MTBE裝置工藝中危險因素分布初探

王宇博，王 建，王茂廷

（1. 遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001； 2. 中國石油管道公司沈陽調度中心, 遼寧 沈陽110031）

MTBE裝置工藝中危險因素分布初探

王宇博1，王 建2，王茂廷1

（1. 遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001； 2. 中國石油管道公司沈陽調度中心, 遼寧 沈陽110031）

MTBE裝置從加工原料到產品均為易燃易爆并易揮發物質，一旦泄漏其蒸氣就可能與空氣混合形成爆炸性氣體混合物，且發生的醚化反應為中強度放熱反應，因此本裝置存在的主要危險因素為火災爆炸。對比MTBE裝置中的催化蒸餾塔、甲醇萃取塔和甲醇回收塔裝置的危險因素，找出MTBE裝置的危險隱患分布。

MTBE裝置；催化蒸餾塔；甲醇

煉油廠中的MTBE裝置主要采用C4原料和甲醇在樹脂催化劑的作用下，在醚化反應器中發生醚化反應，生產所需要的MTBE產品。主要由原料配制和混相反應、催化蒸餾和產品分離、甲醇萃取和回收等部分組成，主要設備包括醚化反應器、催化蒸餾塔以及甲醇萃取塔等。

MTBE裝置從加工原料到產品均為易燃易爆并易揮發物質，一旦泄漏其蒸氣就可能與空氣混合形成爆炸性氣體混合物，且發生的醚化反應為中強度放熱反應，因此本裝置存在的主要危險因素為火災爆炸。防止泄漏是保證 MTBE裝置安全運行最好的保護措施。所以要及時的對裝置進行檢修，排除安全隱患。

1 工藝過程危險性分析

1.1 原料的配制和混相反應

本MTBE裝置設置醚化反應器一臺，操作溫度60 ℃，操作壓力0.7 MPa，操作條件較為緩和，但醚化反應為中強度放熱反應，反應所產生的熱量主要靠反應產物與催化蒸餾塔底 MTBE產品換熱帶出，若反應熱不及時取走會造成床層超溫，催化劑使用周期下降，也會使反應壓力上升，可能造成反應器薄弱環節的泄漏或安全閥的起跳。

另外在醚化反應器中還會發生一些副反應，如異丁烯水合生成叔丁醇(TBA)，異丁烯自聚生成二聚物(DIB)，甲醇縮合生成二甲醚(DME)，正丁烯與甲醇生成甲基仲丁基醚(MSBE)［1］。其中異丁烯自聚反應也為放熱反應，如果反應條件控制不好，引起副反應增多，也可導致反應床層超溫和反應壓力上升。這就要求在工藝中要有效的對異丁烯自聚反應進行降溫控制。

1.2 催化蒸餾和產品分離部分

本部分主要設備為催化蒸餾塔，塔內進行深度的醚化反應和產品分離。此塔操作溫度 60/135 ℃（頂/底），塔頂壓力0.65 MPa(g)，塔內介質主要有易燃易爆的烴類、甲醇及MTBE物質，此塔從上至下依次為精餾段、反應段和提餾段。

其中在反應段中為醚化反應器產物中剩余的異丁烯和甲醇繼續反應生成MTBE，因此本部分主要危險仍為放熱反應可能帶來的超溫、超壓事故，在生產過程中應注意反應段各床層溫度和壓力變化情況。

催化蒸餾塔頂餾出的物料為剩余C4和甲醇的共沸物，塔頂物料經過塔頂冷凝器后，在塔頂回流罐中變為液相，一部分作為塔頂回流，一部分作為甲醇萃取進料。塔頂回流罐的液位控制是本部分操作的重點。若回流罐液位過高，可使塔頂餾出物流出不暢，造成催化蒸餾塔塔頂憋壓，從而可能導致蒸餾塔本體、附件等損壞或塔頂安全閥起跳；若回流罐液位過低，一是可使塔頂回流中斷，從而打亂分餾塔操作，二是可能是塔頂氣相餾出物通過回流泵進入甲醇回收系統，即可能損壞機泵，造成物料泄漏，又會影響回收系統操作，嚴重時可導致裝置停車處理［2］。

塔底重沸器采用蒸汽為加熱熱源，若塔底液面波動較大，因溫差熱應力可導致重沸器的泄漏也存在火災爆炸的危險。

另外催化蒸餾塔塔頂壓力主要由塔頂管線的壓力控制閥進行調節，若此閥門損壞或壓力控制系統故障，可引起催化蒸餾塔操作壓力的不正常，從而可能導致物料泄漏或安全起跳等危險事故。因此在生產過程中應注意對此閥門的維護和檢查。

1.3 甲醇萃取和回收部分

本部分主要設備有甲醇萃取塔和甲醇回收塔，主要作用是用萃取水將甲醇萃取進行回收。

本部分操作過程簡單，條件較為緩和，因此本部分主要的危險因素在于設備、管線、閥門法蘭等密封不嚴造成物料泄漏而引起火災爆炸事故或人員中毒事故。

甲醇萃取塔塔頂壓力也由塔頂出口管線的壓力控制閥控制，因此在生產過程中應注意對此閥門的維護和檢查，防止因此系統故障引起操作壓力不正常。

甲醇回收塔內存在大量的氣態甲醇，熱甲醇蒸氣容易從閥門、法蘭處泄漏，不僅有爆炸危險，且對人體有毒害性。因此做好甲醇回收塔的安全檢查，排除安全隱患尤為重要。

2 危險因素分析主要結果

根據《石油化工企業設計防火規范》（GB50160-2008）和《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》（GB50058-92），本裝置火災危險類別為甲類，裝置大部分區域屬爆炸危險2區。由工藝流程、工藝操作參數和反應物料、產品可以看出，火災、爆炸是本裝置的主要危險因素(表1)。

裝置主要危險物料及因素分布情況見表2。

表1 MTBE裝置危險有害因素分布情況表Table 1 The distribution table of harmful elements in MTBE unit

表2 MTBE裝置主要危險物料和危險因素分布表Table 2 The distribution table of main hazardous materials and factors in MTBE unit

3 MTBE裝置重大危險源的辨識結果

根據《危險化學品重大危險源辨識》（GB18218-2009）的規定，重大危險源的辨識依據是物質危險特性及其數量。辨識指標規定，單元內存在危險物質的數量等于或超過標準（GB18218-2009）中規定的臨界量，即被定為重大危險源。單元內存在危險物質的數量根據物質種類的多少可分為兩種情況：

(1) 單元內存在的危險物質為單一品種，則該物質的數量即為單元內危險物質的總量，若等于或超過相應的臨界量，則定為重大危險源。

(2) 單元內存在的危險物質為多品種時，則按下式計算，若滿足下式的規定，則定為重大危險源。

式中：q1，q2，…，qn—每種危險物質實際存在量，t；

Q1，Q2，…，Qn—與各危險物質相對應的生產場所或儲存區得危險物質的臨界量，t［3］。

對MTBE裝置進行重大危險源辨識，其辨識結果見表3。

表3 重大危險源辨識表Table 3 The identification table of Major hazard

［1］ 劉延玲. 優化操作降低 MTBE 雜質含量[J].中小企業管理與科技,2010(07)：284．

［2］ 謝慶橋. 蒸餾塔頂冷凝器換熱管泄露原因分析及防護[J].廣州化工，2010, 38(04)：168-169．

［3］ 張乃祿，劉燦.安全評價技術[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，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，遼寧撫順人，碩士，研究方向：壓力容器與管道失效風險及剩余壽命評估。E-mail：763509397@qq.com。