安全评价技术在燕山PIA装置上的应用研究

摘要

在石油化工行业中,其生产装置基本为高温高压,连续运行生产的。随着生产装置的大型化,生产操作的复杂化,对生产过程安全控制的要求越来越高。为了降低生产的风险,减少事故和职业危险,石油化工企业在工厂选址,安全管理时进行了相应的风险辨识和风险控制活动。在生产装置中投入使用的安全仪表系统等可以尽量地避免人员或生产设备的损失。避免由于事故而造成的环境污染,并尽量减少事故停车造成的损失。当出现异常情况时,安全仪表系统能自动地使工业过程到达到安全状态,或采取措施降低工业危险。安全控制一般包括两方面内容:一是信号报警,警告操作人员生产操作已经偏离正常工况,应引起警觉；二是联锁停车,当生产将要发生事故时采取紧急措施避免事故的发生,保证操作人员和相关设备的安全[1]。
　　 PIA产品是生产聚酯产品的原材料,是纺织行业的源头产品。燕山石化是目前国内唯一的PIA生产装置。燕山石化PIA生产装置是在原年产36,000吨精对苯二甲酸(PTA)装置上改造而成的。原PTA装置采用美国阿莫科(AMOCO)化学品公司的专利技术,成套引进工艺及设备。该装置于1982年初投料试生产。但随着国内PTA装置不断新增,原装置规模小的问题突现出来,与新上装置相比,其物耗、能耗高,在总公司大力支持下,联合国内高校和设计单位,从基础研究和工程开发入手,完成了多项科研课题,形成了具有自主知识产权的5万吨／年PIA工艺设计的成套技术。
　　 装置在一些重点部位:HR-301氧化反应器；HD-401第一结晶器；HG-204A／B进料泵；高压进料泵；空气压缩机；氢气压缩机；冷高压分离塔等部位都设置了安全仪表系统SIS回路,以达到保护操作人员和生产设备的目的。整个装置的BPCS保护层采用DCS进行生产过程控制,采用专业的逻辑控制系统处理整个装置的安全仪表功能的运算表决逻辑。
　　 本文是本人在设计院工作期间实际参与燕山聚酯厂PIA装置改造项目时对该装置进行的装置安全分析与设计,本文以过程保护层LOPA设计为主线对PIA装置进行了过程保护层的分析与设计。进行了工艺保护层的设计介绍,主要对BPCS保护层设计(主要工作包括了BPCS保护层的DCS设计)和自运防护层(安全仪表系统SIS)进行了详细的设计工作,以及简单介绍了机械保护层的设计。另外本文在对自运防护层设计时,对PIA装置的核心设备氧化反应器HR-301反应尾气中含氧量回路进行了危险分析和风险辨识并进行了该回路进行了SIL等级计算。此装置于2008年8月设计,于2010年3月已经顺利投产并产出合格产品,事实证明对装置的分析与设计是符合安全要求并能够确保装置安全与稳定运行的。

目录

文摘

英文文摘

Contents

第一章 绪论

1.1 论文背景

1.2 论文结构安排

第二章 装置主要技术介绍

2.1 装置的地位和作用

2.2 装置技术来源

2.3 装置的主要构成

2.4 工艺技术路线

2.4.1 原料路线

2.4.2 本装置工艺特点及与国内外先进技术比较

2.4.3 氧化反应基本原理

2.4.5 结晶过程的作用和方法

2.4.6 分离原理及其方法

2.5 燕山业主的安全要求

第三章 燕山PIA装置的安全评价及过程保护层设计

3.1 过程保护层

3.1.1 过程保护层的特点

3.1.2 过程保护层图

3.2 PIA装置的过程保护层设计

3.2.1.工艺保护层设计

3.2.2.基本控制层(BPCS)

3.2.3.重要报警及人工干涉/调整

3.2.4.PIA装置中的自运防护层SIS

第四章 总结与展望

4.1 本文获得的成果

4.2 后续工作展望

参考文献

附录 A:

致谢

作者和导师简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书