李福成

摘 要：为研究芳烃联合装置的火灾危险性，选取典型工艺单元——异构化单元，结合国内某石化企业芳烃联合装置实际工艺参数及平面分布，使用 ALOHA 软件研究异构化单元进料过滤器二甲苯泄漏引发火灾、爆炸事故对周边工艺设备及相邻工艺单元的影响。结果表明：3 种泄漏模式下，事故造成危害范围大小顺序依次为大孔泄漏>中孔泄漏>小孔泄漏；蒸气云爆炸导致的事故后果较喷射火更严重。

关键词：异构化单元；ALOHA；喷射火；蒸气云爆炸

芳烃联合装置以直馏石脑油或加氢裂化石脑油为原料，生产苯、对二甲苯和邻二甲苯等芳烃产品，通常包括石脑油加氢、催化重整、芳烃抽提、二甲苯分离、异构化等单元。对二甲苯作为联合芳烃装置的主要目标产物，是重要的有机化工原料。我国二甲苯市场的供需缺口较大，但由于缺乏对其安全性的足够认识，全国各地抵制芳烃项目的活动此起彼伏。研究芳烃联合装置火灾事故后果的严重程度，对该类项目的安全管理和合理布局具有重要意义。

一、工艺介绍

芳烃联合装置中的异构化单元和吸附分离单元，是提高对二甲苯收率的关键。来自催化重整单元、歧化及烷基转移单元和异构化单元的多路C8混合芳烃物料汇聚到吸附分离单元，将对二甲苯与其他三种同分异构体分离，得到高纯度对二甲苯产品，其余 C8 混合芳烃物料送至异构化单元，异构化反应后的 C8 混合芳烃产物重新送至吸附分离单元提纯对二甲苯产品。

由于单次异构化反应对二甲苯收率不足 20%，为最大限度获得对二甲苯产品，反应物料需要在吸附分离和异构化单元中多次循环，加之来自其他单元的物料也持续输送

至吸附分离单元，物料逐渐在这两个单元处积累到一定程度才达到物料平衡。上述两个单元的处理规模往往远超催化重整单元。表1列出了芳烃联合装置中主要单元处理规模的对比。可见，吸附分离和异构化單元的处理规模可达到催化重整单元的2倍甚至以上。一旦发生泄漏事故，则易燃物料泄漏速度快、总量大，加之处理温度高，泄漏后均为气相，发生蒸气云爆炸的概率极高，也可能形成喷射火。因此，吸附分离单元和异构化单元与芳烃联合装置的其他单元相比具有更高的火灾风险。

二、实例模型

基于上述分析，应用 ALOHA 软件，选取某石化企业芳烃联合装置异构化单元，对其火灾事故后果进行模拟计算。图1为该企业芳烃联合装置平面分布图，其中星标为进料过滤器，距离西侧异构化反应器 15 m。

现考虑进料过滤器发生 3 种不同模式泄漏后对相邻反应器和工艺单元可能引发的火灾事故后果。泄漏物质为邻二甲苯，管道直径 400 mm，管道长度 100m，介质温度 432 ℃，压力 1.37 MPa，泄漏模式为有限源泄漏。环境温度 26 ℃，地面处风速 5.5 m/s，西南风，大气稳定度为 D，天气晴，相对湿度 50%[1]。

三、事故后果分析

对于蒸气云爆炸来说，泄漏的二甲苯发生蒸气云爆炸产生的强烈冲击波，会对周围装置及人造成不同程度的伤害。按照玻璃震碎、人员损伤和建筑物摧毁 3 种后果的超压强度，划分蒸气云爆炸的影响区域：超压值 P 为 3.45 kPa 时，大窗户和小窗户通常破碎，窗户框架偶尔遭到破坏，人受到一定伤害；P 为13.8 kPa 时，房屋的墙和屋顶局部坍塌，建筑物被破坏，人受到严重伤害；P 为 20.7 kPa 时，工厂建筑物内的重型机械（1 362 kg）轻微损坏，钢结构建筑变形并离开基础，人可能致死。

二甲苯泄漏发生蒸气云爆炸产生的冲击波超压范围，见表3所示。相同泄漏模式，蒸气云爆炸事故范围较喷射火更广；与喷射火事故场景规律一致，发生大孔泄漏时，事故造成的危害范围最大，中孔泄漏次之，小孔泄漏最小；在小孔泄漏模式下，爆炸点下风向 11 m 范围内压力超过20.7 kPa[2]，30 m 范围内人员受到一定伤害；大孔泄漏模式下，下风向最远 52 m 范围内建筑物被摧毁，102 m 范围内人员安全受到威胁。

四、结论

（1）基于实际生产工艺参数，运用 ALOHA 软件计算得出的事故影响范围与实际事故案例后果相符，可为事故应急预案制定提供参考。（2）当温度为423 ℃、压力为 1.37 MPa 的二甲苯物料自直径 10 cm 的孔洞泄漏形成喷射火后，产生的热辐射会对下风向 12 m范围内的装置设备造成损坏，如发生蒸气云爆炸则下风向52 m 范围内建筑和设备会被摧毁。（3）三种泄漏模式下，事故造成危害范围大孔泄漏最广，中孔泄漏次之，小孔泄漏最小。

参考文献：

[1]慕洋洋，秘义行，王璐，姜楠.芳烃联合装置火灾爆炸事故后果分析[J].消防科学与技术，2017，36（07）：1000-1003.

[2]刘发林，向鹏.火干扰后土壤多环芳烃时空分布特征[J].土壤通报，2016，47（04）：973-979.