对二甲苯（PX）生产工艺及其危险性

吴佳亮+尚腾飞

摘要：对二甲苯是一种重要的基础有机化工原料。以混合二甲苯为原料，选取美国环球油品公司（UOP）生产技术，简单介绍了对二甲苯的主要生产工艺技术流程。从对二甲苯生产工艺各阶段、开停车、检维修等方面对对二甲苯生产中的危险性进行了分析，有助于提高工艺安全生产水平和企业安全管理，促进企业安全生产。

关键词：对二甲苯；生产工艺；危险性；安全生产

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.30.091

对二甲苯（PX）是现代工业生产中的一种重要的基础有机化工原料，主要作为对二甲苯（PTA）、对苯二甲酸二甲酯（DMT）等的原料使用，从而用来生产聚酯材料。不仅如此，对二甲苯还在涂料、医药、香料、杀虫剂以及油墨等的生产行业也有广泛的应用，具有很好的应用前景。由此可见，对二甲苯在已成为化工生产中不可或缺的原料，与我们的生活息息相关。但近年来，随着我国下游产品（比如PTA）的生产量快速增产，对其的需求量也大幅提高，而由于种种原因，我国的PX产量已远不能满足于现有需求量，只能依靠进口来维持生产。

1对二甲苯生产工艺技术

现在全球美国环球油品公司（UOP）和法国Axens公司拥有整套且比较成熟的对二甲苯生产工艺技术，2011年我国拥有了自主知识产权的对二甲苯整套生产技术。其中UOP是世界领先的芳烃生产工艺技术供应商，截至2014年，UOP已经为100多套联合成套装置和700多套单独芳烃生产工艺装置发布了许可。本文主要以混合二甲苯为原料，装置采用无歧化流程，即由二甲苯精馏、异构化、产品分离三个单元组成。其中二甲苯精馏是通过精馏除去混合二甲苯原料中除二甲苯之外的其它组分；异构化是将精馏后二甲苯中的1，2-二甲苯（邻二甲苯）、1，3-二甲苯（间二甲苯）和乙苯转化为1，4-二甲苯（对二甲苯），最大限度地生产需要的PTA原料；PTA原料分离是将异构化产物中的1，4-二甲苯与反应后还存在的1，2-二甲苯和1，3-二甲苯等进一步分离，从而得到纯度符合要求的1，4-二甲苯。工艺全部采用美国UOP（环球油品公司）的成套专利技术。其中，吸附分离采用ParexTM工艺技术和ADS-37吸附剂，该工艺利用吸附分离原理选择分离生产高纯度的1，4-二甲苯，利用模拟移动床原理实现固液相连续逆向分离；异构化工艺采用IsomarTM工艺技术和乙苯异构型催化剂I-400，可充分利用C8芳烃资源，最大限度地生产1，4-二甲苯。

2对二甲苯生产工艺危险性分析

該项目生产装置属于典型的带温、带压、部分单元临氢操作，危险性很高的化工生产装置，为甲类火灾危险性装置。装置的工艺特点是：工艺过程复杂、临氢、操作条件苛刻。生产中使用的原辅化工材料属于易燃易爆、有毒有害介质。从生产过程中的二甲苯精馏、异构化反应、吸附分离以及辅助生产等各个反应装置单元来看，在连续化生产过程中各危险区域的危险部位都存在着火灾、爆炸以及不同程度的毒性危害和强腐蚀危险。根据同类型装置事故统计数据表明，其主要事故形态是物料的泄漏与空气形成的爆炸混合物，造成火灾爆炸的恶性事件。装置工艺流程示意图见图1。

图1装置工艺流程示意图

2.1原料与产品的危险性

对二甲苯生产工艺是一个在带温、带压、部分单元临氢的反应环境中进行的工艺，生产原料包括混合二甲苯和氢气、产品1，4-二甲苯（PX）等均属于易燃、易爆的危险化学品，这些物质在与空气形成爆炸性混合气体后，遇到点火源即可发生爆炸。各物质的危险特性见表1。

2.2二甲苯精馏过程

二甲苯精馏过程主要是将混合二甲苯中的二甲苯/乙苯分离出来。二甲苯精馏装置虽是常规精馏分离操作，但却是比较高的温度下对易燃易爆介质进行分馏操作，若操作不当，发生设备故障或泄漏，就会形成火灾爆炸事故。

