光气及光气化工艺安全控制设计指导方案.docx

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1、光气及光气化工艺安全控制设计指导方案目录1概述11.1 光气及光气化工艺11.2 光气及光气化反应类型11 .2.1光气12 .2.2光气化反应的主要类型11.3 光气及光气化工艺关键设备和重点监控单元21.3 .1光气及光气化工艺的关键设备21.3.2光气及光气化工艺的重点监控单元21.4 光气及光气化工艺涉及的主要危险介质31.4. 1原料31.4.2产品31. 4.3其他31.5XX省主要光气及光气化工艺产品目录32危险性分析42.1固有危险性42.1.1火灾危险性42.1.2爆炸危险性42. 1.3中毒危险性42. 1.4腐蚀及其他危险性42.2工艺过程的危险性42.2.1反应过程的危

2、险性52.2.2反应安全风险评估52.2.3危险和可操作性分析53重点监控的工艺参数和控制要求63.1温度63.2压力63.3液位（或重量）63.4反应投料速度与物料配比63. 5反应釜搅拌74. 6冷媒75. 7其他74推荐的安全控制方案84.1各工艺参数的控制方式84. 2工艺系统控制方式84. 2.1基本监控要求84. 2.2基本控制要求84. 2.3其他94.3 根据反应安全风险评估结果，制定相应的控制措施。114.4 仪表系统选用原则114. 4.1基本过程控制系统（BPCS）选用原则114. 4.2安全仪表系统选用原则124. 4.3气体检测报警系统（GDS）选用原则126. 5其

3、他安全设施135通用设计要求145.1 收集产品工艺资料145.2 确定改造范围145.3 仪表设备选型155.4 提交方案155.5 与建设方技术交底，提交改造图纸，签署设计变更156典型工艺安全控制系统设计方案166.1工艺简述166.2装置光气及光气化工艺危险性分析166.2.1固有危险性166.2.2工艺过程的危险性166.3装置光气及光气化工艺控制方案综述177光气及光气化工艺安全控制系统设计指导方案附表、附图187.1 XX省主要光气及光气化工艺产品目录（附表D187.2 光气及光气化工艺重点监控参数的控制方式（附表2）187.3 企业需提交的设计资料清单（附表3）187.4 某企

4、业光气及光气化工艺控制、报警、联锁一览表（附表4）187.5 某企业光气及光气化工艺管道与仪表流程图（附图1）18附表1XX省主要光气及光气化工艺产品目录19附表2光气及光气化工艺重点监控参数的控制方式20附表3企业需提交的设计资料清单21附表4某企业光气及光气化工艺控制、报警、联锁一览表22附图1某企业光气及光气化工艺管道与仪表流程图231概述1.1 光气及光气化工艺光气及光气化工艺包含光气的制备工艺，以及以光气为原料制备光气化产品的工艺路线，光气化工艺主要分为气相和液相两种。如一氧化碳与氯气的反应得到光气，光气合成双光气（氯甲酸三氯甲酯）、三光气（碳酸三氯甲基酯）；采用光气作单体合成聚碳酸

5、酯类、酰氯类、异氟酸酯类、氯代酯类等。1.2 光气及光气化反应类型1.2.1 光气光气（碳酰氯）的生产是以干燥高纯度的一氧化碳与干燥的氯气在活性炭催化下进行一氧化碳酰氯化反应，是气相连续化工艺。反应方程式如下：催化0.3MPaC0*&McC0光气合成双光气、三光气在我省实际生产中并无应用，因此本意见不包含相关内容。但双光气、三光气作为原料使用时，可参照光气化工艺的自控措施。122光气化反应的主要类型（1）氯代酯化反应：光气与醇类或酚类的羟基进行。-酯化反应合成氯代甲酸酯产品。典型产品：氯甲酸甲酯，碳酸二苯酯等。反应通式:OIlROH+COCl2-R0C-Cl+HClOIl2rOH+C0Cl22

