烷基化工艺安全控制设计指导方案.docx

烷基化工艺安全控制设计指导方案目录1概述11.1 烷基化工艺11.2 烷基化反应类型11.2.1 C-烷基化反应11.2.2 N-烷基化反应11.2.3 O-烷基化反应21.3 烷基化工艺关键设备和重点监控单元21.3.1 烷基化工艺的关键设备21.3.2 烷基化工艺的重点监控单元21.4 烷基化工艺涉及的主要危险介质31.4.1 烷基化原料31.4.2 产品51.5 XX省主要烷基化工艺产品目录52危险性分析62.1 固有危险性62.1.1 火灾危险性62.1.2 爆炸危险性72.1.3 中毒危险性72.1.4 腐蚀及其他危险性72.2 工艺过程的危险性分析72.2.1 反应过程的危险性82.2.2 反应安全风险评估82.2.3 危险和可操作性分析83重点监控的工艺参数和控制要求93.1 温度93.2 压力93.3 反应釜内搅拌93.4 反应投料速度与物料配比103.5 冷媒104推荐的安全控制方案114.1 各工艺参数的控制方式114.2 工艺系统控制方式114.2.1 基本监控要求114.2.2 基本控制要求114.3 根据反应安全风险评估结果，制定相应的控制措施134.4 仪表系统选用原则134.4.1 基本过程控制系统（BPCS）选用原则134.4.2 安全仪表系统选用原则144.4.3 气体检测报警系统（GDS）选用原则144.5 其他安全设施155通用设计要求165.1 收集产品工艺资料165.2 确定改造范围165.3 仪表设备选型175.4 提交方案175.5 与建设方技术交底，提交改造图纸，签署设计变更176典型工艺安全控制系统改造设计方案186.1 工艺简述186.2 装置烷基化工艺危险性分析186.2.1 固有危险性186.2.2 工艺过程的危险性196.3 装置烷基化工艺控制方案综述197烷基化工艺安全控制系统设计指导方案附表、附图217.1 XX省主要烷基化工艺产品目录（附表1）217.2 烷基化工艺重点监控参数的控制方式（附表2）217.3 企业需提交的设计资料清单（附表3）217.4 某企业烷基化工艺控制、报警、联锁一览表（附表4）217.5 某企业烷基化工艺管道与仪表流程图（附图1）21附表1XX省主要烷基化工艺产品目录22附表2烷基化工艺重点监控参数的控制方式23附表3企业需提交的设计资料清单24附表4某企业烷基化工艺控制、报警、联锁一览表25附图1某企业烷基化工艺管道与仪表流程图261概述1.1 烷基化工艺把烷基引入有机化合物分子中的碳、氮、氧等原子上的反应称为烷基化反应。涉及烷基化反应的工艺过程为烷基化工艺，可分为C烷基化反应、N-烷基化反应、O-烷基化反应等。烷基化工艺常用烯崎、卤化烧、醇等能在有机化合物分子中的碳、氧、氮等原子上引入烷基的物质作为烷基化剂。1.2 烷基化反应类型烷基化反应主要分为G烷基化反应、N-烷基化反应、O-烷基化反应三种类型。1.2.1 C-烷基化反应烷基化反应发生在烷基化原料分子链的C原子上。例如：乙烯、丙烯以及长链-烯燃与苯发生烷基化反应生产制备乙苯、异丙苯和高级烷基苯;苯系物与氯代高级烷烧在催化剂作用下制备高级烷基苯；用脂肪醛和芳煌衍生物制备对称的二芳基甲烷衍生物；苯酚与丙酮在酸催化下制备2,2-对（对羟基苯基）丙烷（俗称双酚A）。如苯与乙烯生成乙苯的反应方程式为：C6H6+C2H4CgH10苯与丙烯生成异丙苯的反应方程式为：C6H6+C3H6C9H121.2.2 N-烷基化反应烷基化反应发生在烷基化原料分子链上含N取代基的N原子上。例如：苯胺和甲懒烷基化生产苯甲胺；苯胺与氯乙酸生产苯基氨基乙酸；苯胺和甲醇制备N,N二甲基苯胺；苯胺和氯乙烷制备N,N-二烷基芳胺；对甲苯胺与硫酸二甲酯制备N,N.