運用道氏火災、爆炸危險指數評價方法對撫順乙烯化工廠環氧乙烷生產系統進行安全評價，并對該系統的危險因素進行辨識及提出整改措施。
　　環氧乙烷（EO）是乙烯工業衍生物中僅次于聚乙烯的重要有機化工產品，除主要用于生產乙二醇（EG）外，還大量用于生產非離子型表面活性劑、乙二醇醚等。EO的工業生產方法有兩種，即氯醇法和直接氧化法。目前我國幾乎全部采用以乙烯和氧氣為主要原料的直接氧化法。由于EO生產系統中的工藝設備大部分具有易燃易爆、有毒有害、高溫高壓、深冷低溫等特點，生產的安全問題尤其重要。本文運用道氏火災、爆炸危險指數評價（以下簡稱道法）對撫順乙烯化工廠EO生產系統各工藝單元進行安全評價，同時根據評價結果提出相應的安全預防措施和建議。

　　1道法
　　道法是由美國道（DOW）化學公司于1964年首先提出的，用于評估特定工藝過程最大潛在損失范圍的一種工具。它是利用工藝過程的物質、工藝、設備、物料量等數據，通過定量分析的方法，對生產裝置進行火災、爆炸危險性評價并預測事故可能導致的實際危害和停產損失。該方法的評價過程主要包括：（1）必要資料的準備；（2）評價單元的劃分；（3）重要物質的選取；（4）物質系數（MF）的確定；（5）一般工藝危險性系數（F1）的求取；（6）特殊工藝危險性系數（F2）的求取；（7）火災、爆炸危險指數（F&EI）的求取；（8）安全措施補償系數（C）的求取；（9）危害系數(DF)的確定；（10）暴露半徑（R）的計算；（11）暴露區域面積（S）的計算；（12）暴露區域內財產價值的估計；（13）基本最大可能財產損失（基本MPPD）的計算；（14）實際最大可能財產損失（實際MPPD）的計算；（15）最大可能工作日損失（MPPO）的計算；（16）停產損失（BI）的計算等。
　　2EO生產系統概況
　　撫順乙烯化工廠EO生產系統于1991年由美國成套引進，年操作時間為7650h，純EO產品年產量為5萬t。EO生產系統流程如圖1所示。來自儲罐區的乙烯和空氣分離塔分離出的O2經M101混合器充分混合后進入該系統的中心設備R101反應器，在R101反應器內，C2H4和O2按一定比例，在甲烷作致穩劑及銀作催化劑的條件下發生氧化反應生成EO。為了得到高純度的EO產品，首先須將R101反應器制得的EO水溶液（58.36％）送至吸收塔脫除副產品二氧化碳，隨后進入EO精制塔進行汽提精制，將EO水溶液中的EO濃度提高至99.99％，最后送入EO成品儲罐儲存。