6、r0-C-Cl2HC1（2）酰氯化反应：光气与熔融态竣酸或伯胺进行酰氯化反应，生成甲酰氯和氨基甲酰氯。典型产品：苯甲酰氯、十八酰氯等。反应通式：OR-NH2+CoCI2-R-NII-CCI+HCl00AIlHAr-C-OH+COCl2-*Ar-C-Cl+CO2+HCl（3）异氟酸酯化反应：光气与胺进行N-酰化反应合成氨基甲酰氯或异氟酸酯。如六亚甲基二异氟酸酯（HDD、甲苯二异氟酸酯（TDI）.二苯基甲烷二异氟酸酯（MDI）。反应通式：R-NH2+COCl2R-N=C=O+2HCIALNH?+COQ2fAr-N=C=O+2HCl1.3 光气及光气化工艺关键设备和重点监控单元1.3.1 光气及光气

7、化工艺的关键设备光气及光气化工艺的关键设备是光气合成器、光气化反应釜（塔）、机泵（屏蔽泵或磁力泵）、涉光储槽及换热器、光气分配台。严禁从外地或本地区的其他生产厂运输光气和异氟酸酯甲酯为原料进行产品生产。1.3.2 光气及光气化工艺的重点监控单元光气及光气化工艺的重点监控单元为一氧化碳单元、氯气单元、光气合成单元、光气化产品合成单元。一氧化碳单元重点监控一氧化碳中氢气、氧气、甲烷、硫化氢、二氧化碳和水分含量；氯气单元重点监控液氯汽化器的热水温度，氯气中的含水量，汽化压力；光气合成单元重点监控一氧化碳、氯气流量和两者配比，光气合成器压力、反应温度，冷却介质压力、流量、温度、出口在线PH值或电导率；

8、光气化产品合成单元重点监控光气压力、流量，光气化反应釜(塔)压力、温度，冷却介质压力、流量、温度、出口在线PH值或电导率。1.4 光气及光气化工艺涉及的主要危险介质1.4.1 原料光气及光气化工艺涉及到原料主要为一氧化碳、氯气、光气、甲醇、乙醇、异丙胺、异丙醇、甲苯、甲苯二胺、苯胺等，大多为易燃易爆物品。有的还具有腐蚀性，如苯酚。氯气、光气本身是剧毒化学品。142产品光气及光气化工艺产品主要有光气、双光气、三光气、聚碳酸酯类、酰氯类、异氟酸酯类、氯代酯类等，大多为刺激性、毒性物质。1.4.3 其他光气化工艺部分产品常采用有机溶剂作为载体，如二甲基甲酰胺(DMF)、二氯甲烷、甲苯、氯苯、二氯苯等

9、，大多为易燃和有毒物质。1.5 XX省主要光气及光气化工艺产品目录XX省主要的光气及光气化工艺有光气合成、光气与醇类或酚类的羟基进行。-酯化反应制备氯代甲酸酯、光气与熔融态竣酸或伯胺制备酰氯、光气与胺进行N-酰化反应制备异氟酸酯等。XX省主要光气及光气化工艺产品目录详见附表Io2危险性分析光气及光气化反应剧烈，速度快，所用的原料大多具有易燃易爆、毒性、腐蚀性，一旦泄漏危险性较大。生成的氯化氢气体遇水后腐蚀性强。2.1 固有危险性固有危险性是指光气及光气化反应中的原料、产品等本身具有的危险有害特性。2.1.1 火灾危险性光气及光气化反应涉及的原料、产品、有机溶剂等大多具有易燃性，如甲苯、甲醇、乙

10、醇、氯苯、乙酸乙酯等甲、乙类易燃易爆物质。2.1.2 爆炸危险性光气及光气化反应涉及的原料、产品、中间产品等大多具有燃爆性、有毒。甲醇、乙醇、甲苯、苯、氯苯、邻二氯苯、乙酸乙酯等易燃液体的蒸汽，暴露在空气中形成爆炸性混合物，遇明火会发生爆炸。氯化氢遇水生成盐酸，与某些金属反应放出氢气，极易发生爆炸。光气合成器、光气分配台等为压力容器，易发生物理爆炸等。2.1.3 中毒危险性光气及光气化反应涉及到的原料、产品、有机溶剂等大多具有毒性，光气为剧毒物质，光气化产品大多数具有毒性。2.1.4 腐蚀及其他危险性光气及光气化反应涉及到的苯酚、氯化氢（含水）等均为腐蚀性物质。2.2 工艺过程的危险性光气及光