二甲基对甲苯胺；环氧乙烷与苯胺制备N-（P-羟乙基）苯胺；氨或脂肪胺和环氧乙烷制备乙醇胺类化合物；苯胺与丙烯月青反应制备N-（-氟乙基）苯胺等。如苯胺与甲雁生成苯甲胺的反应方程式为：C6H7N+C2H6OC7H9N+CH4O如苯胺与氯乙酸生成苯基氨基乙酸的反应方程式为：C6H7N+C1CH2COOHC8H9NO2+HCl1.2.3 O-烷基化反应烷基化反应发生在烷基化原料分子链上含O取代基的O原子上。例如：对苯二酚、氢氧化钠水溶液和氯甲烷制备对苯二甲懒；硫酸二甲酯与苯酚制备苯甲醛；高级脂肪醇或烷基酚与环氧乙烷加成生成聚悔类产物等。如对苯二酚、氢氧化钠与氯甲烷生成对苯二甲懒的反应方程式为：C6H6O2+2NaOH+2CH3ClC8Ho2+2NaCl+2H2O如硫酸二甲酯、氢氧化钠与苯酚生成苯甲懒的反应方程式为：（CH3O）2SO2+2NaOH+C6H5OHC7H8O+Na2SO4+CH4O+2H2O1.3 烷基化工艺关键设备和重点监控单元1.3.1 烷基化工艺的关键设备烷基化工艺关键设备是烷基化反应器（釜）。1.3.2 烷基化工艺的重点监控单元烷基化工艺的重点监控单元为烷基化反应器（釜）。在烷基化工艺过程中，烷基化反应一般为放热反应，反应温度在烷基化工艺中为重要参数需要严格控制，烷基化反应器（釜）内一般需要保持一定压力，故烷基化反应器（釜）应设置温度、压力监控装置，如温度计、压力表；部分烷基化反应器（釜）属于压力容器，应设安全阀等安全附件。烷基化工艺涉及的物质大多为可燃物，在反应过程中如果出现泄漏，使空气混入反应器（釜）或反应釜搅拌停车、冷媒流量过低导致釜内温度过高都有可能造成爆炸事故，故反应器（釜）还应设置爆破片、导爆管等安全附件。1.4 烷基化工艺涉及的主要危险介质141烷基化原料按照烷基化反应的分类，烷基化原料可以大致分为C-烷基化原料、N-烷基化原料、O-烷基化原料，烷基化原料大都是具有火灾爆炸危险的。C-烷基化原料包括乙烯、丙烯等不饱和烯烧；苯、甲苯等芳香烧类；以及部分含氧烽类。C-烷基化原料大部分是可燃性液体或是可燃气体，其蒸气与氧化性物质、空气等混合可能形成爆炸性混合物。部分种类的烷基化原料具有一定的毒性和腐蚀性。N-烷基化原料主要为芳香族胺类，均为可燃液体或可燃固体，一般具有一定的还原性和碱性，其蒸气和粉尘与氧化性物质、空气等能形成爆炸性混合物。芳香胺类物质一般有较强毒性和腐蚀性。O-烷基化原料主要为各种含氧烽类衍生物，包括醛、酮、酚、酯以及醇钠等。O-烷基化原料均为可燃液体或可燃固体，其蒸气和粉尘部分能与氧化性物质、空气等形成爆炸性混合物。不同O-烷基化原料的毒性和腐蚀性之间区别很大，如醇钠有强碱性，对人体有强刺激性，具有相当强的腐蚀性，与水强烈反应生成碱。有些种类O-烷基化原料如酚一般有一定酸性且毒性很强，而有些O-烷基化原料如甘油等却无毒或低毒物质，且腐蚀性较弱。1.4.L1烷基化剂烷基化剂大多为带有活性基团的有机物，如带卤素、硫酸二酯、硝基、磺酸基、氟基等基团的有机物。烷基化剂均为可燃性物质，其火灾危险性一般要比烷基化原料高，大部分为可燃液体或可燃气体，能与氧化性物质形成爆炸性混合物，例如：硫酸二甲酯，遇热、明火或与氧化剂接触有引起燃烧的危险，与氢氧化铁剧烈反应，遇高热可剧烈分解发生爆炸；环氧乙烷，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热引起燃烧爆炸。其蒸汽比空气重，能在较低的地方扩散到较远的距离，遇明火引起回燃，遇高热剧烈分解发生爆炸。