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H.E.L反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室解決方案

關(guān)鍵詞:化工安全、評(píng)估、綠綿科技、HEL
時(shí)間:2025-02-14 17:38:02


化工行業(yè)

H.E.L 反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室解決方案

一、項(xiàng)目實(shí)施的意義  

隨著化工工藝、化工設(shè)備和自動(dòng)化安全控制技術(shù)的飛速發(fā)展以及化工安全意識(shí)和安全管理水平的提升,我國(guó)化工安全事故總體呈下降趨勢(shì)。但科技的進(jìn)步和社會(huì)需求的增長(zhǎng)同時(shí)也帶來(lái)了化工反應(yīng)量的驟增和企業(yè)分布密度的加大,導(dǎo)致化工企業(yè)社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)的增加,一旦發(fā)生事故,造成的后果也越來(lái)越嚴(yán)重。

化工事故常常是由反應(yīng)熱失控所導(dǎo)致的,尤其是硝化反應(yīng)、磺化反應(yīng)、氧化反應(yīng)等工藝,本身屬于強(qiáng)放熱反應(yīng),溫度升高又會(huì)加大反應(yīng)速度,很容易造成反應(yīng)失控而導(dǎo)致安全事故。

我國(guó)化工產(chǎn)品的工藝研發(fā)和大規(guī)模生產(chǎn)起步晚,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,而在化工反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究和工藝風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面,更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后國(guó)外先進(jìn)公司。國(guó)內(nèi)很多化工企業(yè),特別是精細(xì)化工行業(yè)(包括制藥行業(yè))的工藝流程復(fù)雜,以間歇操作為主,復(fù)雜多變,連續(xù)化程度差,自動(dòng)控制水平低,現(xiàn)場(chǎng)人員多,是化工行業(yè)中安全風(fēng)險(xiǎn)較為突出的一個(gè)子行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì),2015年,我國(guó)精細(xì)化工行業(yè)安全事故占全國(guó)化工和?;肥鹿实?7.9%,死亡人數(shù)占24.7%,精細(xì)化工行業(yè)的安全形勢(shì)嚴(yán)峻,亟須做好行業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)研究、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)控制。

反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究是工程放大、工藝設(shè)計(jì)和安全生產(chǎn)的技術(shù)保障,是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化與傳遞的技術(shù)方法,是技術(shù)開(kāi)發(fā)鏈條上不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容,在我國(guó)還處于空白或起步階段。反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究的目的是為了進(jìn)行定量的工藝風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,然后制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施。

精細(xì)化工工藝反應(yīng)步驟多,開(kāi)展反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究,企業(yè)勢(shì)必會(huì)考慮投入問(wèn)題。但對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō),開(kāi)展精細(xì)化工反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,表面上加大安全投入,實(shí)際上,研究反應(yīng)不安全的影響因素,不僅僅能為企業(yè)提供安全生產(chǎn)技術(shù)保障,最終還會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的提高。因此,國(guó)家安監(jiān)總局于2017年1月份正式出臺(tái)了“安監(jiān)總管三〔2017〕1號(hào)”文件,明確要求了企業(yè)中涉及重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝和格氏反應(yīng)、金屬有機(jī)物合成反應(yīng)的間歇和半間歇反應(yīng),有以下情形之一的,必須開(kāi)展反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估:a、新工藝、新配方完成實(shí)驗(yàn)室工藝開(kāi)發(fā)的;b、現(xiàn)有的工藝路線、配方發(fā)生變更的;c、因反應(yīng)工藝問(wèn)題,發(fā)生過(guò)安全生產(chǎn)事故的。同時(shí),給出了精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法、評(píng)估流程、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)指南,并給出了反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估示例。目的是從根本上做到化工工藝的安全性評(píng)估,企業(yè)自身做到本質(zhì)安全。    

2023年國(guó)家應(yīng)急管理部頒布了《精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估規(guī)范》—GB/T 42300-2022。該標(biāo)準(zhǔn)明確了適用范圍、重點(diǎn)評(píng)估對(duì)象,規(guī)定了精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估要求、評(píng)估基礎(chǔ)條件、數(shù)據(jù)測(cè)試和求取方法、評(píng)估報(bào)告要求等主要內(nèi)容。標(biāo)準(zhǔn)以感知、評(píng)估和防控風(fēng)險(xiǎn)為目標(biāo),建立了量化的反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度等級(jí)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)體系,并根據(jù)不同的反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度,從工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)、區(qū)域隔離、人員安全操作等方面提出有關(guān)安全風(fēng)險(xiǎn)防控措施建議。該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,將有力推動(dòng)精細(xì)化工企業(yè)強(qiáng)化反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,支撐保障精細(xì)化工重大安全風(fēng)險(xiǎn)防控工作。