2.3异构化反应过程

异构化反应压力0.75～1.43MPaG，温度370～420℃。

异构化过程为临氢加压反应过程，反应压力和温度都较高，物料一旦泄漏，就可能引发火灾爆炸事故。

氢气采用离心式氢压机进行循环使用，氢压机轴封密封不好，容易发生氢气泄漏。

异构化工艺流程中的加热炉要把原料和氢气混合物加热至反应温度。该环节若原料泄漏与空气混合将可能发生着火爆炸。加热炉使用气态燃料，如果一次点火失败后未吹扫炉膛直接二次点火，可能发生爆炸。

2.4吸附分离过程

吸附分离装置旋转阀容易出现物料间的相互渗透、流量控制不均匀等问题，在运转过程中如果旋转阀发生故障，则装置就无法运转。

吸附塔的操作是装置的关键，在吸附塔内进行对二甲苯的吸附和解吸操作，将抽余液和抽出液分开，一旦泄漏还可能会发生人员中毒事故。且吸附剂价格昂贵，一旦操作不当而中毒失效，会造成较大损失。该类事故已在国内多个企业发生。

3其它作业过程危险性分析

3.1开车过程

（1）异构化反应系统干燥、烘炉。

1）加热炉在启动时，需要引入燃料气引燃，若在进行此项操作之前工作人员未能认真检查装置设备的气密性和做好相应隔离工作，可能会发生瓦斯泄漏以及窜至其它系统设备而引起火灾、爆炸事故；

2）燃料气中含氧量过高，引进的燃料气中的氧气含量达到一定值时，可能会在加热炉内形成爆炸性的混合气体，容易在引燃时发生爆炸事故；

3）加热炉点火吹蒸汽时间过短，炉膛内残留空气，若空气的含量到达一定值时，可能形成爆炸性混合气体，容易在点火时发生爆炸事故；

4）加热炉在烘炉阶段未严格按照烘炉曲线进行升温、降温，导致升温过快，会发生耐火材料中的水分迅速蒸发流失而导致炉墙倒塌的事故。

（2）异构化反应催化剂的装填。endprint

1）催化剂装填的好坏对装置会生产重要影响，影响其运行情况及运行周期；

2）催化剂装填时人员可能需要进入反应器工作，如果未按照进入受限空间作业相关要求操作，可能会发生人员窒息等事故；

3）催化剂装填时未按规定穿戴个人防护用品，可能会发生粉尘危害；催化剂装填时反应器内落入异物还会砸伤装填人员。

（3）系统置换。

系统置换分为两个阶段，即氮气置换空气阶段、氢气置换氮气阶段，氮气置换空气不彻底，可能导致系统内的含氧量偏高，在引入氢气后，将会形成爆炸性的混合气体而发生危险。

（4）系统气密。

气密工作的主要目的是查找泄漏点，消除装置隐患，保证装置安全运行。未对装置进行气密性检查或检查不到位，都有可能会导致设备存在泄漏点，在开工运行时发生物料的泄漏，可能导致火灾爆炸事故。

（5）其它。

1）开工时阀门未恢复至运行状态，可能会发生安全事故，如循环氢压机润滑油阀门关闭来回导致氢压机磨损破坏、循环水阀门关闭会导致设备超温超压、放空管阀门未关闭会导致易燃易爆、有毒有害气体泄漏；