烷基化剂的毒性和腐蚀性因其活性基团的不同有很大差异，部分种类的卤代烷、氟化物等烷基化剂有很强毒性，例如：碘甲烷属于中等毒性物质，损害中枢神经及周围神经，对皮肤粘膜也有刺激作用；漠甲烷也属于中等毒性物质损害中枢神经及周围神经，对肝、肺、肾都有损害，同时刺激皮肤粘膜。部分烷基化剂如乙醇以及部分酮类等物质为低毒或无毒物质。催化剂烷基化工艺涉及催化剂种类较多，主要包括：三氯化铝、三氯化磷、氯化锌等氯化物；硫酸、盐酸、氢氧化钠等无机酸或无机碱；还有部分种类的有机溶剂在反应中也能起到催化的作用。三氯化铝、三氯化磷等氯化物一般遇水发生剧烈反应放出氯化氢气体,对皮肤粘膜有刺激作用，有较强的毒害性；其他催化剂，如无机酸，一般具有一定氧化性，部分无机酸如浓硫酸有强氧化性，具有很强的腐蚀性，对人体能造成化学灼伤，遇强还原性物质、碱性物质发生强烈反应放出大量的热量。部分有机物催化剂如DMF,四甲基氯化钱等物质，一般为可燃液体，大部分具有一定毒性。142产品烷基化产品与烷基化剂危险性比较相似，烷基化产品均为可燃液体或可燃性固体，有些烷基化产品，如二硝基苯乙醛在摩擦、碰撞、遇热等条件下能发生燃烧。1.5 XX省主要烷基化工艺产品目录XX省主要烷基化工艺产品目录详见附表Io2危险性分析烷基化反应是放热过程，反应介质具有燃爆危险性，烷基化催化剂具有自燃危险性，遇水剧烈反应，放出大量热量，容易引起火灾甚至爆炸；烷基化反应都是在加热条件下进行，原料、催化剂、烷基化剂等加料次序颠倒、加料速度过快或者搅拌中断停止等异常现象容易引起局部剧烈反应,造成跑料，引发火灾或爆炸事故。2.1 固有危险性固有危险性是指烷基化反应中的原料、产品、中间产品、催化剂等本身具有的危险有害特性。2.1.1 火灾危险性烷基化原料大都具有着火爆炸危险性。如苯是甲类液体，闪点-11,爆炸极限1.2%7.8%；苯胺是丙类液体，闪点71,爆炸极限1.3%ll%o烷基化剂的火灾危险性一般比烷基化原料的火灾危险性要大。如丙烯是易燃气体，爆炸极限是2%11%；甲醇是甲类液体，闪点1C,爆炸极限6%36.5%；十二烯是乙类液体，闪点35,自燃点220。烷基化过程使用的催化剂反应活性强。如三氯化铝是忌湿物品，有强烈的腐蚀性，遇水或水蒸气分解放热，放出氯化氢气体，有时能引起爆炸,若接触可燃物，则易着火；三氯化磷是腐蚀性忌湿物质，遇水或乙醇剧烈分解，放出大量的热和氯化氢气体，有极强的腐蚀性和刺激性，有毒，遇水及酸（主要是硝酸、醋酸）发热、冒烟，有发生起火爆炸的危险。烷基化的产品亦有一定的火灾危险。如异丙苯是乙类液体，闪点35.5,自燃点434,爆炸极限0.68%4.2%；二甲基苯胺是丙类液体,闪点61,自燃点371；烷基苯是丙类液体，闪点127。2.1.2 爆炸危险性有些种类的烷基化剂、烷基化原料与氧化性物质、空气混合能形成爆炸性物质。如乙烯、乙醇蒸气，卤代甲烷等，当设备管道发生泄漏或是设备进料时有空气混入，遇热会导致爆炸事故。部分工艺中，使用的原料或产品，如烷基化剂硫酸二甲酯，在处理不当的情况下，受热、光照或摩擦碰撞，会导致其剧烈分解造成爆炸事故。2.1.3 中毒危险性不同烷基化工艺中涉及的物质，具有不同的中毒危害性，部分工艺涉及到的物质中毒危险性较强如硫酸二甲酯、硝基氯苯等属高毒类，如苯、苯酚、澳乙烷、三氯化磷属中等毒类物质；部分工艺涉及到的物质中毒危险性较低，如甲醇、正丁醇、蔡、丙烯、乙烯、乙醇、丙酮、月桂醇、甲酚等属于低毒类物质。2.1.4 腐蚀及其他危险性部分烷基化工艺需要在一定PH值条件下进行，或者反应过程中涉及到一些无机酸、碱等腐蚀性物质，如硫酸、盐酸、苛性钠、苛性钾等物质,有些烷基化剂或烷基化原料如苯酚本身具有一定程度的腐蚀性；有些烷基化催化剂如三氯化磷，遇水反应放出有腐蚀性气体。