1- M101混合器；2-R101反應器；3-CO2吸收塔；4-EO精制塔；5-EO成品儲罐
圖1EO生產系統流程圖

　　3 EO生產系統安全評價
　　3.1資料準備
　　（1）EO生產系統《工藝設備成本表》；（2）《化工安全技術手冊》；（3）F&EI計算表。
　　3.2評價單元劃分
　　按照裝置生產工藝特點，系統可自然劃分為M101I混合器單元、R101反應器單元、CO2吸收單元、EO精制單元和EO成品儲存單元。
　　3.3M101混合器單元安全評價
　　3.3.1單元內重要物質的選取
　　本單元混合氣體中主要包含C2H4和O22種成分，由于其中C2H4含量明顯偏高，所以選取本單元的重要物質為C2H4。
　　3.3.2單元內MF的確定
　　查《化工安全技術手冊》附錄得出C2H4的MF值為24，又因為C2H4的閃點為-136℃，低于60℃，所以無需進行溫度修正。
　　3.3.3單元內F1的求取
　　F1求取過程包括：（1）基本系數取1.00；（2）因為M101混合器運作過程是在容器內進行，屬于對可燃氣體C2H4及助燃氣體O2的操作，且操作溫度遠在C2H4沸點之上；又因為被處理的C2H4含量大于4050kg，所以密閉反應附加系數取0.90；（3）因為M101混合器屬于一次較危險的裝置，故其一旦泄漏失火，所以泄漏控制附加系統取0.50。
　　由上述3項得出：F1=基本系數+（2）+（3）＝2.40。
　　3.3.4 單元內F2的求取
　　F2的求取過程包括：（1）基本系數取1.00；（2）因為C2H4屬于短期接觸即可引起刺激、致人輕微傷害的物質，故其綜合毒性（Nh）取1.00，所以毒性物質附加系數取0.20；（3）因為來自空氣分離塔的氮氣（N2主要用于M101混合器的停車吹掃，在吹掃過程中可使C2H4一直處于燃燒范圍內，所以燃燒范圍附加系數取0.80；（5）因為M101混合器設計壓力為1700kPa（表壓），正常操作壓力為1600kPa（表壓），釋放裝置設定壓力為2000kPa（表壓），則由道法中《閃點低于60℃的易燃和可燃液體泄壓閥設定壓力表》得操作壓力附加系數取0.48，設定壓力系數取0.53，壓力調整系數為0.48/0.53＝0.90。所以本單元實際燃燒范圍附加系數為0.48×0.90＝0.43；（6）M101混合器中C2H4物料量為29667kg，C₂H₄的燃燒熱為20.8×103BTU/1b（合48.3kJ/kg），則本單元內總能量E為29667×45.8×103=1.36×109英熱（1.4×109kJ），所以由道法中《物質燃燒附加系數圖》得本單元物質量附加系數為1.50；（7）因為M101混合器中的物質腐蝕速率（包括點腐蝕和局部腐蝕）小于0.127mm/a，所以本單元腐蝕附加系數取0.10；（8）因為M101混合器的泵和壓蓋密封處可能產生輕微泄漏，所以本單元泄漏附加系數取0.10。
　　由上述8項得出：F2=基本系數+（2）+（3）+（4）+（5）+（6）+（7）+（8）＝4.43。
　　3.3.5 單元內工藝危險性系數（F3）和F&EI的求取
　　由F1和F2得出：F3=F1×F2＝10.60。因為F3的值大于8.0，所以在計算過程中取F3=8.0。由F3和MF得出：F&EI＝F3×MF＝8.0×24＝192。
　　3.36單元內C的求取
　　C的求取應從工藝控制措施（C1），危險物質隔離措施（C2）和防火措施（C3）等方面考慮。
　　C1的求取過程包括：（1）本單元采用防爆膜和泄爆口防止設備發生意外事故，取修正系數為0.98；（2）本單元部分振動儀可使設備停車，取修正系數為0.96；（3）本單元采用了關鍵現場數據輸入冗余技術，取修正系數為0.93；（4）本單元有足夠的空間容量并能自動吹掃整個單元。取修正系數為0.94；（5）本單元操作采用DCS控制系統，取修正系數為0.93；（6）本單元采用不定期活性化學物質檢查，取修正系數0.98；（7）本單元內工作人員定期開展工藝、物質變更的審理管理，取修正系數為0.98。
　　由上述各項得出：C1=0.98×0.96×0.93×0.94×0.93×0.98×0.98＝0.73。
　　C2的求取過程包括：（1）本單元備有遙控切斷閥，以便在緊急情況下迅速將容器及主要輸送管線隔離，則修正系數取0.96；（2）本單元有備用貯槽（有適當的冷卻和通風裝置），能安全地直接接受反應原料氣體，則修正系數取0.98；（3）本單元裝有聯鎖裝置，用來避免出現錯誤的物料流向以及由此引發的不需要反應，則修正系數取0.98。
　　由上述各項得出：C2=0.96×0.98×0.98＝0.92。
　　C3的求取過程包括：（1）本單元裝有可燃性氣體檢測器，但該檢測器只能起到報警作用，并不能使保護系統動作，則修正系數取0.96；（2）本單元所有承重鋼結構均采有防火涂層涂覆，且涂覆高度均在5m以上，則修正系數取0.98；本單元消防水供應壓力低于690kPa（表壓），則修正系數取0.97；（3）本單元周圍設置了防爆墻，可以在一定程度上防止意外事故的發生。則修正系數取0.91；（4）本單元裝有遠距離手動控制標準泡沫噴灑系統，則修正系數取0.94；（5）本單元裝有具有泡沫噴射能力的水槍，則修正系數取0.93；（6）M101混合器外層金屬上涂有耐火涂料，則修正系數取0.98。
　　由上述各項得出：C3=0.98×0.98×0.97×0.91×0.94×0.93×0.98＝0.73。
　　綜合C1、C2和C3得出：C＝C1×C2×C3＝0.49。由此得出修正后F&EI的值為C×F&EI＝94。
　　3.37單元內DF的確定
　　結合MF和F3的值，由道法中《單元危害系數計算圖》查得：DF＝0.87。
　　3.38單元內R和S的計算
　　由道法中《影響區域（半徑）計算圖》查得：R＝52m。由R得出：S＝πR2＝8491m2。
　　3.3.9單元內基本MPPD的計算
　　由EO生產系統《工藝設備成本表》可知本單元總投資額為4700萬元人民幣，扣除災害中不受損失部分，則基本財產損失為3300萬元，由引得出：基本MPPD＝3300×DF＝2871萬元。
　　3.3.10單元內實際MPPD的計算
　　由基本MPPD和C得出：實際MPPD＝基本MPPD×C＝1407萬元。
　　3.3.11單元內MPDO的計算
　　結合實際MPPD的值，由道法中《最大可能損失日計算圖》查得：MPDO＝28d。
　　3.3.12單元內BI的計算
　　M101混合器能否正常運行，將直接影響到整個EO生產系統的經濟效益，因此本單元的BI值應通過整個系統最終的純EO產量來求取。該系統純EO日產量為140t，根據市場行情，每噸純EO價格為0.72萬元（2003年12月市場報價）。由此得出：BI＝MPDO×0.7×140×0.72＝1976萬元（式中，0.7為固定成本和利潤）。
　　EO生產系統中R101反應器單元、CO2吸收單元、EO精制單元和EO成品儲存單元安全評價過程省略。EO生產系統各單元安全評價結果見表1。

