乙烯环氧化反应器重大事故防控方法研究
乙烯环氧化反应器是石化装置的重要生产设备，主要用于生产环氧乙烷和乙二醇。反应器内由成千上万根反应单管组成，其内部进行着强放热的催化氧化反应，而反应介质具有高温、易燃、易爆的特点。反应器在参数波动、工艺偏差、环境变化等因素的影响下易造成化学反应异常，产生过多的热量，有发生飞温的危险，严重时还会产生着火爆炸等事故。反应生成的环氧乙烷是一种易燃、易爆的有毒致癌物，反应过程中，一旦出现泄漏，极易造成火灾爆炸等严重事故。为了预防乙烯环氧化反应器发生重大事故，本文提出基于多因素耦合的重大事故防控方法，主要进行了以下研究: (1)利用风险分析的方法对反应器运行过程中易导致飞温和泄漏事故的主要致灾因素进行辨识和分析。针对飞温事故，主要以反应器床层温度过高为偏差，分析导致温度过高的原因，从而确定环氧乙烷生产过程中需要重点监控的操作参数;针对泄漏事故，查看可能导致反应器泄漏的参数及偏差。通过分析确定对反应器床层温度、泄漏防控等影响较大的操作参数，为后续重大事故的参数分析提供依据。 (2)依据风险分析结果，参考数值模拟计算，对影响飞温事故的7因素、6变量进行单因素影响试验，对反应器操作参数进行参数敏感性分析，得出各个参数的适宜操作范围，确定可导致反应器发生飞温事故的因素。本文对可导致反应器发生飞温的致灾因素进行多因素耦合分析并建立各参数同时作用对床层温度影响的数学模型，为构建飞温实时监测预警模块提供有效依据。 (3)利用PHAST软件对乙烯环氧化反应器泄漏后的事故后果进行模拟计算，对模拟数据进行正交试验分析，基于事故后果信息进行多因素的关联分析，确定影响事故后果的主要影响因素。本文依据主要影响因素的不同事故后果信息数据，结合多因素耦合分析，建立事故后果的定量实时监测预警数学模型。模型的建立为构建泄漏实时连续监测预警模块提供了理论依据。 (4)本文基于多因素耦合模型，利用KingSCADA组态软件、Foxtable软件以及SQLserver数据库，构建乙烯环氧化反应器飞温、泄漏实时监测预警模块，组成乙烯环氧化反应器重大事故防控系统。系统的建立使生产过程中各个参数可视化，实现了乙烯环氧化反应器重大事故的实时预警，为反应器重大事故预警和应急救援提供技术依据。 本文通过对乙烯环氧化反应器的工艺流程进行风险分析，根据数值模拟数据、参数敏感性分析、正交试验分析、多因素耦合分析，建立重大事故后果影响的数学模型，构建乙烯环氧化反应器重大事故防控系统，保障了反应器安全稳定运行，为反应器重大事故预警和应急救援提供技术依据。
环氧乙烷;乙二醇;乙烯;环氧化反应器;事故防控
北京化工大学
硕士
安全科学与工程
王峰
2020
中文
TQ223.1
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）