2.2 工艺过程的危险性分析不同烷基化工艺具有不同的危险性，其反应温度、压力、物料性质等工艺参数差别较大，具体工艺危险性应根据实际工艺生产条件下的温度、压力以及所涉及物质的火灾、爆炸、中毒危险性及腐蚀性进行分析。2.2.1 反应过程的危险性烷基化反应都是在加热条件下进行，且反应速率较快，在部分烷基化工艺中，反应初期都是在加热条件下进行，当反应开始后需要进行降温。所有烷基化工艺中均涉及可燃性物质，部分种类物质在高温下会发生分解爆炸，在这些烷基化工艺中当反应器内温度升高过快或是反应物料加料次序颠倒，加料速率过高或搅拌终止均有可能出现火灾、爆炸危险。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本指导方案在实际应用中，针对具体的烷基化工艺，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 温度烷基化反应均为放热反应，且反应速率较快，在相应烷基化工艺中，在反应初期需要加热，当反应开始后需要进行降温。所有烷基化工艺中均涉及可燃性物质，部分种类物质在高温下会发生分解爆炸，在这些烷基化工艺中当反应器（釜）内温度升高过快或是反应物料加料速率过高均有可能出现火灾、爆炸危险。同时，部分烷基化剂遇热分解，在较高温度下会失去反应活性，为保证反应的进行，需要严格控制其反应温度，并设置相应的超温报警、联锁系统，当反应器内温度超过设定温度时，通过加大反应器冷媒的流量、关闭反应进料等手段降低反应器（釜）内温度以保证安全。3.2 压力为防止烷基化工艺过程中因剧烈反应导致反应器（釜）内温度和压力的突然升高，发生喷溅、泄漏等事故，部分烷基化剂或是烷基化原料反应条件下为气相，这类烷基化反应反应器（釜）内压力与反应速率、产品产率均有直接关系，为控制反应在安全范围内，提高反应产品质量和收率，需要对烷基化器（釜）内压力进行严格控制。反应器（釜）应设置相应的压力监控报警系统，压力过高时宜通过降低反应器（釜）温度、减少或关闭进料等手段对反应器（釜）内压力进行控制。3.3 反应釜内搅拌反应釜内搅拌速率对反应釜内传质、传热有直接影响，搅拌速率过快,可能引起反应釜内液体出现喷溅、溢流等事故；搅拌速率过慢，影响反应釜内物料的混合，特别是对于多相反应，降低反应釜内换热速率，造成反应釜内温度不均匀，降低反应效率，甚至出现局部反应温度过高而发生事故危险。故一般需要对反应釜内搅拌电机电流进行监控和联锁，防止因反应釜搅拌器出现故障，发生反应釜内超温、超压等事故。3.4 反应投料速度与物料配比烷基化反应主要为液相放热反应且反应速率很快，投料速率决定反应速度，为提高工艺中原料的转化率，需适当提高加料速度，但投料速度过快，反应热不能及时移出，有可能造成超温超压，发生泄漏引起火灾爆炸事故。若部分反应投料顺序发生颠倒或烷基化剂投料量过大，也可能发生火灾爆炸事故。所以需要对反应物料配比、投料顺序和投料速率进行监控。为防止因反应器（釜）出现液位过高导致溢流、喷溅等事故危险，需要对反应物料总加料流量进行控制。3.5 冷媒烷基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、流量等决定了冷媒的运行效果，进而影响烷基化反应。因此应对冷媒的温度、压力、流量等工艺参数进行监控。4推荐的安全控制方案4.1 各工艺参数的控制方式烷基化工艺的温度、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 基本监控要求烷基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 烷基化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）对于常压放热反应工艺，依据反应安全风险评估，反应釜宜设紧急冷却系统、紧急停车系统、安全泄放系统，反应釜宜设进料流量自动控制阀，通过改变进料流量调节反应温度，反应温度高高报警并联锁切断进料、打开紧急冷却系统、紧急停车系统，打开安全泄放系统。