1、 制氢装置重大危险源辨识 摘要：简要介绍了我国现行重大危险源辨识标准，并结合制氢装置实际，经过对储罐区的干气球罐和氢气球罐、生产区的液态烃储罐和石脑油储槽的储存量进行核算，并按重大危险源辨识标准对企业前期开展的重大危险源普查结论进行了修改，提出辨识结论及监控建议。 1 引言 现代科学技术和工业生产的迅猛发展，在为人类提供更好的物质生活条件的同时，也给人类的正常生产带来了危险。例如， 1974 年英国弗利克斯巴勒发生的严重爆炸事故， 1984 年印度博帕尔发生的毒气泄漏事故。尽管事故起因和后果不尽相同， 但设施或系统中储存或使用了大量的易燃、易爆或有毒的危险物质是重特大事故发生的共同特点。据统计
2、， 20012004 年，我国工矿企业平均每年发生一次死亡 39 人的重大事故580 起左右，死亡约 2500 人，其中 50%以上是火灾、爆炸、中毒（含窒息）事故，平均每年发生一起死亡 10 人以上的特大事故 60 余起，死亡 1300 余人，其中火灾、爆炸，中毒事故占 70%。在这些重特大事故中与重大危险源有关的事故约占 1/4。 1974 年 6 月，英国弗利克斯巴勒发生重爆炸事故后，英国安全与卫生委员会设立了重大危险咨询委员会（ ACMH）。 1982 年 6 月，欧共体颁布了工业活动中重大事故危险法令（ EEC Directive82/501，简称塞韦索法令）。 1988 年，国际劳
3、工组织编写了重大事故控制实用手册。 1993 年 6月，第 80 届国际劳工大会通过了预防重大工业事故公约，该法令列出了 180 种（类）物质及其临界量标准。 1996 年，国家原劳动部组织实施了重大危险源普查试点工作，试点中就重大危险源的辨识提出了初步的意见。 2000 年我国正式制订并发布了中华人民共和国国家标准重大危险源辨识（ GB18218-2000）。 2 现行 重大危险源辨识标准 中华人民共和国国家标准重大危险源辨识（ GB18218-2000）对重大危险源定义为：长期地或者临时地生产、搬运、使用或者储存危险物品，且危险物品的数量等于或者超过临界量的单元（包括场所和设施）。 单元是
4、指一个（套）生产装置、设施或场所，或同属一个工厂的且边缘距离小于500m 的几个（套）生产装置、设施或场所。目前该标准中仅列出了 4大类、共 142 种危险物质的临界量。 3 巴陵石化制氢装置简介 巴陵石化环己酮事业部制氢装置是利用烯烃厂催化裂化干气为原料，通过干气压缩 、脱硫、转化变换、变压吸附脱碳、甲烷化生产出合格的氢、氮气。 在干气不足的情况下，本装置用石脑油、液态烃作为补充原料。装置设计能力为年产氢氮气 3200t，主要岗位设计有：压缩岗位、脱硫岗位、转化岗位、变压吸附岗位等，装置生产过程中存在干气、液态烃、石脑油、氢气、硫化氢、氮气、二氧化碳、高温液体、一乙醇胺、噪音等危险有害因素。
5、装置共有各类静、动设备 111 台，其中包括石脑油储槽、丙烷储槽、干气球罐、氢气球罐、氮气球罐，装置各主要设备设施分布见图 1： 图 1 制氢装置平面布置简图 3.1 主要物料的性质 3.1.1 原料气（干气） 总碳为 70%80%，总烯 25%，密度为 0.81.0kg/Nm3，组份见表 1。干气是易燃易爆有毒气体的混合物，一般干气中毒均有头痛、呕吐、昏迷的现象，中毒后有损伤神经系统的可能，大量吸入可使人窒息死亡。 防护措施：保证作业处空气新鲜畅通，严格控制泄漏小干 1.0%，一旦发生泄漏，需用空气呼吸器防护，才能允许作业。 表 1 干气组分 组分名称 CO2 H2 N2 CH4 C2H6
6、C2H4 C3H8 C3H6 体积百分数（ %） 1.74 49.25 8.27 20.87 7.02 8.75 0.22 2.36 组份名称 C4H10 C4H8 H2S H2O C5H12 其他 合计 体积百分数（ %） 0.06 0.04 0.43 0.67 0.02 0.05 100 3.1.2 石脑油 制氢装置辅助原料，平均分子量约为 115。爆炸极限 1.2%60%，密度（ 20 ）726kg/m3，易燃，有毒，中毒对神经中枢系统有损伤，应加强通风，防止挥发，减少对呼吸道和眼的刺激。发生中毒后立即离开现场，对症治疗。 该装置有石脑油储槽 3个，容积分别为 25m3、 50 m3、
7、25 m3，有效储存量为 80 m3。 3.1.3 液态氢 该装置生产原料由丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等组成。闪点： -74 。自燃点： 426537 ，装置区空气中允许最高浓度为 1000mg/m3。燃烧时产生大量的 CO、 CO2，应加强通风，防止 CO 中毒。该装置有效储存量为 24m3。 3.1.4 硫化氢 干气中硫化氢经脱硫化排放燃烧。当浓度超过 10mg/m3时，随浓度升高，气味反而减弱，对中枢神经最为敏感，对眼有刺激作用，相对密度： 1.189（气体），分 子量：34，熔点： -83.3 ，沸点： -60.2 。燃烧时产生淡蓝色火焰。 可用过滤式防毒面具和空气呼吸器预防中毒事故。一旦