2023年中國(guó)化學(xué)品安全協(xié)會(huì)組織有關(guān)單位編制的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)安全泄放評(píng)估技術(shù)規(guī)范 第1部分:泄放評(píng)估總則》(T/CCSAS 049.1-2023)、《石油化工企業(yè)安全泄放評(píng)估技術(shù)規(guī)范 第2部分:氣液兩相流安全泄放技術(shù)要求》(T/CCSAS 049.2-2023)發(fā)布實(shí)施。第1部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了開(kāi)展安全泄放評(píng)估的流程和泄放評(píng)估的技術(shù)方法,從資料收集整理、安全泄放評(píng)估原則、安全泄放能力評(píng)估、安全泄放評(píng)估報(bào)告等方面均作出了明確要求。第2部分標(biāo)準(zhǔn)明確了氣液兩相流工況的適用條件,確定了兩相流泄放設(shè)計(jì)與評(píng)估的流程,包括:識(shí)別可能的超壓工況、確定泄放管線系統(tǒng)入口的流體相態(tài)、計(jì)算需要的泄放量、計(jì)算泄放系統(tǒng)的泄放能力、泄放裝置與泄放物處置系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。針對(duì)最可能產(chǎn)生兩相流的反應(yīng)失控與火災(zāi)工況,提出了具體的設(shè)計(jì)方法。   

 一些理念超前、嘗到過(guò)甜頭的大型精細(xì)化工企業(yè)自己購(gòu)買設(shè)備做反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究。建立工藝安全實(shí)驗(yàn)室可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn):1、對(duì)精細(xì)化工工藝開(kāi)展全面反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究,并開(kāi)展可量化的工藝風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;2、通過(guò)開(kāi)展反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)研究,為工藝設(shè)計(jì)提供實(shí)實(shí)在在的安全技術(shù)數(shù)據(jù)。“例如混合物料的比熱容、反應(yīng)的活化能、工藝放熱速率、最大放熱量等,這在設(shè)計(jì)上都是不可缺少的技術(shù)參數(shù);3、可以優(yōu)化高危工藝,降低反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別,做到本質(zhì)安全,為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐。

二、技術(shù)解決方案

  2.1 國(guó)標(biāo)及團(tuán)標(biāo)要求

  反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需要對(duì)原料、中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品、副產(chǎn)品、廢棄物等所有相關(guān)物料進(jìn)行熱穩(wěn)定性測(cè)試,以確定它們?cè)诓煌瑮l件下的行為。對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的研究測(cè)試與分析,以了解反應(yīng)的速率、能量釋放和可能的副反應(yīng)。對(duì)涉及泄放設(shè)計(jì)及評(píng)估的石油化工企業(yè)及油氣儲(chǔ)存企業(yè),在涉及氣液兩相流的安全泄放評(píng)估提出技術(shù)要求,以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。

2.1.1 分解熱評(píng)估

  利用物料分解熱進(jìn)行分解熱評(píng)估。  

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  • 根據(jù)物料特征,通過(guò)Tsu快速篩選量熱儀,快速篩選物料的克級(jí)分解溫度、壓力信息

  • 大量、快速篩選

  • 通過(guò)絕熱加速量熱儀Phi-TEC,測(cè)試物料的克級(jí)起始分解溫度、分解熱、壓力

  • 特別對(duì)非均相物料,要取克級(jí)

2.1.2失控反應(yīng)嚴(yán)重度評(píng)估

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l根據(jù)詳細(xì)工藝條件,設(shè)置反應(yīng)量熱,對(duì)評(píng)估的工藝進(jìn)行量熱 

2.1.3失控反應(yīng)可能性評(píng)估

  0214-13.jpg

尺度,對(duì)失控反應(yīng)可能性進(jìn)行評(píng)估

  • 通過(guò)絕熱加速量熱儀Phi-TEC,測(cè)試物料熱穩(wěn)定性數(shù)據(jù)           

2.1.4失控反應(yīng)可接受程度評(píng)估

  以失控反應(yīng)的可能性和嚴(yán)重度做矩陣,對(duì)失控反應(yīng)可接受程度進(jìn)行評(píng)估。

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l根據(jù)絕熱加速量熱儀測(cè)得物料的TMRad,結(jié)合反應(yīng)量熱儀得到工藝的絕熱溫升ΔTad數(shù)據(jù),對(duì)失控反應(yīng)可接受程度評(píng)估    

2.1.5反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度評(píng)估   

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p、MTT、MTSR、TD24四個(gè)溫度參數(shù)為評(píng)價(jià)基準(zhǔn),評(píng)估工藝危險(xiǎn)度。