当搅拌系统发生故障时联锁切断进料、打开紧急停车系统，打开安全泄放系统。（2）对于带压放热反应工艺，反应釜应设紧急冷却系统、紧急停车系统、安全泄放系统，反应釜应设进料流量自动控制阀，通过改变进料流量调节反应温度和（或）压力，反应温度和（或）压力高高报警并联锁切断进料、打开紧急冷却系统、紧急停车系统，打开安全泄放系统。当搅拌系统发生故障时联锁切断进料、打开紧急停车系统，打开安全泄放系统。（3）对于使用热媒加热的常压反应工艺，依据反应安全风险评估，反应釜宜设紧急冷却系统、紧急停车系统、安全泄放系统，反应釜宜设进料和热媒流量自动控制阀，通过改变进料和（或）热媒流量调节反应温度,反应温度高高报警并联锁切断进料和（或）热媒、打开紧急冷却系统、紧急停车系统，打开安全泄放系统。当搅拌系统发生故障时联锁切断进料和（或）热媒、打开紧急停车系统，打开安全泄放系统。（4）对于使用热媒加热的带压反应工艺，反应釜应设紧急冷却系统、紧急停车系统、安全泄放系统，反应釜应设进料和热媒流量自动控制阀，通过改变进料和（或）热媒流量调节反应温度和（或）压力，反应温度和（或）压力高高报警并联锁切断进料和（或）热媒，打开紧急冷却系统、紧急停车系统，打开安全泄放系统。当搅拌系统发生故障时联锁切断进料和（或）热媒、打开紧急停车系统，打开安全泄放系统。（5）属于同一种反应工艺，多个反应釜串连使用的，各反应釜应设紧急冷却系统、紧急停车系统、安全泄放系统；各反应釜应设进料和热媒流量自动控制阀，通过改变进料和（或）热媒流量调节反应温度和（或）压力，反应温度和（或）压力高高报警并联锁切断总管进料和（或）总管热媒，打开紧急冷却系统、紧急停车系统，打开安全泄放系统。当搅拌系统发生故障时联锁切断总管进料和（或）总管热媒、打开紧急停车系统，打开安全泄放系统。4.2.2.2 其他（I）反应过程中需要通过调节冷却系统控制或者辅助控制反应温度的，应当设置自动控制回路，实现反应温度升高时自动提高冷却剂流量；调节精度要求较高的冷却剂应当设流量控制回路。（2）烷基化化工工艺安全控制基本要求的涉及烷基化反应釜内温度和压力与釜内搅拌、烷基化物料流量、烷基化反应釜夹套冷却水进水阀的安全控制方式，应同时满足重点监管危险化工工艺目录中的要求，并根据设计方案或HAZOP分析报告设置相应联锁系统。（3）设计时，应结合具体的工艺机理，合理的设置控制方案，避免出现因控制回路间密切相关、互相影响导致工艺参数无法控制的情况，控制措施中相互关联不允许发生耦合控制。（4）烷基化反应釜（器）区及重大危险源区域设置视频监控系统，可燃、有毒气体检测报警系统。4.3 根据反应安全风险评估结果，制定相应的控制措施所有涉及硝化、氯化、氟化、重氮化、过氧化工艺的化工生产装置按照关于加强精细化工反应安全风险评估工作的实施方案（安监总管三（2017）1号）要求必须完成反应安全风险评估，并综合反应安全风险评估结果，考虑不同的工艺危险程度，设置相应的控制措施。烷基化工艺参照执行。4.4 仪表系统选用原则4.4.1 基本过程控制系统（BPCS）选用原则（1）基本过程控制系统（BPCS）宜首选DCS系统；（2）基本过程控制系统的CPU、通信、电源等模块应冗余设置。(3)生产过程中的重点工艺参数监控回路的ALAO、DLDO点应冗余配置，且相同仪表位号的AhAO>DhDO点应配置在不同的卡件上。