表1 EO生產系統各單元安全評價結果

項目	M101 混合器單元	R101 反應器單元	CO2 吸收 單元	EO 精制單元	EO 儲存單元
主要物質	C2H4	C2H4	EO	EO	EO
MF	24	24	29	29	29
F&EI（修正前）	192	232	168	174	161
F&EI（修正后）	94	114	95	97	84
C	0.49	0.49	0.58	0.56	0.52
單元總投資額（萬元）	4700	4900	1440	3600	2100
基本MPPD（萬元）	2871	3036	575	1436	1367
實際MPPD（萬元）	1407	1488	489	804	711
MPDO（d）	28	35	9	15	32
BI（萬元）	1976	2470	635	1058	2260

　　4結論及整改措施
　　道法規定：如果被評價單元的實際MPPD在200萬美元以下，則表明該單元可以安全運行；如果被評價單元的實際MPPD超過了400萬美元，則必須采取相應的安全措施后方可繼續運行。根據以上標準來衡量EO生產系統各單元的評價結果可知，該系統5個評價單元的實際MPPD均在200萬美元以下（以現時匯率），屬于安全范圍內，所以現役EO生產系統從理論上講是能夠安全運行的。然而，為使該系統內事故發生的可能性降至最低，經過分析得出以下整改措施：　　（1）切實落實各項安全生產管理制度，加強工藝紀律、操作紀律，加強現場的巡回檢查，以便及時發現、處理各種可能引起火災爆炸事故的不安全因素。
　　（2）為防止與混合器、反應器相連的第一道閥門、法蘭和墊片因質量或其他原因發生泄漏，在設計時應提高一個壓力等級。
　　（3）由于EO屬于有毒有害物質，在車間內毒性危害較大的單元應增強防護措施，盡量避免工作人員長時間在此類單元作業。
　　（4）為預防精制塔EO泄漏而發生的燃燒爆炸事故，應在其底部增設1個EO濃度自動報警器，加強對EO泄漏的監控報警。此外，罐區的工藝設備報警聯鎖裝置必須投入運行并保證完好。
　　（5）由于冬季氣溫較低，輸水管道容易凍凝，消火栓不宜采用地上式，應改為地下式。
　　（6）對低溫條件下的工作人員采取相應的保護措施。