1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

乙烯是一种无色稍有气味且不溶于水的易燃气体，也是最简单的烯烃，分子式C#8322;H#8324;；而裂解制乙烯则是以气态烃、轻油、重油和原油为原料，在不断加热的高温裂解炉内进行的将大分子物质裂解成乙烯小分子的生产工艺，裂解温度大于800℃，裂解压力为0.2 MPa^[8]。裂解制乙烯最主要的裂解原料是石脑油、乙烷、液化石油气(LPC)，其均为易燃、易爆介质，且乙烯生产操作在高温、高压条件下进行，同时还有深冷操作，在生产过程中物料大部分为气态，操作工艺复杂交叉，生产连续性强，具有较高的火灾、爆炸风险^[5-9]。此外，我国乙烯行业发展势头良好，原料多元化和装置大型化程度进一步提升，从而也提高了发生泄露、腐蚀、火灾和爆炸事故的风险，增加了预防事故发生和及时应对事故的难度，在一定程度上威胁着公民的生命和财产安全^[10]；因此有必要对裂解制乙烯工艺，从生产原料、工艺流程和关键装置等方面进行危险性分析及安全设计，从而有效规避事故的发生。

学者们从不同方面探究了裂解制乙烯生产工艺，分别从裂解原料、裂解工艺和关键设备等维度，并结合企业生产的经济效益、环境保护等因素来综合分析裂解制乙烯的危险性。随着裂解制乙烯原料的多样化，赵文明、詹宜泽等^[6-7]总结了乙烯原料路线多元化发展现状，从储量、价格、产率等角度分析对比了轻柴油、石脑油、乙烷等原料，并根据美国页岩气的大量开采，使得全球乙烷产量快速增长的这一事实，得出了制取乙烯的原材料轻质化已成为全球趋势，乙烷裂解制乙烯项目具有着其原材料洁净、价格低廉、生产成本低、环境友好、乙烯收率高、工艺路线短、设备台数少、运行安全可靠、维护周期短等优势。此外随着裂解工艺的不断优化与创新，李文深等^[4]介绍了烃类热裂解、催化裂解、煤基甲醇制烯烃、从干气中回收乙烯以及生物资源制乙烯等我国工业上生产乙烯的主要技术，重点分析了烃类热裂解的大型化技术，并指出了烃类热裂解工艺已相当成熟，是我国常见的生产方法，而催化热裂解技术可以降低裂解温度，并且能够采用重质原油为原料，尤其适合我国国情，但其安全生产等方面还有待提高。而工艺流程的安全可靠是由生产单元关键设备的安全合理来保障的，1995年，宗经华^[11]从炉膛温度、锅炉压力、可燃性物料的泄漏、管道腐蚀与管线配置等方面分析了八十年代老式鲁姆斯SRT型裂解炉的危险性，得出了关键设备裂解炉的操作维护失控是影响装置安全运行的主要危险因素，并提出预防老式鲁姆斯SRT型裂解炉发生爆炸事故的预防措施，但对新型工艺适用性有待验证；基于目前热裂解制乙烯生产工艺，董尧^[8]总结了乙烯生产工艺流程特点，进行了乙烯生产过程火灾危险性综合评价，得出了工艺流程存在高压设备破裂、易燃易爆气体泄露、明火操作和输送产生静电等潜在危险，并通过危险度综合评价法得出乙烯工艺属于可燃和爆炸危险度较高的工艺；张志梅^[12] 通过试验分析现代化工生产常见的乙烯裂解炉管，着重分析发生腐蚀的原因，发现腐蚀出现在25Cr35NiNb材质入口管下部焊缝位置，多为选择性腐蚀，经推断腐蚀发生原因由熔盐腐蚀造成。为防止腐蚀发生，应控制裂解介质中Na元素与Cl元素含量，改进焊丝材质，做好日常维护等措施；Haghshenas Fatmehsari等^[13-15]则选用乙烯生产装置的辐射线圈管（RSTs）作为研究对象，评估辐射线圈管的理化特性以及探讨其失效机理，并结合扫描式电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）来表征其样品的微观形态特征和化学成分，实验揭示了辐射线圈管蠕变阻力的减小是由于高温过热产生的粗粒碳化层而导致的，此外，辐射线圈管延展性的降低导致微裂纹的扩展和脆性增大，因此钝化是操作周期中的关键过程，并且使用具有较高蠕变和渗碳电阻的材料是必不可少的。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题选用国内外目前最常用的热裂解技术生产乙烯装置，结合裂解工艺原理对工艺流程装置进行辨识，确定每个生产单元装置的作用以及基本物理参数，比如温度、压强、流速等，并综合考虑每个装置的生产规模，确定生产装置的体积尺寸参数以及装置、储罐之间的排列方式与防火间距，并且根据工艺流程装置的火灾危险性综合评价，确定出危险系数较大的关键装置，再结合本质安全化原理对其进行安全设计，降低其危险系数，从而提高整个裂解制乙烯生产工艺的安全性和可靠性；

此外根据工艺流程，结合化学反应原理考虑生产过程中可能发生的主反应与副反应、一次反应和二次反应等，综合辨识出整个工艺流程可能存在与生成的易燃易爆易中毒物质，并结合其理化性质设计相关安全防护措施，降低甚至消除潜在的火灾、爆炸、中毒风险；最后针对安全评价所确定的危险有害因素，提出合理的有效预防措施，完善安全预警机制，降低裂解工艺事故发生的概率，并减小事故所造成的损失。