8、发生中毒，应将中毒者撤离毒区，抬入有新鲜空气的地方进行人工呼吸或通知医院急救，同时应采取措施防止救护人员中毒。 3.1.5 氢气 无色无味气体，密度 0.0899g/L，沸点 -252.8 ，自燃点 572 ，爆炸极限：4.0%74.4%， H2在常温下不活泼，但易燃。 3.1.6 二氧化碳 酸性气体，密度 1.97g/L，难溶于水，化学性质稳定，工业作灭火剂是利 用它不燃烧、不助燃、较空气重的特性，浓度高时对人体有窒息作用。 4 制氢重大危险源辨识 4.1 危险化学品分类 依据常用危险化学品的分类及标志（ GB13690-92），常用危险化学品分类明细表，石脑油为中闪点易燃液体，干气为爆炸下
9、限小于 10%的可燃气体，液态烃为低闪点易燃液体，氢气为可燃气体。 4.2 危险化学品数量 4.2.1 干气球罐 制氢装置储罐区干气球罐为原液氨球罐，经过设计部门重新核定后改作干气球罐，球罐工作压力为 0.4MPa（表压），容积 300 m3，标准 状态下的密度为 0.81.0kg/Nm3，由理想气体状态方程算出标准状态下的气体体积 V1： P1V1= P2V2 0.1V 1=(0.4+0.1)300 V1=1500m3 式中： P1 标准大气压， MPa； V1 标准状态下的体积， m3； P2 工作压力（绝对压力）， MPa； V2 球罐容积， m3。 由此可计算出标准状态下干气储量 q1
10、（比重取中间值 0.9kg/Nm3）： q1=1500m30.9kg/Nm 3=1.35t 4.2.2 氢气球罐 制氢装置储罐区氢气球罐为原液氨球罐，主要成分为 75%90%的氢气，不足 4%的甲烷以及氮气等，经过设计院重新核定后改作氢气球罐，球罐使用压力为 0.8MPa（表压），容积 400m3，在此，仅按纯氢气（标准状态下的密度 0.07kg/Nm3）计算，由理想气体状态方程算出标准状态下的气体体积 V1： 由 P1V1= P2V2 即 0.1V 1=(0.8+0.1)400 V1=3600m3 故可计算出标准状态下氢气储量 q2： q2=3600m30.07kg/Nm 3=0.252t
11、4.2.3 液态烃储槽 制氢装置生产用辅助原料，为压力容器储槽，工作压力为 0.4MPa，容积 24m3，液态烃主要由丙烯（密度 0.510 3kg/m3）、丙烷（密度 0.5810 3kg/m3）、丁烷（密度0.5810 3kg/m3）、丁烯（密度 0.6710 3kg/m3）组成，密度按 0.5810 3kg/m3）计算，则液态烃储存量 q3=0.581024=13.92t 。 4.2.4 石脑油储槽 制氢装置生产用辅助原料，为常压利旧储槽，容积分别为 25、 25、 50m3，总有效储存量 80m3， 3 个储槽间距不足 3m，无围堰，密度为 726kg/m3，计算石脑油储存量q4=0.
12、7261080=58.08t 。 4.3 重大危险源辨识 4.3.1 储罐区 因氢气球罐、干气球罐设置在原液氨储槽区，距离生产装置较远，将该储槽区作为独立考察单元进行重大危险源识别，依据表 2（储罐区临界量标准）， q1=1.35t Q1=10t q2=0.252t Q2=10t 式中， q1， q2 危险物质现存量， t； Q1， Q2 危险物质在生产场所或贮存区的临界量， t。（下同） 故氢气球罐、干气缓冲罐，或者说该储槽区非重大危险源。 表 2 贮罐区（贮罐）临界量标准 类别 物质特性 临界量 典型物质举例 易燃液体 闪点 Q3，故液态烃储槽应为生产场所重大危险源。 石 脑油储槽设计在生
13、产装置低压区，距离脱硫塔、蒸汽预热炉等设备设施不足 20m，依据表 3（生产场所临界量表）， q4=58.08t Q4=2t q4Q4，故液态烃烃储槽应为生产场所重大危险源。 表 3 生产场所临界量标准 类别 物质特性 临界量 典型物质举例 民用爆破器材 起爆器材 0.1t 雷管、导爆管等 工业炸药 5t 铵梯炸药、乳化炸药等 爆炸危险原材料 25t 硝酸铵等 烟火剂、 烟花爆竹 0.5t 黑火药、烟火药、爆竹、烟花等 易燃液体 闪点 28 2t 汽油、丙烯、石 脑油等 28 闪点 60 10t 煤油、松节油、丁醚等 可燃气体 爆炸下限 10% 1t 乙炔、氢、液化石油气等 爆炸下限 10%
14、2t 氨气等 4 4 辨识结论及监控建议 2004 年 8 月，企业曾进行过重大危险源统计汇总，将干气球罐和氢气球罐列为装置重大危险源，经过以上计算，对照相应标准，企业原先做出的重大危险源统计缺乏科学依据，忽视了对真正重大危险源的监控与管理，使企业安全生产重点工作发生偏移。为了预防重大、特大事故的发生，降低事故造成的损失，必须建立有效的重大危险源控制 系统，加强对重大危险源的监督管理。 （ 1）对制氢装置液态轻储槽、石脑油储槽 2 处生产装置重大危险源建立重大危险源监控制度，实行工厂、车间、班组 3级监控机制。 （ 2）依据石油化工企业设计防火规范（ GB50160-92），对石脑油储槽防火间距、围堰、消防系统按规范进行整改。 （ 3）建立重大危险源事故应急救援预案，并对预案的有效性，符合性进行评审、演练。 （ 4）结合企业 HSE 管理体系的建立，完善重大危险源作业指导书。 （ 5）加强人员培训，提高安全意识与处理突发事故能力。