2）高温物料泄漏、吹扫蒸汽泄漏、蒸汽管线未采取保温措施或保温失效，可能会发生人员烫伤事故；

3）吹扫氮气泄漏，可能会发生人员窒息事故。

3.2停车过程

（1）系统氮气置换。

装置反应系统应用氮气进行置换，使其形成氮气环境，如果未置换或置换不彻底，系统中存有的氢气和易燃气体，会给安全检修带来危险。

（2）异构化反应系统卸催化剂。

1）使用过的含碳催化剂在空气中易发生自燃，反应器催化剂是在氮气环境下进行卸催化剂作业的，卸催化剂装桶时也应使用氮气或干冰保护催化剂；

2）在作业过程中未采取防止窒息的措施，可能会发生人员窒息事故；

3）卸催化剂时未在氮气环境中进行，催化剂装桶未采用氮气或干冰保护，可能会发生催化剂自燃。

（3）其它。

1）退油结束后，异构化系统未进行水溶解、冲洗，导致设备内残存油硫化亚铁，会给安全检修带来危险；

2）停工后，若与外界装置连接的物料管线、氮气管线、蒸汽管线等未加设盲板，工艺电力线路未切断，都会给安全检修带来危险；

3）高温物料泄漏、吹扫蒸汽泄漏、蒸汽管线未采取保温措施或保温失效，可能会发生人员烫伤事故；

4）吹扫氮气泄漏，可能会发生人员窒息事故。

3.3检维修

（1）动火作业、受限空间作业、盲板抽堵作业、高处作业、临时用电作业、吊装作业、动土作业、断路作业等特殊、危险作业未按特殊作业规程要求，不开具作业票、现场不设监护人员、作业人员野蛮施工、未进行风险分析并根据分析结果配备安全设施、未制定应急措施、未配备应急物资等，均可能会发生安全事故，如：作业未采取隔离措施，焊接动火作业氧气瓶和乙炔瓶间距太近、氧气瓶和乙炔瓶与动火点间距太近、气瓶未采取防倾倒措施，通风不良的受限空间作业时未采取通风措施，高处作业未佩戴安全带等。

（2）生产涉及易燃、易爆和有毒物料的设备设施在检修时需要进行氮气置换，未采用氮气置换或置换不彻底，在拆卸检修时可能会发生火灾、爆炸和人员中毒事故；置换后的各设备拆卸检修又要注意防止发生氮气窒息事故。

（3）氢气管道的检修，在对其动火焊接前，未用干净无油的氮气或空气对管道内的气体进行置换，也可能会导致管道的燃烧爆炸。

（4）设备在检修前，若设备内可燃性混合物或有毒物料未进行置换或置换不彻底，贸然进行动火检修也可能会引起燃烧爆炸事故和人员中毒事故。

（5）蒸汽、汽包等设备内未冷却至正常温度即打开进行检维修，可能会发生蒸汽喷出伤人事故。

（6）采用电动葫芦等起重设备吊装设备或设备零部件时，设备未稳固或起重设备载荷不满足要求，可能会发生起重事故。

（7）在易燃液体设备（包括罐区储罐和生产装置区的反应器、塔、中间罐、换热器等）清洗作业时，由于无法彻底清除这些储罐与生产装置内的蒸气和沉淀物，在残余的蒸气遇到电火花、静电、摩擦等可能会导致火灾。

（8）生产装置为框架结构，储罐等高大设备也有作业平台和斜梯等，各平台、栏杆、斜梯、直梯未按要求设置，人员在高处进行检维修作业时，可能会发生人员高处坠落伤亡或高处坠物伤人事故。

3.4日常巡检

（1）异构化临氢系统未定期进行闭灯检查，氢气泄漏可能不会被发现，从而引发更大的安全事故。

（2）巡检时人员未按要求佩戴个人防护用品，发生事故时会得不到第一时间的自我保护，会导致人员伤亡事故。

（3）生产装置为框架结构，储罐等高大设备也有巡检、作业平台和斜梯等，各平台、栏杆、斜梯、直梯未按要求设置，人员在高处巡检时，可能会发生高处坠落伤亡事故。

（4）未按巡检要求认真检查，检查环节不到位，可能会发现不了安全隐患，而错失采取安全措施的最佳时机。

（5）巡检人员现场使用非防爆电气设施、现场使用手机、抽烟等严重错误行为均可能会引发安全事故。

3.5采样作业过程

石化装置采样作业也是一项比较危险的操作。

采样对象大都为高温易燃、易爆和有毒物料，不按专门采样操作规程进行操作，可能会发生物料喷出高溫伤人和火灾、爆炸、人员中毒事故。

采样完毕采样口未按要求关闭阀门归位，采样口会成为泄漏口，物料泄漏引发火灾、爆炸和人员中毒事故。

采样不按要求操作，导致空气混入设备内，还可能会发生设备内爆炸恶性事故。

4结语

对二甲苯（PX）的生产过程中涉及很多的易燃易爆危险化学品，相关物料还具有一定的毒性，是一个危险性较大的生产过程。本文通过对二甲苯生产工艺中的二甲苯精馏过程、异构化反应过程、吸附分离过程以及装置的开停车、检维修等方面的危险性进行分析，分析其危险有害因素有助于提高对二甲苯生产装置的本质安全，有利于提高企业的安全管理水平，对促进企业安全生产具有十分重要的意义。

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