(4)在控制室内加装紧急停车按钮，确保现场出现紧急情况(如甲苯、丙烯泄漏、重要设备损坏等)时，操作人员可在控制室内切断原料进料、启动紧急冷却系统、紧急泄放系统和吸收中和系统等。BPCS的报警及联锁的设计应满足信号报警及联锁系统设计规范(HG/T20511)之要求。4.4.2 安全仪表系统选用原则针对具体的烷基化工艺及储存设施，依据反应安全风险评估结果、危险和可操作性分析(HAZOP)、LOPA分析确定相关各安全仪表功能(SIF)的安全完整性等级(SIL)o通过LOPA分析，安全仪表功能(SIF)的安全完整性等级(SIL)>1时，应配置独立于DCS系统之外的安全仪表系统(SIS),<1的可以与DCS合并设置。根据仪表的安全性和可用性，测量仪表宜三取二。安全仪表系统的逻辑控制器硬件要求、测量仪表独立性和冗余性、最终元件独立性和冗余性等技术要求，须符合石油化工安全仪表系统设计规范(GB/T50770)规范要求。安全仪表系统在投入运行之前，应进行SIL等级的验证，验证合格方能投入运行。4.4.3 气体检测报警系统(GDS)选用原则烷基化工艺的原料、中间产品及产品大多为有毒、易燃易爆物品，装置应按石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准(GB/T50493-2019)设置独立的气体检测报警系统，并保证装置停车或工艺控制监控系统失效后，仍能有效地进行监测、报警。4.5 其他安全设施对于具体的装置，考虑安全设施时不应孤立的看待具体的设备或工序,还应考虑相关的原料准备、产品储存、公用工程等相关设施和工序，任何一个工序出现故障都可能影响到整套装置的安全，在设置监控或联锁、报警时一并考虑进去。对于装置中因工艺参数失控而引起的过压、危及设备或管道时，除了设置自控、联锁系统外，还应设置爆破片、安全阀、单向阀、紧急排空阀及紧急切断装置等其他安全设施。5通用设计要求对于新建或改、扩建装置，在制定设计方案时，应根据工艺、自控及安全要求，结合本指导方案，进行优化设计。对于在役烷基化工艺装置进行自控与安全联锁改造，增加或者完善安全控制系统，其设计工作应遵循以下原则要求：5.1 收集产品工艺资料企业产品简介、使用工艺简介、烷基化工艺管道与仪表流程图，涉及的设备简图和工艺物性参数、危险和可操作性分析（HAZOP）报告和保护层分析（LOPA）及SIL定级报告。按要求开展精细化工反应安全风险评估的企业，应提供反应安全风险评估报告。改造企业需提交的设计资料清单见附表3o5.2 确定改造范围（1）与企业协商，根据国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知（安监总管三（2009）116号）、国家安全监管总局关于公布第二批重点监管危险化工工艺目录和调整首批重点监管危险化工工艺中部分典型工艺的通知（安监总管三（2013）3号）、关于加强化工安全仪表系统管理的实施方案（安监总管三（2014）116号）文要求，确定需要改造的装置范围，实现烷基化工艺过程的自控联锁。（2）核实烷基化工艺过程所涉及的上下游工艺过程对自身的影响（如冷媒的规格数量、惰性保护气体的规格数量等）。（3）将烷基化工艺以及对该工艺过程产生影响的上下游的工艺过程和对工艺安全产生影响的相关公用工程，一并纳入自动化控制与安全联锁技术改造范围，确定控制方案，绘制PID图。5.3 仪表设备选型（1）确定相关检测仪表型号；（2）计算并选定执行机构型号；（3）根据工艺过程复杂程度、检修能力等确定自动化和安全联锁的实现载体（如SIS、DCS；检测仪表、自控调节阀、紧急切断阀等）。