MTBE装置工艺中危险因素分布初探

王宇博，王 建，王茂廷

（1. 辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001； 2. 中国石油管道公司沈阳调度中心, 辽宁 沈阳110031）

MTBE装置工艺中危险因素分布初探

王宇博1，王 建2，王茂廷1

（1. 辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001； 2. 中国石油管道公司沈阳调度中心, 辽宁 沈阳110031）

MTBE装置从加工原料到产品均为易燃易爆并易挥发物质，一旦泄漏其蒸气就可能与空气混合形成爆炸性气体混合物，且发生的醚化反应为中强度放热反应，因此本装置存在的主要危险因素为火灾爆炸。对比MTBE装置中的催化蒸馏塔、甲醇萃取塔和甲醇回收塔装置的危险因素，找出MTBE装置的危险隐患分布。

MTBE装置；催化蒸馏塔；甲醇

炼油厂中的MTBE装置主要采用C4原料和甲醇在树脂催化剂的作用下，在醚化反应器中发生醚化反应，生产所需要的MTBE产品。主要由原料配制和混相反应、催化蒸馏和产品分离、甲醇萃取和回收等部分组成，主要设备包括醚化反应器、催化蒸馏塔以及甲醇萃取塔等。

MTBE装置从加工原料到产品均为易燃易爆并易挥发物质，一旦泄漏其蒸气就可能与空气混合形成爆炸性气体混合物，且发生的醚化反应为中强度放热反应，因此本装置存在的主要危险因素为火灾爆炸。防止泄漏是保证 MTBE装置安全运行最好的保护措施。所以要及时的对装置进行检修，排除安全隐患。

1 工艺过程危险性分析

1.1 原料的配制和混相反应

本MTBE装置设置醚化反应器一台，操作温度60 ℃，操作压力0.7 MPa，操作条件较为缓和，但醚化反应为中强度放热反应，反应所产生的热量主要靠反应产物与催化蒸馏塔底 MTBE产品换热带出，若反应热不及时取走会造成床层超温，催化剂使用周期下降，也会使反应压力上升，可能造成反应器薄弱环节的泄漏或安全阀的起跳。

另外在醚化反应器中还会发生一些副反应，如异丁烯水合生成叔丁醇(TBA)，异丁烯自聚生成二聚物(DIB)，甲醇缩合生成二甲醚(DME)，正丁烯与甲醇生成甲基仲丁基醚(MSBE)［1］。其中异丁烯自聚反应也为放热反应，如果反应条件控制不好，引起副反应增多，也可导致反应床层超温和反应压力上升。这就要求在工艺中要有效的对异丁烯自聚反应进行降温控制。

1.2 催化蒸馏和产品分离部分

本部分主要设备为催化蒸馏塔，塔内进行深度的醚化反应和产品分离。此塔操作温度 60/135 ℃（顶/底），塔顶压力0.65 MPa(g)，塔内介质主要有易燃易爆的烃类、甲醇及MTBE物质，此塔从上至下依次为精馏段、反应段和提馏段。

其中在反应段中为醚化反应器产物中剩余的异丁烯和甲醇继续反应生成MTBE，因此本部分主要危险仍为放热反应可能带来的超温、超压事故，在生产过程中应注意反应段各床层温度和压力变化情况。

催化蒸馏塔顶馏出的物料为剩余C4和甲醇的共沸物，塔顶物料经过塔顶冷凝器后，在塔顶回流罐中变为液相，一部分作为塔顶回流，一部分作为甲醇萃取进料。塔顶回流罐的液位控制是本部分操作的重点。若回流罐液位过高，可使塔顶馏出物流出不畅，造成催化蒸馏塔塔顶憋压，从而可能导致蒸馏塔本体、附件等损坏或塔顶安全阀起跳；若回流罐液位过低，一是可使塔顶回流中断，从而打乱分馏塔操作，二是可能是塔顶气相馏出物通过回流泵进入甲醇回收系统，即可能损坏机泵，造成物料泄漏，又会影响回收系统操作，严重时可导致装置停车处理［2］。