 假定反應(yīng)器處于反應(yīng)溫度Tp時(shí)發(fā)生故障冷卻失效,在故障冷卻失效瞬間,如果反應(yīng)器中仍存在未反應(yīng)物,則繼續(xù)進(jìn)行的反應(yīng)將導(dǎo)致溫度升高。該溫升取決于反應(yīng)器內(nèi)未反應(yīng)物料的量,即取決于工藝操作條件。溫度將達(dá)到合成反應(yīng)的最高溫度(MTSR,maximum temperature of the synthesis reaction),該溫度有可能引發(fā)反應(yīng)物料的分解(稱為二次反應(yīng)),而二次反應(yīng)放熱會(huì)導(dǎo)致溫度進(jìn)一步上升,達(dá)到最終溫度Tend。

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圖1冷卻失效反應(yīng)情形圖   

0214-17.jpg

圖2 失控情形分析等級(jí)圖

表1  工藝危險(xiǎn)程度分級(jí)情況表

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2.1.6 反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估程序  

在對(duì)一個(gè)反應(yīng)構(gòu)建一個(gè)冷卻失效情形后,可按照下圖程序進(jìn)行反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

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圖3 反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估程序    

2.1.7 反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告   

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2.1.8  氣液兩相流安全泄放  

2.1.8.1 泄放裝置與管線設(shè)計(jì)

編號(hào)

描述

條件/要求

1

安全閥類型選擇

氣液兩相流的泄放裝置可選用安全閥與爆破片。安全閥可選類型包括:                 
- 彈簧直接載荷式安全閥                  
- 平衡式安全閥                  
- 先導(dǎo)式安全閥

2

氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件        

如果氣液兩相流泄放的入口處氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于50%,宜選用供液體(或液體和氣體)用的安全閥。

3

安全閥背壓條件

- 背壓小于設(shè)定壓力的10%:彈簧直接載荷式安全閥

- 背壓在設(shè)定壓力的10%~50%之間:平衡式安全閥

- 背壓大于設(shè)定壓力的50%:先導(dǎo)式安全閥

4

背壓變化條件

當(dāng)由于閃蒸或兩相流導(dǎo)致背壓增加過(guò)大或無(wú)法預(yù)測(cè)時(shí),宜使用平衡式或先導(dǎo)式安全閥。

5

反應(yīng)失控條件

當(dāng)反應(yīng)失控導(dǎo)致系統(tǒng)壓力快速增長(zhǎng)時(shí),宜選擇爆破片。

6

大泄放量條件

當(dāng)系統(tǒng)需要的安全泄放量大,導(dǎo)致安全閥選型困難時(shí),宜選擇爆破片。

7

腐蝕性物質(zhì)條件

當(dāng)物料中存在腐蝕性氣體或液體時(shí),宜選擇爆破片。

8

聚合反應(yīng)條件

當(dāng)涉及聚合反應(yīng)時(shí),宜選擇爆破片。

9

固體顆?;蚋唣ざ葪l件

當(dāng)物料中存在固體顆?;蝠ざ容^大時(shí),宜選擇爆破片。

10

安全閥安裝要求

- 安全閥應(yīng)直立安裝

- 當(dāng)安全閥進(jìn)出口管道上設(shè)有切斷閥,且切斷閥為閘閥時(shí),閥桿應(yīng)水平安裝

11

串聯(lián)使用要求

當(dāng)爆破片和爆破片、爆破片和安全閥串聯(lián)使用時(shí),爆破片與安全閥之間的腔體應(yīng)設(shè)置:                 
- 排氣閥                  
- 壓力表                  
- 其他報(bào)警指示器
       

12

壓力損失要求

安全閥入口管線壓力損失應(yīng)不超過(guò)安全閥設(shè)定壓力的3%。

          

2.1.8.2 泄放尺寸評(píng)估及設(shè)計(jì)

l采用Phi-TECⅡ絕熱加速量熱儀,低熱慣性測(cè)試池,測(cè)試

l所得數(shù)據(jù)按相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算

          

2.1.8.2.1 安全泄放系統(tǒng)尺寸設(shè)計(jì)的流程見(jiàn)圖A.1。

0214-21.jpg

2.1.8.2.2確定反應(yīng)失控泄放類型的試驗(yàn)方法:    

0214-22.jpg

2.1.8.2.3 識(shí)別超壓工況

導(dǎo)致反應(yīng)失控的非正常工況,包括但不限于以下情況:

序號(hào)

工況描述

序號(hào)

工況描述

a

錯(cuò)誤的加料順序

g

溫度過(guò)低或過(guò)高

b

冷卻失效

h

非預(yù)期反應(yīng)

c

攪拌失效或失效后重啟攪拌器

i

濃縮或局部富集

d

反應(yīng)物污染

j

低沸點(diǎn)溶劑的揮發(fā)

e

加料過(guò)快

k

加熱器關(guān)閉失效

f

加料延遲

l

循環(huán)中斷(如環(huán)管式反應(yīng)器軸流泵故障停等)



m

外部火災(zāi)

