工院联合巴陵石化、石科院组建课题组，研究工艺条件、催化剂失活、过氧化氢异常过量的情况下，氮气、笑气和氨气组成变化对反应釜安全性的影响，据此制定了气相氧含量和笑气含量的报警和联锁指标，为氨肟化装置的安全稳定运行提供了关键支撑。

巴陵分公司环己酮事业部环己酮装置为了实现低成本扩张，研究开发了30%的富氧空气氧化制环己酮的新工艺。安工院从气液相反应危险性及其形成燃烧爆炸性的条件、液相产物稳定性、气相燃烧爆炸性等方面进行研究，评估了整套工艺的安全性，为氧化釜的安全控制提供了临界指标建议值，所提出的安全操作建议已经得到现场应用，为该工艺的工业化生产奠定了安全基础。

溶解氧和溶解氮的实验和计算方法的建立有效解决了10万吨/年脱臭装置的安全问题。含环己烷氢源的安全条件研究，为氢资源的综合利用提供了安全技术保障，也为石化装置工艺变更时如何进行系统危险性评估提供了借鉴方法。通过对反应热、放热速率、安全泄放面积、三氧化硫等问题的研究，系统评估了苯法制己内酰胺工艺重排装置的安全性，为该工艺的设计和投入使用奠定了安全技术基础。

在进行新工艺安全性研究的同时，安工院还对现役化工装置的安全状态进行了调研。部分化工装置虽然平稳运行了十几年或几十年，但由于对影响装置安全运行的关键因素及其量化控制指标认识不清，对装置普遍缺少工艺条件下的危险特性参数分析。

过氧化氢装置是典型的危险化工工艺，几乎所有的生产企业都发生过不同程度的爆炸事故。安工院研究人员对整个工艺流程的危险性进行了系统研究，解释了氧化液受槽发生闪爆的原因，提出了在氧含量小于8%的贫氧空气建立开车大循环才能避免出现燃爆事故的建议措施，颠覆了行业内存在多年的不安全做法。针对酸性工作液受槽、过氧化氢储罐等设备中过氧化氢分解放热可能造成的危害，研究得到了过氧化氢储罐及酸性工作液受槽的放空口面积，提出了酸性工作液受槽、过氧化氢储罐的报警温度建议。对含环己烷氢气用于氢化塔氢源的安全性进行了研究，提出了工作液中环己烷的安全控制临界浓度建议。一系列工艺安全问题的解决，为过氧化氢的重大火灾爆炸事故预防和控制奠定了稳定的安全技术基础。

安工院还针对苯胺装置的硝基苯精馏工序安全问题开展了专题研究，对天然气部分氧化制乙炔装置的乙炔压力敏感性、高级炔烃的安全处置方案进行了研究，对乙酸乙烯产品聚合影响因素开展了实验研究，为现役化工装置关键安全问题的解决提供了技术支持。

2008年，在总部有关部门的领导和支持下，安工院联合巴陵分公司、石家庄炼化分公司、川维厂和石科院等多家单位，成立了化工过程安全技术合作委员会，旨在关注安全技术进步和化工企业的实际需求，致力于化工过程的安全技术研发和应用，积极服务于总部重点攻关项目和企业重点发展项目，促进化工板块的新技术成长和产业发展。

随着研究的日趋深入以及装置应用经验的逐渐积累，工艺安全支撑技术将在化工装置的安全稳定运行中发挥越来越大的作用，最终实现本质安全。