11、气化反应所用原料又多为易燃易爆、有毒、强腐蚀物质，因此在反应和原料的储存过程中存在诸多不安全因素。2.2.1 反应过程的危险性光气及光气化反应剧烈，如果放出的热量不能及时移出，就会造成反应温度的进一步升高，而所用的原料多为有机易燃物和强氧化剂，如甲苯、甲醇、乙醇等，高温下饱和蒸汽压非常高，容易造成泄漏，导致有毒物质扩散，并且高温工况下，如果物料泄漏还会造成着火或引起爆炸。控制原料的进料量和进料速度、正确计量各种原料的投料比及投料顺序、及时将反应热移出等，均有利于反应过程的平稳运行。2.2.2 反应安全风险评估按要求开展反应安全风险评估的企业，应按照精细化工反应安全风险评估导则（试行）进行反应安

12、全风险评估，综合反应安全风险评估结果,考虑不同的工艺危险程度，建立相应的控制措施。2.2.3 危险和可操作性分析针对具体的光气及光气化工艺及储存设施（含液氯气化设施及液氯气瓶），应在基础设计阶段开展危险和可操作性分析（HAZOP）,及预先危险分析（PHA）或事故树分析（ETA）等定性、定量风险评价方法，对整个工艺过程的危险性进行分析。3重点监控的工艺参数和控制要求3.1 温度包括光气合成器、反应釜（塔）的温度。光气及光气化反应放出的热量如果不能及时的移出，会造成反应器内物料温度升高，引起喷料、内压升高、甚至着火爆炸等严重后果。对于一台具体的反应釜（塔），温度的高低除了与物料的反应热有关，还与原

13、料的进料温度有关，因此应对光气合成器、光气化反应釜（塔）温度、光气进口温度、冷媒温度等进行监控。3.2 压力包括光气合成器、反应釜（塔）和涉光设备的压力。光气及光气化反应和涉光设备压力失控，超过设备设计压力，造成物料泄漏或反应器爆炸的危险，因此应监控光气合成器、反应釜（塔）和涉光设备压力。3.3 液位（或重量）包括反应釜（塔）液位（或重量）液位。反应釜（塔）在投料过程对液位（或重量）进行监控，避免投料过多,进料过量造成喷料和泄漏。3.4 反应投料速度与物料配比由于光气及光气化反应投料速度决定反应放热速度，如果投料速度过快，反应热不能及时移出，就有可能造成超温超压，发生泄漏或爆炸事故,因此，对原

14、料的投料速度应进行监控。任何反应都是在一定的配比下进行，一方面考虑产品质量，另一方面为了操作的安全，此时就应对物料的配比进行控制。3.5 反应釜搅拌在釜式光气化反应工艺中，为了将反应热及时移出，此时应对搅拌运行状况进行监控，此时可通过检测搅拌转速或搅拌电流实现对搅拌运行情况的监控。3.6 冷媒光气及光气化反应热大多是通过盘管或夹套中的冷媒带走的，冷媒的温度、压力、流量等决定光气及光气化反应的运行效果，因此应对冷媒的温度、压力、流量等工艺参数进行监控。3.7 其他有些光气及光气化反应，对PH值、回流比、反应生成物组分、尾气组分等也要进行监控。4推荐的安全控制方案4.1 各工艺参数的控制方式光气及

15、光气化工艺的温度、压力、液位(或重量)、反应投料速度与物料配比、反应釜搅拌速率、冷媒运行状况等重点监控工艺参数的控制方式见附表2。4.2 工艺系统控制方式4.2.1 基本监控要求光气及光气化工艺的生产装置设置的自动控制系统应达到重点监管危险化工工艺目录中有关安全控制的基本要求，重点监控工艺参数应传送至控制室集中显示，并按照宜采用的控制方式设置相应的联锁。自动控制系统应具备远程调节、信息存储、连续记录、超限报警、联锁切断、紧急停车等功能。记录的电子数据的保存时间不少于30天。4.2.2 基本控制要求4.2.2.1 光气合成工艺安全控制基本要求中涉及反应温度、压力报警及联锁的自动控制方式至少满足下列要求：(1)光气合成器一氧化碳和氯气进料管线上设置流量计和调节阀，并通过流量比值调节控制一氧化碳和氯气的配料比；光气合成器冷媒管道设置压力检测及报警、低低限联锁光气合成停车，冷媒管道设置温度检测及报警；光气合成