          

2.1.8.2.4  判斷泄放裝置入口的流體相態(tài)特征

編號(hào)

內(nèi)容

要求規(guī)定

2.1.8.2.4.1

初步判斷


可能產(chǎn)生兩相流的工況

- a) 所有反應(yīng)失控工況                  
- b) 表面熱量輸入(火災(zāi)、日照、加熱介質(zhì)等)工況                  
- c) 容器下部氣體竄壓工況                  
- d) 高溫流體(高于物料沸點(diǎn))竄壓工況                  
- e) 換熱器內(nèi)漏工況                  
- f) 涉及超臨界狀態(tài)流體                  
- g) 其他可能同時(shí)出現(xiàn)氣體與液體的場(chǎng)合                  
注:在 a)、b)、c)、d) 條件下,需同時(shí)滿足容器內(nèi)初始液位超過(guò)臨界充裝比,才會(huì)發(fā)生兩相流(見(jiàn) ISO/DIS 4126-10)。


容器內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)類型

- a) 均質(zhì)型:氣泡均勻致密,一般總是發(fā)生兩相流                  
- b) 氣泡型:氣泡小而分散,以較慢的速度上升,易發(fā)生兩相流。黏度≥100cP 的物料體系傾向于氣泡型                  
- c) 攪混型:氣泡相互結(jié)合形成大氣泡,上升速度較快。相同的氣相速率下,攪混型的液位升高小于氣泡型的液位升高程度,故相比氣泡型不易發(fā)生兩相流泄放。黏度<100cP 的物料體系傾向于攪混流
       


氣體或蒸氣產(chǎn)生位置判斷

應(yīng)判斷氣體或蒸氣是在內(nèi)部產(chǎn)生(如反應(yīng)),還是在壁面產(chǎn)生(如火災(zāi)工況、夾套加熱等)。對(duì)于內(nèi)部產(chǎn)生氣體或蒸氣的體系,泄放過(guò)程更易產(chǎn)生兩相流。

2.1.8.2.4.2

反應(yīng)失控工況流體相態(tài)判斷


反應(yīng)失控泄放體系類型

- a) 蒸氣體系:體系的壓力主要由蒸氣壓產(chǎn)生,泄放時(shí)通過(guò)氣化或閃蒸從液相中移走熱量,溫度與壓力上升或下降趨勢(shì)一致。蒸氣體系為調(diào)節(jié)體系                  
- b) 氣體體系:產(chǎn)生不凝性氣體(例如通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或溶液解吸),并且在泄放條件下不會(huì)通過(guò)蒸發(fā)從液體中移走大量的能量,壓力下降可能不會(huì)導(dǎo)致溫度下降。氣體體系為非調(diào)節(jié)體系                  
- c) 混合體系:在泄放條件下,系統(tǒng)內(nèi)壓力是由產(chǎn)生的不凝性氣體和蒸氣共同作用的結(jié)果?;旌象w系如果泄放時(shí)溫度與壓力上升或下降趨勢(shì)一致,則為調(diào)節(jié)混合體系;混合體系如果泄放時(shí)隨著壓力下降不會(huì)導(dǎo)致溫度下降,則為非調(diào)節(jié)混合體系


泄放類型確定方法

反應(yīng)失控工況泄放計(jì)算時(shí),應(yīng)首先確定反應(yīng)泄放的類型,確定反應(yīng)泄放類型的試驗(yàn)方法按附錄B確定泄放類型。


兩相流的臨界充裝比計(jì)算

- a) 反應(yīng)失控工況下,應(yīng)確定泄放體系的類型,計(jì)算氣體/蒸氣通過(guò)液體表面的速率                  
- b) 計(jì)算產(chǎn)生兩相流的臨界充裝比,采用附錄C中C.1所述算法

2.1.8.2.4.3

外部加熱/火災(zāi)工況流體相態(tài)判斷

外部加熱/火災(zāi)工況下,低黏液體產(chǎn)生兩相流的臨界充裝比,采用附錄C中C.2所述算法。

2.1.8.2.5計(jì)算泄放量

編號(hào)

內(nèi)容

要求規(guī)定

1

反應(yīng)失控工況


泄放計(jì)算所需試驗(yàn)數(shù)據(jù)