5.4 提交方案（1）工艺管道与仪表控制流程图（PID）；（2）顺序控制逻辑图（需要时）；（3）控制、报警、联锁一览表；（4）自控设备表；（5）检测取源和执行器改造图（说明或标注标准号）；（6）自控、联锁能源供应方案。5.5与建设方技术交底，提交改造图纸，签署设计变更6典型工艺安全控制系统改造设计方案某企业生产二苯乙烷合成部分的安全控制方案。6.1 工艺简述本合成工艺采用傅-克烷基化反应，原料为苯和二氯乙烷。首先将定量二氯乙烷和苯分别加入滴加釜中备用，然后向合成釜内加入定量苯和催化剂三氟化铝，开启夹套热水升温，到一定温度后开始缓慢滴加二氯乙烷和苯混合液，滴加完毕后保温，保温结束后出料。合成过程中的气相经合成一、二级冷凝器冷凝回收后进入后续气体回收设施。6.2 装置烷基化工艺危险性分析6.2.1 固有危险性本二苯乙烷装置属甲类火灾危险性场所，涉及原料二氯乙烷、苯，催化剂为三氯化铝。其中原二氯乙烷和苯是易燃液体；三氯化铝在空气中能吸收水分，部分水解而放出氯化氢。产品二苯乙烷为可燃固体。本工艺中所涉及的原料二氯乙烷，对皮肤和粘膜略有刺激性，引起皮炎，吸入、食入或皮肤接触该物质可引起迟发反应，中毒后必须立即撤离现场。原料苯具有中等毒性，对皮肤和粘膜刺激性大，对神经系统作用强,吸入或皮肤接触大量苯进入体内，会引起急性和慢性苯中毒。产品二苯乙烷，高浓度具有刺激和麻醉作用。三氯化铝遇水或水蒸气反应放热并产生有毒的腐蚀性气体氯化氢。二苯乙烷合成过程中产生腐蚀性气体氯化氢，遇水有强腐蚀性；三氯化铝具有强腐蚀性、强刺激性。如人体意外接触会造成化学灼伤事故。622工艺过程的危险性（1）二氯乙烷和苯易燃易爆，其蒸气与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热，易引起燃烧爆炸危险。（2）如果物料加入速度过快，造成反应速度过快，容器内温度上升,可能造成反应釜内压升高，引起火灾或设备爆炸，同时造成周围设备损坏,易燃物料泄漏引起二次事故。（3）反应过程中产生氯化氢气体，在非正常条件下有可能发生反应釜超压事故，引起火灾或设备爆炸。（4）反应过程在常压、一定温度下进行，而且为放热反应，如安全附件不全或不可靠，工艺控制失误，配套的冷却、氮气保护等安全设施中断或不足，引起火灾、爆炸事故。6.3 装置烷基化工艺控制方案综述本烷基化反应釜设紧急冷却系统、紧急停车系统、安全泄放系统，反应釜设进料流量和夹套热水自动控制阀，通过改变夹套热水流量调节反应温度，反应温度高高报警并联锁切断进料、打开紧急冷却系统、紧急停车系统，打开安全泄放系统。当搅拌系统发生故障时联锁切断进料、打开紧急停车系统，打开安全泄放系统。具体控制方案如下：滴加釜设置远传压力表，合成釜设置远传温度计、压力表、搅拌电流显示以及报警；二氯乙烷进料设置流量计、远程切断阀,实现定量加料；苯进料设置流量计、远程切断阀，实现定量加料；二氯乙烷和苯混合液进料设置流量计、调节阀以及远程切断阀，实现流量自动控制；合成釜出料管道设置流量开关，远程切断阀；夹套热水设置远传温度计、调节阀以及远程切断阀，通过调节夹套热水流量控制反应温度；合成釜的氮气进料管道、放空管道以及真空管道设置远程切断阀；合成釜一级冷凝器循环水设置流量开关；热水冷凝器循环水设置调节阀以及远程切断阀，通过调节循环水流量控制夹套热水温度。DCS联锁方案：合成釜搅拌电流低低报警或合成釜一级冷凝器循环水流量低低报警时，联锁切断二氯乙烷和苯混合液进料切断阀；二氯乙烷进料流量计达到设定值时，联锁切断进料切断阀；苯进料流量计达到设定值时，联锁切断进料切断阀；合成釜出料流量开关低低报警时，联锁切断出料切断阀；合成釜氮气置换管道切断阀开启时，放空管道切断阀打开；合成釜放空管道切断阀与真空管道切断阀不能同时开启；合成反应过程中，合成釜放空管道切断阀保持开启，不能关闭。