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摘 要

为了减少危险有害因素对煤制烯烃工艺发展的限制，本文经过对比后选择了国内具有代表性的中科院大连物化所研发的甲醇制烯烃技术（DMTO）进行研究。根据文献研究法和描述性研究法对该工艺进行了设备选型及消防设施的设计，在辨识了危险有害因素后，通过火灾、爆炸危险指数评价法进行风险评估。最终得出的研究结果中提出了一些切实可行的安全对策和措施，对该工艺的安全生产有着一定的参考价值。

关键词：煤制烯烃 DMTO 危险因素 安全措施

Risk assessment and safety design of the CTO production process

Abstract

In order to reduce the limitation of hazardous factors on the development of coal to olefin process, after comparison the DMTO technology developed by Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, which is the representative one in China, was selected for the study. The selection of equipment and the design of fire protection facilities were carried out according to the literature study method and the descriptive study method, after the identification of hazardous factors, the risk assessment was carried out by the fire and explosion index analysis method. The final results of the study suggest some practical safety measures, which have some reference value for the safe production of this process.

Key Words：Coal to olefin；DMTO；Risk factors；Safety measures

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 煤制烯烃生产工艺国内外研究现状 1

1.2 课题研究的目的和意义 2

1.3 研究思路和技术方法 2

第二章 烯烃生产工艺 3

2.1 烯烃生产工艺简介 3

2.1.1 煤制甲醇工艺 3

2.1.2 甲醇制烯烃工艺 3

2.2 工艺技术的对比与选择 5

2.2.1 工艺技术的对比 5

2.2.2 工艺技术的选择 6

第三章 DMTO工艺 7

3.1 DMTO工艺的发展 7

3.2 DMTO工艺流程 7

3.3 原料与产品规格 8

第四章 主要生产设备简介与选型 10

4.1 催化剂选型及其反应机理 10

4.2 反应器选型设计 12

4.2.1 原料预热部分 12

4.2.2 反应—再生系统部分 12

4.3 塔设备选型设计 14

4.3.1 塔设备选型原则 14

4.3.2 乙烯精馏塔设计 16

4.4 储罐选型设计 22

第五章 物料衡算与热量衡算 24

5.1 物料衡算 24

5.1.1 物料衡算原则 24

5.1.2 衡算过程 25

5.2 热量衡算 28

5.2.1 热量衡算原则 28

5.2.2 衡算过程 28

第六章 消防安全设计 32

6.1 概述 32

6.2 厂区设施布置 32

6.3 消防系统 34

第七章 危险有害因素辨识与分析 38

7.1 主要危险有害物质辨识 38

7.2 生产过程中的主要危险有害因素分析 38

7.3 重大危险源辨识 42

第八章 风险评估 44

8.1 道化学公司火灾、爆炸危险指数评价 44

8.2 评估过程 44

8.3 评估结论 49

第九章 安全对策及措施 50

9.1 概述 50

9.2 设备设施预防措施 50

9.3 作业管理措施 52

9.4 事故应急措施 53

结 论 55

参考文献 56

第一章 引言

1.1 煤制烯烃生产工艺国内外研究现状

石油，被誉为地球的“血液”，历史悠久的地球上曾拥有丰厚的石油资源，但随着全球各国科技的不断进步，作为工业发展中重要的原材料，近年来石油资源日益短缺。目前世界上的石油化工生产大国都正努力探寻以煤为原材料来替代石油进行生产的新型技术，这其中自然也包括中国。作为煤炭资源储量为世界第三的国家，我国目前解决石油资源稀缺最主要的办法，便是以煤作为一次能源为主，大力发展煤化工工艺，在符合我国能源特点的同时拓宽发展空间。

煤制烯烃工艺是其中具有代表性的新型工艺之一，在我国经过数年的发展后，国内所需烯烃已经逐渐可以自给自足，像这样的新型煤化工工艺还有许多，足以证明将煤作为一次能源的方法切实可行，这种方法不仅利于改善我国环境、调整我国煤炭产业结构，还可以保障我国石油的战略安全。

煤制烯烃工艺（Coal to Olefin）又被称为煤基甲醇制烯烃，主要由煤气化制合成气、合成气制甲醇及甲醇制烯烃三项技术组成，其中前两项技术目前已较为成熟，可以进行规模化的发展^[1]。而最后一项技术，目前世界各国所运用的最典型的工艺主要有两种：一种是由美国UOP/挪威Hydro、ExxonMobil公司开发的MTO（Methanol to Olefin），该技术的主要产物是乙烯和丙烯；另一种则是由德国Lurgi开发的MTP（Methanol to Propylene），其主要产物是丙烯。除此之外，还有以这两种技术为基础所研发的新型工艺，如DMTO、SMTO、FMTP等^[2]。

1.2 课题研究的目的和意义

在生产低碳烯烃的过程中，所涉及到的设备和装置往往存在许多的危险有害因素，如高温、噪声、机械伤害等；与此同时，由于工艺中相关的原料及产物都具有极高的危险性，因此如果管理不当或某个反应设备失控，导致其发生泄露，那么由于它们特殊的化学性质，将导致整个企业出现巨大的经济损失和人员伤亡。也正因如此，新型煤化工工艺被列为危险化工工艺之一^{[3, 4]}。

综上，在本次设计中，对所选的生产工艺进行风险评估与安全设计就显得至关重要，但由于甲醇制烯烃技术发展时间较短，目前这方面的研究内容较少。

1.3 研究思路和技术方法

在本次设计中，本项目将主要针对甲醇制烯烃技术进行设计研究，通过查阅相应的文献资料，选择一种工艺，对其设备进行选型及相关计算。针对上述所设计出的内容，开展消防安全设计工作，同时对该工艺流程进行危险有害因素辨识及风险评估，选择火灾、爆炸危险指数评价法对该工艺进行可靠性和安全性的验证，并提出切实可行的安全技术措施。

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