對(duì)于反應(yīng)失控產(chǎn)生的兩相流,泄放計(jì)算所需試驗(yàn)數(shù)據(jù)按附錄D。


均質(zhì)兩相流泄放計(jì)算方法

對(duì)于均質(zhì)兩相流泄放,采用附錄E中E.1所述的計(jì)算方法。


非均質(zhì)兩相流泄放計(jì)算方法

- 對(duì)于非均質(zhì)兩相流,采用E.1所述的計(jì)算方法。                 
- 蒸氣型與調(diào)節(jié)混合型結(jié)果偏保守。                 
- 氣體型與非調(diào)節(jié)混合型應(yīng)進(jìn)一步評(píng)估是否可能出現(xiàn)濃縮現(xiàn)象與二次失控。


氣體型兩相流泄放的特殊要求

- 對(duì)于氣體型兩相流泄放,應(yīng)檢查初始泄放后殘留在容器內(nèi)的物料是否可能出現(xiàn)濃縮現(xiàn)象與二次失控。                 
- 泄放裝置應(yīng)保護(hù)到可能的二次失控工況。
       

2

外部加熱/火災(zāi)工況

對(duì)于外部加熱/火災(zāi)工況下產(chǎn)生的兩相流,采用E.2所述計(jì)算方法。

2.1.8.2.6確定泄放尺寸

編號(hào)

內(nèi)容

要求規(guī)定

1

一般原則

1.1

泄放管線系統(tǒng)影響

泄放管線系統(tǒng)的泄放能力計(jì)算需考慮泄放管線組件及流體阻力的影響,主要包括進(jìn)料管線、安全閥或爆破片以及出口管線。

1.2

兩相流/可壓縮流體的壓力泄放閥分類

- 用于兩相流/可壓縮流體的壓力泄放閥根據(jù)流體是臨界流動(dòng)還是亞臨界流動(dòng)分為兩大類。                 
- 如果閥嘴下游的壓力小于或等于臨界流動(dòng)壓力,將會(huì)產(chǎn)生臨界流動(dòng);如果下游的壓力大于臨界流動(dòng)壓力,將會(huì)產(chǎn)生亞臨界流動(dòng),需對(duì)泄放能力采用背壓校正系數(shù) Kb
 進(jìn)行校正。

1.3

安全閥及進(jìn)出管口徑選擇

根據(jù)API526,選擇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的安全閥及進(jìn)出管口徑。

2

泄放能力計(jì)算模型

2.1

簡(jiǎn)化平衡速率模型(ERM)

- 適用于蒸氣型兩相流泄放能力的計(jì)算。                 
- 實(shí)際泄放能力需要根據(jù)出口管道進(jìn)行修正,計(jì)算方法按附錄F中F.1。
       

2.2

Tangren法

- 適用于氣體型兩相流泄放能力的計(jì)算。                 
- 僅適用無(wú)摩擦流動(dòng),因此需要用Omega(ω)法對(duì)摩擦效應(yīng)進(jìn)行修正,計(jì)算方法按F.2。

2.3

均質(zhì)平衡模型(HEM)的ω方法

泄放能力計(jì)算宜采用基于均質(zhì)平衡模型(HEM)的ω方法,計(jì)算過(guò)程見(jiàn)F.3。

3

確定面積

3.1

排放系數(shù)校正

安全裝置的理論泄放能力大于實(shí)際泄放能力,應(yīng)采用排放系數(shù) Kd 進(jìn)行校正。

3.2

爆破片與壓力泄放閥組合校正

- 壓力泄放閥上游帶爆破片的裝置的組合時(shí)需要進(jìn)行校正。                 
- 未安裝爆破片時(shí)校正系數(shù) Kc
=1.0,爆破片與壓力泄放閥組合安裝且該組合無(wú)已公布的數(shù)值時(shí)校正系數(shù) Kc=0.9。

3.3

泄放面積計(jì)算公式

泄放面積的計(jì)算公式按附錄F。

2.1.8.3泄放物料處置系統(tǒng)

編號(hào)

內(nèi)容

要求規(guī)定

1

可燃?xì)怏w排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范        

可燃?xì)怏w排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足 SH3009 的規(guī)定。

2

無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、不燃物質(zhì)的排放

- 無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、不燃、不會(huì)造成公眾影響或危害的物質(zhì)可直接排放至大氣中。                 
- 排放過(guò)程應(yīng)受控、可監(jiān)測(cè)。

3

易燃?xì)庖簝上嗔黧w的處理

易燃的氣液兩相流體不宜直接排大氣,應(yīng)采取完全收集、洗滌或焚燒的方式處置。

4

外部安全收集裝置設(shè)計(jì)

外部安全收集裝置應(yīng)設(shè)計(jì)具有足夠的強(qiáng)度以承受泄放過(guò)程中產(chǎn)生的最大壓力。

5

氣液混合物的處理

- 對(duì)于氣液混合物應(yīng)根據(jù)混合物的物理化學(xué)性質(zhì)、氣液比例、擴(kuò)散度、液滴尺寸、尺寸分布等選取氣液分離裝置。                 
- 在缺乏上述信息的情況下,可通過(guò)試驗(yàn)或計(jì)算的方式進(jìn)行判斷,計(jì)算過(guò)程宜考慮壓力降、最小流率、結(jié)污能力、腐蝕性等因素。

