轉(zhuǎn)化氣制甲醇的系統(tǒng)安全分析

1、<p>　　轉(zhuǎn)化氣制甲醇的系統(tǒng)安全分析</p><p>　　摘 要：我國是一個多煤、少油、缺氣的國家，因此在生產(chǎn)甲醇的原料上以煤氣化、利用焦爐煤氣轉(zhuǎn)化兩者并用為主。據(jù)測算，生產(chǎn)1噸焦炭可產(chǎn)生0.2噸甲醇。對焦爐煤氣制甲醇的工藝路線進行了分析，并對主流路線從焦爐煤氣的初脫硫、壓縮、精脫硫、轉(zhuǎn)化制甲醇、儲存等工藝危險因素進行了分析。 </p><p>　　關鍵詞：轉(zhuǎn)化氣 甲醇 系統(tǒng)安

2、全 分析 </p><p>　　在轉(zhuǎn)化氣區(qū)域中，從原料到產(chǎn)品，包括工藝過程中涉及到許多易燃易爆物質(zhì)，如氫氣、一氧化碳、硫化氫、甲烷、甲醇等。在生產(chǎn)中一旦操作失誤或物料泄漏，極易發(fā)生火災爆炸事故。生產(chǎn)過程中涉及的有毒物料較多，如一氧化碳、硫化氫、甲醇等，均具有一定程度的毒性，在生產(chǎn)運行過程中如果操作不當或發(fā)生意外事故，有引起人員中毒事故發(fā)生的可能性。特別是一氧化碳存在于各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)的泄漏都可能導致人員大量

3、中毒，甚至死亡。因此必須對主要危害物質(zhì)物性參數(shù)進行分析和防范（生產(chǎn)區(qū)內(nèi)常見易燃易爆物質(zhì)為焦爐氣、轉(zhuǎn)化氣、硫化氫等，焦爐氣、轉(zhuǎn)化氣主要含CO、H2）。 </p><p>　　一、焦爐氣裝置工藝設備危險性分析 </p><p>　　（一）鐵鋁預轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化過程中飛溫 </p><p>　　鐵鋁轉(zhuǎn)化過程中，有機硫加氫轉(zhuǎn)化反應是一個放熱反應，但因焦爐氣中有機硫含量較低（一般在

4、200mg/NM3左右），因此有機硫加氫轉(zhuǎn)化反應放熱量是微不足道的，但是其副反應是強烈的放熱反應。焦爐氣中氧含量每升高0.1%，溫升可達15℃；烯烴每升高1%，溫升可達37℃，因此宜發(fā)生鐵鋁催化劑飛溫事故。鐵錳脫硫槽的鐵錳脫硫劑在升溫還原過程中也可能出現(xiàn)飛溫現(xiàn)象。 </p><p>　?。ǘ忸A熱爐爆炸 </p><p>　　焦爐氣預熱爐的點火過程也可能會操作不當導致爆炸事故。如果長明燈

5、失效或熄火，應迅速切斷燃料氣控制閥，重新吹掃燃燒器，并檢查長明燈噴嘴是否堵塞。第二次點火需在第一次點火失效、熄火5分鐘后進行。 </p><p>　?。ㄈ┙範t氣轉(zhuǎn)化爐危險性 </p><p>　　焦爐氣轉(zhuǎn)化爐操作還要精心做好氧碳比、水碳比、水氧比調(diào)整。三個比例關系彼此間相互關聯(lián)，所以在調(diào)節(jié)某個比例時要時刻注意其他兩個比例是否在控制范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)化爐燒嘴必須做到焦爐氣與氧氣混合均勻，燃燒充分，

6、爐頂空間溫度場與流場分布合理。避免火焰直接舔到催化劑而將其燒毀；進入催化劑床層前，氧氣必須燃燼，溫度和組成分布均勻，避免在催化劑床層里仍發(fā)生燃燒反應；爐內(nèi)耐火材料任何一處的溫度都不能超過140℃：燒嘴必須能夠在很大的流速范圍內(nèi)良好地運行而不限制裝置的可操作性：燒嘴采用蒸汽保護和水夾套強制冷卻保護。水夾套溫度控制也是非常重要的，水夾套內(nèi)通入除鹽水來移走轉(zhuǎn)化爐產(chǎn)生的部分熱量，除鹽水溫度控制在70℃以下，過高可能會引起氧腐蝕，損壞設備焦爐氣轉(zhuǎn)

7、化反應一次反應的平衡常數(shù)非常大，可以視為不可逆反應；二次反應均為吸熱反應，CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度密切相關，提高反應溫度將顯著提高平衡轉(zhuǎn)化率。CH4的轉(zhuǎn)化率與轉(zhuǎn)化壓力也有一定關系，降低反應壓力將顯著提高平衡轉(zhuǎn)化率，即低壓有利于焦爐氣中CH4的轉(zhuǎn)化。 </p><p>　　CH4轉(zhuǎn)化率隨氧氣與焦爐氣摩爾比的變化而變化。氧氣與焦爐氣摩爾比增加，CH4轉(zhuǎn)化率起初提高較快，但當氧氣與焦爐氣摩爾比增加到一定值時，CH4轉(zhuǎn)化率幾

