乙烯環(huán)氧化反應器本質(zhì)安全化設(shè)計研究.pdf

1、環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置是現(xiàn)代化工行業(yè)中主要用來生產(chǎn)有機化工產(chǎn)品環(huán)氧乙烷、乙二醇的裝置。乙烯環(huán)氧化反應器是環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置中的重要設(shè)備,經(jīng)常發(fā)生飛溫，燒毀催化劑，導致反應管和殼體損壞，造成裝置停工，嚴重時引起火災、爆炸事故，給國家、社會和企業(yè)造成重大的損失。預防事故發(fā)生最根本的方法是在設(shè)計階段盡可能消除或控制潛在風險，實現(xiàn)裝置的本質(zhì)安全化。本課題在傳統(tǒng)工程設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，提出了乙烯環(huán)氧化反應器本質(zhì)安全化設(shè)計的方法。首先利用危險與可操作

2、性(HAZOP)分析方法對環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置進行風險分析，辨識過程中存在的風險及其可能發(fā)生原因，預測事件發(fā)生可能導致的事故后果，并由此提出改進建議和措施以避免風險蔓延;其次，為了避免乙烯環(huán)氧化反應器發(fā)生飛溫，依據(jù)HAZOP分析結(jié)果，利用FLUENT數(shù)值模擬的方法定量研究可能會造成乙烯環(huán)氧化反應器飛溫產(chǎn)生的因素，為固定床反應器和催化劑設(shè)計，以及設(shè)定穩(wěn)定安全生產(chǎn)操作工況條件等提供了技術(shù)依據(jù);最后，在以上研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建了裝置本質(zhì)安全工程設(shè)

3、計知識庫以輔助本質(zhì)安全化設(shè)計，為反應器本質(zhì)安全化設(shè)計提供理論指導，主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)對環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置進行HAZOP定性分析，識別裝置中存在的風險，主要分析了乙烯環(huán)氧化反應器運行中可能存在的問題，重點分析飛溫原因、可能后果的嚴重程度和發(fā)生頻率，評定可能事件的風險等級，提出了預防事故發(fā)生或控制事故后果影響程度的建議和措施。
　　 (2)為定量給出反應器本質(zhì)安全設(shè)計經(jīng)驗指導，本課題利用FLUENT軟件對催化

4、劑不同排列方式下，固定床反應器內(nèi)流體流動和傳熱情況進行數(shù)值模擬，分析在不同的空隙率下，氣體入口速度變化對床層壓降和壁面換熱系數(shù)的影響。研究結(jié)果表明:在工藝條件和生產(chǎn)要求允許的情況下，為避免飛溫的發(fā)生保障反應器的本質(zhì)安全，乙烯環(huán)氧化反應器應設(shè)計選用適中的空隙率和催化劑旋轉(zhuǎn)角度，操作中采用較小的氣體入口速度，從而保證反應器安全穩(wěn)定的運行。
　　 (3)總結(jié)HAZOP分析報告中的內(nèi)容并對環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置進行設(shè)備類別劃分，并結(jié)合HA