6

高溫、有毒或活性物質(zhì)的冷卻與處理

- 對(duì)于高溫、含有毒物質(zhì)或活性物質(zhì)的泄放物宜采用淬熄池對(duì)其進(jìn)行必要的冷卻、稀釋或活性抑制。

7

淬熄液的選擇

- 選擇淬熄液需考慮熱參數(shù)、物性、成本、安全性、回收利用等因素。                 
- 一般情況下,水為最佳選擇。                 
- 對(duì)于反應(yīng)體系,必要時(shí)應(yīng)添加反應(yīng)抑制劑、抑泡劑、防凍液等,具體方案應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。
       

8

洗滌塔的應(yīng)用

- 當(dāng)泄放物存在冷凝、反應(yīng)、溶解等作用,或含有高濃度不凝氣、多級(jí)接觸或低壓時(shí),應(yīng)采用洗滌塔進(jìn)行洗滌。

9

火炬進(jìn)料的液滴直徑控制

- 火炬進(jìn)料為氣液混合物時(shí),應(yīng)控制液滴直徑小于300μm~600μm,不宜大于150μm,防止形成火雨。

              

2.2 需要的研究設(shè)備   

實(shí)現(xiàn)反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要儀器設(shè)備為全自動(dòng)反應(yīng)量熱儀(Simular)、快速掃描量熱儀(Tsu)、絕熱加速量熱儀(Phi-TECⅠ)和絕熱加速量熱儀(Phi-TECⅡ)。

三、儀器簡(jiǎn)介   

3.1 全自動(dòng)反應(yīng)量熱儀(Simular)   

全自動(dòng)實(shí)驗(yàn)室在線反應(yīng)量熱儀Simular是工廠中間歇/半間歇反應(yīng)釜的真實(shí)模型,在接近實(shí)際的條件下以立升規(guī)模模擬化學(xué)反應(yīng)的具體過(guò)程或單個(gè)步驟,并測(cè)量和控制重要的過(guò)程變量,如溫度、壓力、加料方式、PH控制、蒸餾/回流、結(jié)晶/溶解、混合過(guò)程等都可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。Simular能準(zhǔn)確提供下列信息: 1)反應(yīng)數(shù)據(jù):包括反應(yīng)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間、熱量產(chǎn)生速度,反應(yīng)焓(△H)、熱轉(zhuǎn)換以及絕熱溫度升高等;2)傳遞數(shù)據(jù):傳熱因子(U)、所需的冷卻能力、物料傳遞熱量等;3)物料數(shù)據(jù):反應(yīng)物的比熱 (Cpr)、結(jié)晶和溶解熱、混合熱和相轉(zhuǎn)移焓。4)動(dòng)力學(xué)信息等。可以在實(shí)際條件下研究反應(yīng)、連續(xù)監(jiān)測(cè)反應(yīng)、全自動(dòng)進(jìn)行全天實(shí)驗(yàn),操作簡(jiǎn)單方便,應(yīng)用非常靈活。它具有絕對(duì)好的重現(xiàn)性、高度可靠的實(shí)驗(yàn)室安全性以及完整無(wú)缺的實(shí)驗(yàn)過(guò)程記錄。由該系統(tǒng)得出的結(jié)果可放大至工廠生產(chǎn)條件,或反過(guò)來(lái),工廠中的生產(chǎn)過(guò)程能縮小到立升規(guī)模,從而容易地得以研究和最優(yōu)化。國(guó)外學(xué)者描述該設(shè)備為“是在充分考慮安全、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境相容性條件下優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的理想工具”。    

該系統(tǒng)所采用的材質(zhì)耐腐蝕、應(yīng)急措施合理,充分考慮了化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的安全、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境相容性。全自動(dòng)實(shí)驗(yàn)室在線反應(yīng)量熱器Simular可在工藝優(yōu)化和工藝安全評(píng)估等領(lǐng)域大幅度提高以下幾方面的科研能力:

序號(hào)

應(yīng)用領(lǐng)域

序號(hào)

應(yīng)用領(lǐng)域

1

化學(xué)合成

5

混合研究

2

過(guò)程/工藝開(kāi)發(fā)

6

結(jié)晶研究

3

工藝優(yōu)化

7

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

4

中試放大

8

安全性和危險(xiǎn)性評(píng)估

              

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圖4 全自動(dòng)反應(yīng)量熱儀

借助全自動(dòng)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)量熱器Simular可以在反應(yīng)熱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中解決如下問(wèn)題:

?什么時(shí)刻發(fā)生冷卻失效會(huì)導(dǎo)致最嚴(yán)重后果?