8、乎不再變化，接近10%。催化部分氧化工藝一般采用鎳基催化劑，用氧化鋁作為載體，該催化劑具有良好的穩(wěn)定性和活性，為了延長催化劑壽命，轉(zhuǎn)化氣出口溫度一般在1000℃以內(nèi)。但由于受到熱力平衡的限制，在低于100℃時，甲烷的平衡含量比較高，為了使出口氣中甲烷含量盡可能低，在轉(zhuǎn)化爐內(nèi)需加入大量的水蒸氣。烴類物質(zhì)在高溫下易發(fā)生裂解反應。一般含碳多的烴類愈益發(fā)生裂解反應，碳數(shù)相同時，不飽和烴比飽和烴易發(fā)生裂解析炭反應。烴類中以CH4最為穩(wěn)定，如CH4

9、發(fā)生析炭反應，則其他烴類發(fā)生析炭反應的可能性更大。 </p><p>　　（四）焦爐氣壓縮機的危險性 </p><p>　　已投用裝置焦爐氣壓縮機故障導致系統(tǒng)停車事故占據(jù)較大比例。曾經(jīng)出現(xiàn)試車過程中壓縮機發(fā)生活塞嚴重破碎而停車的重大事故。已經(jīng)投用的焦爐氣轉(zhuǎn)裝置，考慮到焦爐氣的組份特點以及及含量，其焦爐氣壓縮機均采用活塞式壓縮機?；钊綁嚎s機的缺點顯而易見，采用離心式壓縮機卻可能存在記速葉輪

10、上積炭、結(jié)蔡、不飽和烴聚合粘附而影響機械運行的不利因素。因此又有采用螺桿壓縮機。但無論那種機型在運行過程中發(fā)生輸出流量、壓力的不穩(wěn)定都將影響轉(zhuǎn)化爐和預熱爐的頻繁調(diào)整，若由于調(diào)整不及時，造成氧碳比、水碳比、水氧比調(diào)整不當，將引起轉(zhuǎn)化爐過氧爆炸事故或催化劑燒毀。其壓縮機本體設備也會受到嚴重損壞還會造成人員的傷亡事故。 </p><p>　　（五）焦爐氣轉(zhuǎn)化燒嘴的危險性 </p><p>　　純

11、氧轉(zhuǎn)化危險性很大，特別是燒紫系統(tǒng)。燒嘴為單孔噴射式，有蒸汽保護夾層，帶加壓水冷卻系統(tǒng)，燒嘴外部帶有工藝氣體分布器，以便入爐工藝氣和氧氣混合之前均勻分布。燒嘴垂直安裝在轉(zhuǎn)化爐頸部的頂端，經(jīng)過預熱的氧氣與蒸汽混合物料進入燒嘴，在燒嘴里沿軸向流動并高速噴入轉(zhuǎn)化爐。經(jīng)過預熱的焦爐氣與蒸汽混合物料，從轉(zhuǎn)化爐頂部爐頸上的管口側(cè)向進入轉(zhuǎn)化爐，轉(zhuǎn)變方向后在燒嘴外側(cè)與爐頸內(nèi)側(cè)之間的流道軸向朝下流動，通過固定在燒嘴前端外側(cè)上的分布器均勻分布后，流動到燒嘴頭

12、部，從燒嘴里噴出的氧氣的高速度使兩種流體迅速混合并在混合的瞬間產(chǎn)生燃燒反應，經(jīng)過轉(zhuǎn)化爐上方的錐形空間后，氧氣完全燃燼，燃燒產(chǎn)物然后進入催化劑床層，進一步發(fā)生吸熱的烴類蒸汽轉(zhuǎn)化反應。通過催化劑床后的轉(zhuǎn)化反應產(chǎn)物，從轉(zhuǎn)化爐底部流出。避免火焰直接舔到催化劑而將其燒毀；燒嘴燃燒火焰應在爐膛中心，避免火焰直接接觸到側(cè)面材料表面；防止未混氧氣回流，造成氧氣管線回火現(xiàn)象；進入催化劑床層前，氧氣必須燃燼，溫度和組成分布均勻，避免在催化劑床層里仍發(fā)生燃燒

13、反應；爐內(nèi)耐火材料任何一處的溫度都不能超過140℃；燒嘴必須能夠在很大的流速范圍內(nèi)良好地運行而不限制裝置的可操作性；燒</p><p>　?。┘状疾蹍^(qū)危險性 </p><p>　　甲醇槽區(qū)也是重大的危險源。甲醇為第3.2類，中閃點易燃液體，對眼、皮膚及上呼吸道有刺激癥狀，伴頭痛、頭暈、乏力、眩暈、酒醉感、昏迷，一旦甲醇貯槽、發(fā)生泄漏，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇靜電、明火、高熱能

14、引起燃燒爆炸，與氧化劑接觸發(fā)生化學反應或引起燃燒。焦爐氣轉(zhuǎn)化屬于高溫、中壓操作，所使用的原料焦爐氣為可燃性有毒物質(zhì)，純氧為助燃劑，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化氣為易燃、易爆、有毒有害氣體，容易發(fā)生火災和爆炸事故。 </p><p><b>　　二、結(jié)語 </b></p><p>　　轉(zhuǎn)化過程中事故主要集中發(fā)生在鐵鋁預轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化過程；預熱爐系統(tǒng)；轉(zhuǎn)化爐系統(tǒng)；焦爐壓縮機系統(tǒng)；甲醇槽區(qū)等重大危

15、險源。由于此工藝流程和裝備的研發(fā)國內(nèi)還處于起步階段，各方面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)都處于積累階段是為了更好的更安全的綜合利用焦爐氣，提高煤的綜合利用水平。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]隋鵬程，陳寶智，隋旭編著.安全原理[M]. 化學工業(yè)出版社，2005 </p><p>　　[2]蔣軍成編著.事故調(diào)查與分析技術(shù)