塔底重沸器采用蒸汽为加热热源，若塔底液面波动较大，因温差热应力可导致重沸器的泄漏也存在火灾爆炸的危险。

另外催化蒸馏塔塔顶压力主要由塔顶管线的压力控制阀进行调节，若此阀门损坏或压力控制系统故障，可引起催化蒸馏塔操作压力的不正常，从而可能导致物料泄漏或安全起跳等危险事故。因此在生产过程中应注意对此阀门的维护和检查。

1.3 甲醇萃取和回收部分

本部分主要设备有甲醇萃取塔和甲醇回收塔，主要作用是用萃取水将甲醇萃取进行回收。

本部分操作过程简单，条件较为缓和，因此本部分主要的危险因素在于设备、管线、阀门法兰等密封不严造成物料泄漏而引起火灾爆炸事故或人员中毒事故。

甲醇萃取塔塔顶压力也由塔顶出口管线的压力控制阀控制，因此在生产过程中应注意对此阀门的维护和检查，防止因此系统故障引起操作压力不正常。

甲醇回收塔内存在大量的气态甲醇，热甲醇蒸气容易从阀门、法兰处泄漏，不仅有爆炸危险，且对人体有毒害性。因此做好甲醇回收塔的安全检查，排除安全隐患尤为重要。

2 危险因素分析主要结果

根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）和《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92），本装置火灾危险类别为甲类，装置大部分区域属爆炸危险2区。由工艺流程、工艺操作参数和反应物料、产品可以看出，火灾、爆炸是本装置的主要危险因素(表1)。

装置主要危险物料及因素分布情况见表2。

表1 MTBE装置危险有害因素分布情况表Table 1 The distribution table of harmful elements in MTBE unit

表2 MTBE装置主要危险物料和危险因素分布表Table 2 The distribution table of main hazardous materials and factors in MTBE unit

3 MTBE装置重大危险源的辨识结果

根据《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2009）的规定，重大危险源的辨识依据是物质危险特性及其数量。辨识指标规定，单元内存在危险物质的数量等于或超过标准（GB18218-2009）中规定的临界量，即被定为重大危险源。单元内存在危险物质的数量根据物质种类的多少可分为两种情况：

(1) 单元内存在的危险物质为单一品种，则该物质的数量即为单元内危险物质的总量，若等于或超过相应的临界量，则定为重大危险源。

(2) 单元内存在的危险物质为多品种时，则按下式计算，若满足下式的规定，则定为重大危险源。

式中：q1，q2，…，qn—每种危险物质实际存在量，t；

Q1，Q2，…，Qn—与各危险物质相对应的生产场所或储存区得危险物质的临界量，t［3］。

对MTBE装置进行重大危险源辨识，其辨识结果见表3。

表3 重大危险源辨识表Table 3 The identification table of Major hazard

［1］ 刘延玲. 优化操作降低 MTBE 杂质含量[J].中小企业管理与科技,2010(07)：284．

［2］ 谢庆桥. 蒸馏塔顶冷凝器换热管泄露原因分析及防护[J].广州化工，2010, 38(04)：168-169．

［3］ 张乃禄，刘灿.安全评价技术[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，2007,5(1)：28-29．

Discussion on Distribution of Risk Factors in MTBE Unit

WANG Yu-bo1,WANG Jian2,WANG Mao-ting1
（1. Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China；2. China Petroleum Pipeline Company Shenyang Dispatching Center, Liaoning Shenyang 110031，China）

Raw materials and products of MTBE unit are inflammable, explosive and volatile. Once leaking, the steam may be mixed with air to form explosive mixture, and then exothermic etherification reaction may happen, so main risk factors of this unit are fire disaster and explosion. In this paper, main risk factors of catalytic distillation tower, methanol extraction tower, methanol recovery tower in the MTBE unit were analyzed and compared，then distribution of risk factors in MTBE unit was put forward.

MTBE unit; Catalytic distillation tower; Methanol

TE 624

A

1671-0460（2012）01-0054-02

2011-11-01

王宇博（1985-），男，辽宁抚顺人，硕士，研究方向：压力容器与管道失效风险及剩余寿命评估。E-mail：763509397@qq.com。