?正常工藝條件下冷卻能力是否足以用于控制反應(yīng)溫度?

?目標(biāo)反應(yīng)失控后體系穩(wěn)定到達(dá)什么樣的水平?

?目標(biāo)反應(yīng)發(fā)生失控有多快?

3.2快速掃描量熱儀(Tsu)   

快速掃描量熱儀(Tsu)是材料實(shí)驗(yàn)室最基本的檢測(cè)設(shè)備,是一種先進(jìn)的量熱技術(shù)設(shè)備,它能夠以非??斓膾呙杷俾蕼y(cè)量材料的熱流變化。這種儀器在材料科學(xué)、化學(xué)、物理以及生物化學(xué)等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。用于表征各種各樣材料的固化反應(yīng)溫度和熱效應(yīng)、熱穩(wěn)定性等。應(yīng)用領(lǐng)域有高分子、醫(yī)藥、織物、食品、化妝品等。    

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圖6快速掃描量熱儀Tsu

借助快速掃描量熱儀(Tsu)可以在反應(yīng)熱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中解決如下問(wèn)題:

?二次反應(yīng)失控后體系溫度達(dá)到什么樣的水平?

?二次反應(yīng)發(fā)生失控有多快?

3.3絕熱加速量熱儀(Phi-TECⅠ)   

Phi-TECⅠ能在安全受控的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下提供絕熱量熱數(shù)據(jù)的儀器,適用于含能材料、火箭推進(jìn)劑的可靠性、安全性以及儲(chǔ)存壽命研究。PHI-TECⅠ 使用絕熱動(dòng)力學(xué)分析物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì),如活化能,反應(yīng)級(jí)數(shù),指前因子,絕熱溫度上升,反應(yīng)熱等數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)可用于比例放大計(jì)算衡量真實(shí)條件下的熱危害性,可將變溫得到加速老化數(shù)據(jù)逆推至較低溫度范圍內(nèi)的反應(yīng)放熱動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)。其中化學(xué)失控反應(yīng)是最常見(jiàn),對(duì)這些反應(yīng)的理解可以避免上述危害的發(fā)生。    

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圖7 絕熱加速量熱儀(Phi-TECⅠ)

借助絕熱加速量熱儀(Phi-TECⅠ)可以在反應(yīng)熱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中解決如下問(wèn)題:

?二次反應(yīng)失控后體系溫度達(dá)到什么樣的水平?

?二次反應(yīng)發(fā)生失控有多快?

3.4絕熱加速量熱儀(Phi-TECⅡ)   

絕熱加速量熱儀(Phi-TEC Ⅱ)是一種用于研究化學(xué)反應(yīng)熱特性和安全性的高精度儀器。它通過(guò)模擬實(shí)際工業(yè)過(guò)程中的反應(yīng)條件,幫助研究人員和工程師評(píng)估反應(yīng)的熱風(fēng)險(xiǎn)、確定反應(yīng)的熱穩(wěn)定性以及優(yōu)化反應(yīng)條件,從而確?;瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。Phi-TEC Ⅱ特有的低熱慣性測(cè)試池,通過(guò) Phi-TEC Ⅱ 進(jìn)行泄放測(cè)試,可以模擬反應(yīng)過(guò)程中可能出現(xiàn)的極端條件,評(píng)估反應(yīng)體系在這些條件下的熱行為和安全性,進(jìn)行泄放尺寸的評(píng)估與設(shè)計(jì)。    

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圖8 絕熱加速量熱儀(Phi-TECⅡ)

借助絕熱加速量熱儀(Phi-TECⅡ)可以在反應(yīng)熱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中解決如下問(wèn)題:

?二次反應(yīng)失控后體系溫度達(dá)到什么樣的水平?

?二次反應(yīng)發(fā)生失控有多快?

可以在泄放尺寸設(shè)計(jì)及評(píng)估中解決如下問(wèn)題:

?熱失控工況識(shí)別及評(píng)估?

?泄放尺寸?

?泄放面積?