装置内设置可燃、有毒气体检测报警，工业视频监控等措施以达到保障企业的安全生产及员工的人身安全目的。根据保护系统层分析(LOPA)及SIL定级报告，某企业二苯乙烷合成工序的安全完整性等级采用SILl级。合成釜上设置远传温度，温度高高报警时，联锁切断二氯乙烷和苯混合液进料、打开打开热水冷凝器循环水上水切断阀。本工序基本过程控制系统采用DCS系统，并配置了独立的安全仪表系统(SIS),以上控制、报警及联锁方式在控制室实现。工艺管道与仪表流程图见附图1,控制、报警、联锁一览表见附表4。7烷基化工艺安全控制系统设计指导方案附表、附图7.1 XX省主要烷基化工艺产品目录（附表1）7.2 烷基化工艺重点监控参数的控制方式（附表2）7.3 企业需提交的设计资料清单（附表3）7.4 某企业烷基化工艺控制、报警、联锁一览表（附表4）7.5 某企业烷基化工艺管道与仪表流程图（附图1）附表1XX省主要烷基化工艺产品目录产品名称乳化剂聚雄多元醇对叔丁基邻苯二酚抗氧剂264叔丁酚辛基酚邻叔丁基苯酚2,4-二叔丁基苯酚2,6-二叔丁基苯酚C5H6NOSC7H7NOC7H10N2氯丙基甲基二甲氧基硅烷一氧丙基三甲氧基硅烷乙烯基-三（B-甲氧基乙氧基）硅烷硅烷偶联剂系列乙烯基三乙氯基硅烷等硝基甲烷羟丙基甲基纤维素二甲酸纤维素酸二苯乙烷附表2烷基化工艺重点监控参数的控制方式序号工艺参数控制方式备注1烷基化反应器温度1、集中显示2、自控3、报警4、联锁2烷基化反应器压力1、集中显示2、报警3、联锁3烷基化反应物料的流量及配比1、集中显不2、恒定或比值调节3、报警4、联锁4烷基化反应器搅拌速率也警锁集报联、1236冷/热媒温度1、集中显不2、报警7冷/热媒压力1、集中显示2、报警8冷/热媒流量1、集中显不2、报警3、联锁附表3企业需提交的设计资料清单文字说明部分图纸部分1、工艺操作规程2、安全操作规程3、安全设施设计专篇4、设备一览表（含设备规格、材质、介质、设计及操作温度、压力、仪表口规格等）5、公用工程状况（包括供电、供汽、供水、循环水、冷冻水、压缩空气等）6、现有自控、仪表状况描述（包括控制室或操作站）7、主要物料及公用工程管线规格、材质8、实际生产中存在的工艺、安全方面的问题及对本次改造内容的建议9、同类装置历史上发生的事故案例10、危险和可操作性分析（HAZOP）报告11、保护层分析（LOPA）报告12、反应安全风险评估报告1、厂区总平面布置2、工艺管道与仪表流程图3、各工序设备布置图4、爆炸危险区域划分图5、可燃、有毒气体报警系统图及报警仪布置图6、主要物料平衡图表4.1某企业烷基化工艺DCS控制、报警、联锁一览表序号位号测控变量联锁参数功能一、温度控制、报警、联锁1TT-IOl合成釜内温度温度达到设置值时联锁显示、控制、报警、联锁2TT-102合成釜夹套热水回水温度显示、控制、报警二、压力控制、报警、联锁1PT-IOl滴加釜内压力显示、报警2PT-102合成釜内压力显示、报警三、电流报警、联锁1IIAS-102合成釜内搅拌电流搅拌故障时联锁显示、报警、联锁四、流量控制、报警、联锁IFT-IOl二氯乙烷进料流量流量达到设置值时联锁显示、报警、联锁2FT-102苯进料流量流量达到设置值时联锁显示、报警、联锁3FT-103二氯乙烷和苯混合液进料流量显示、控制、报警4FS-IOl合成一级冷凝器循环水流量开关流量低低报警时联锁报警、联锁5FS-102合成釜出料流量开关流量低低报警时联锁报警、联锁表4.2某企业烷基化工艺SIS报警、联锁一览表序号位号测控变量联锁参数功能一、温度报警、联锁1TT-IOl合成釜内温度温度达到设置值时联锁显示、报警、联锁附图1某企业烷基化工艺管道与仪表流程图