          

四、項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)及人員要求   

4.1 實(shí)施目標(biāo)   

完成反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)建設(shè),并開(kāi)展18類高危反應(yīng)及格氏反應(yīng)等的反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析。    

4.2 人員要求   

儀器使用非常方便,要求操作人員有化學(xué)背景,經(jīng)過(guò)2周培訓(xùn),可快速掌握Simular、Tsu、Phi-TECⅠ和Phi-TECⅡ的使用方法,Simular操作使用人員最好有化工工藝研發(fā)背景。

五、實(shí)驗(yàn)室要求   

5.1實(shí)驗(yàn)室空間大小要求   

Tsu,放在實(shí)驗(yàn)室普通通風(fēng)廚即可,寬度×深度×高度=(120~150)×(60~80)×200 cm,具體見(jiàn)安裝準(zhǔn)備指南。

Simular,安放在落地式通風(fēng)櫥,需要左右挨著的兩個(gè)落地通風(fēng)櫥,左邊尺寸:寬度×深度×高度=(160~200)×150×230 cm的落地式通風(fēng)櫥,右邊尺寸:寬度×深度×高度=200×150×230 cm的落地式通風(fēng)櫥,具體規(guī)格見(jiàn)安裝準(zhǔn)備指南。

PHI-TECⅠ,安放在普通通風(fēng)廚即可,寬度×深度×高度=(120~150)×(60~80)×200 cm。

Phi-TECⅡ,安放在普通通風(fēng)廚即可,寬度×深度×高度=(120~150)×(60~80)×200 cm。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室房間長(zhǎng)寬比不同,實(shí)驗(yàn)室總面積建議不小于40㎡。

5.2實(shí)驗(yàn)室CNAS后續(xù)認(rèn)可布局要求   

CNAS對(duì)實(shí)驗(yàn)室各個(gè)儀器的獨(dú)立空間有一定要求,所以每臺(tái)儀器必須用通風(fēng)櫥或者隔板隔離承獨(dú)立的空間。另外,需要配備或者隔離出一個(gè)獨(dú)立空間的稱量室。具體實(shí)驗(yàn)室要求,建議在裝修實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候咨詢專業(yè)的CNAS人員,屆時(shí)我們可以引薦。

CNAS認(rèn)證有一定的時(shí)間現(xiàn)在,一般要求實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立運(yùn)行半年。從申報(bào)到拿到CNAS的時(shí)間間隔在4~6個(gè)月。    

六、參考用戶   

中國(guó)天辰工程有限公司

北京石油化工學(xué)院

山東中農(nóng)聯(lián)合生物科技股份有限公司

沈陽(yáng)化工研究院

弈柯萊生物科技(集團(tuán))股份有限公司

合全藥業(yè)(上海、常州)

上海焓泰檢測(cè)技術(shù)有限公司

南京奇道匯微流體技術(shù)研究院

江蘇揚(yáng)農(nóng)化工股份有限公司

山東京博農(nóng)化科技股份有限公司

關(guān)于我們

H.E.L——Hazard Evaluation Laboratories 成立于1987年,總部設(shè)在倫敦,在中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、意大利、印度擁有分公司。全資的赫伊爾商貿(mào)(北京)有限公司于 2020年在北京設(shè)立。


H.E.L最初是一家過(guò)程工藝優(yōu)化及反應(yīng)危害評(píng)估的專業(yè)咨詢機(jī)構(gòu),對(duì)研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)承接工藝過(guò)程研發(fā)項(xiàng)目;同時(shí)提供安全咨詢,包括事故調(diào)查、HAZOP研究、安全設(shè)施的設(shè)計(jì)及制度管理等。目前,H.E.L是全球首屈一指的過(guò)程工藝及安全專業(yè)咨詢機(jī)構(gòu),同時(shí)已經(jīng)發(fā)展成為一家致力于為客戶提供專業(yè)的過(guò)程工藝優(yōu)化及反應(yīng)危害評(píng)估設(shè)備的國(guó)際集團(tuán)企業(yè)。


關(guān)于綠綿科技

  2001年成立的北京綠綿科技有限公司(簡(jiǎn)稱:綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務(wù)價(jià)值為宗旨,以專業(yè)精神和技能為廣大實(shí)驗(yàn)室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案,致力于協(xié)助客戶提高分析檢測(cè)的效率和水平。

  主要代理產(chǎn)品:GC/MS/MS,LC/MS/MS新機(jī)租賃業(yè)務(wù)/LUMTECH循環(huán)制備液相/靜音型雙頻超聲清洗/Knauer研發(fā),中試和生產(chǎn)脂質(zhì)納米顆粒(LNP)碰撞噴射混合器系統(tǒng)/冰點(diǎn)滲透壓儀、液相/超高壓液相色譜儀、在線SPE液相色譜儀/法國(guó)F-DGSi氮?dú)?,超高純氫氣氣體發(fā)生器,液氮發(fā)生器/Cytiva生命科學(xué)設(shè)備/LabOS實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)/MassWorks準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測(cè)定及分子式識(shí)別系統(tǒng)/MsMetrix氣質(zhì)香精香料分析軟件/Sin-QuEChERS農(nóng)殘凈化柱/制藥企業(yè)質(zhì)量回顧性報(bào)告系統(tǒng)(QRS)/英國(guó)赫伊爾生物反應(yīng)器,電池絕熱量熱、催化劑合成。

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