乙烯环氧化反应器飞温致灾机理及预防研究

发布时间：2017-03-31 10:00

  本文关键词：乙烯环氧化反应器飞温致灾机理及预防研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在环氧乙烷/乙二醇装置中,乙烯环氧化反应器是装置氧化反应单元的重要设备。由于高温高压的极端操作环境和潜在风险因素的复杂耦合作用,在参数波动影响下反应器容易处于异常工况,发生飞温事故,后果损失严重。为了研究反应器飞温致灾机理,预防飞温事故发生,本文首先利用HAZOP分析对反应器运行过程的潜在风险因素进行辨识,分析影响反应运行状态的操作参数；然后利用FLUENT软件进行反应器运行过程的动态模拟,监测反应器内组分分布和温度分布随时间的变化,在此基础上分析操作参数波动对反应器热平衡状态和运行效果的影响,研究飞温致灾机理；最后,结合风险分析结果、参数波动影响研究和工艺安全管理,构建飞温事故预防信息指导系统,为预防飞温事故发生提供依据。主要内容如下：(1)用HAZOP分析方法辨识和分析了影响反应器飞温事故的潜在风险因素,以反应器床层温度过高为偏差,分析引起这一偏差的风险原因、后果及对应的安全措施和建议措施,评估各个风险因素的风险等级,确定了生产过程中需要重点关注的操作参数。(2)利用FLUENT软件进行反应器正常操作下运行过程的非稳态模拟,在此基础上选取操作参数7因素、6变量进行单因素影响试验,分析参数波动对反应器热平衡状态和运行效果的影响,并结合反应器高温报警和生产运行效率,确定了各参数的操作敏感区域和适宜操作范围。分析结果认为：较高的乙烯浓度、氧气浓度、进料流量、进料温度、汽包温度、操作压力和较小的孔隙率对床层温度和反应速率具有提升作用；其中乙烯浓度、氧气浓度、汽包温度和孔隙率对飞温事故发生具有重要影响,是需要重点监控的操作参数；进料流量、进料温度和操作压力对飞温事故发生的影响作用有限。(3)以HAZOP分析中的节点单元、设备及偏差为对象,依据HAZOP风险分析结果和参数波动影响研究,结合装置工艺安全资料分类管理,构建了乙烯环氧化反应器飞温事故预防信息指导系统。监控、预测并分析参数波动可能出现的异常工况和后果,实现工艺技术资料快速定位和查阅,辅助应急决策,为预防反应器飞温事故的发生提供信息指导。本文依据乙烯环氧化反应器风险分析、参数波动影响模拟和工艺安全管理,研究反应器飞温事故发生原因,构建事故预防信息指导系统,为反应器飞温事故预测、预警和保障设备安全高效运行提供技术依据。
【关键词】：乙烯环氧化反应器 飞温 HAZOP分析 FLUENT 参数敏感性 工艺安全管理
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ052;TQ086
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 课题来源15
• 1.2 课题研究背景和意义15-17
• 1.3 国内外研究现状17-21
• 1.3.1 乙烯环氧化反应器风险分析方法17-18
• 1.3.2 烯环氧化反应器飞温机理研究进展18-19
• 1.3.3 乙烯环氧化反应器数值模拟研究概况19-20
• 1.3.4 事故预防信息指导系统研究现状20-21
• 1.4 课题主要研究内容21-23
• 第二章 乙烯环氧化反应器飞温风险分析23-29
• 2.1 装置工艺流程23-24
• 2.2 HAZOP分析方法24-26
• 2.2.1 HAZOP分析方法概述24-25
• 2.2.2 HAZOP分析步骤25
• 2.2.3 HAZOP风险评估25-26
• 2.3 烯环氧化反应器飞温HAZOP分析26-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 乙烯环氧化反应器运行过程模拟29-47
• 3.1 乙烯环氧化反应器模型建立29-37
• 3.1.1 FLUENT数值计算方法29-31
• 3.1.2 反应器模型确定31-36
• 3.1.3 反应器控制方程36-37
• 3.2 乙烯环氧化反应器模拟求解37-40
• 3.2.1 反应器物理模型建立及网格划分38
• 3.2.2 反应器模拟求解设置38-40
• 3.3 烯环氧化反应器运行过程模拟结果分析40-45
• 3.4 实验数据验证45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 乙烯环氧化反应器飞温参数敏感性分析47-67
• 4.1 乙烯环氧化反应器工艺参数及偏差选取47-48
• 4.2 参数波动对反应器飞温的敏感性分析48-63
• 4.2.1 物料组分浓度对反应器飞温的参数敏感性分析48-53
• 4.2.2 进料流量对反应器飞温的参数敏感性分析53-55
• 4.2.3 进料温度对反应器飞温的参数敏感性分析55-57
• 4.2.4 汽包温度对反应器飞温的参数敏感性分析57-59
• 4.2.5 操作压力对反应器飞温的参数敏感性分析59-61
• 4.2.6 催化剂装填方式对反应器飞温的参数敏感性分析61-63
• 4.3 参数波动对反应器飞温影响综合分析63-64
• 4.4 本章小结64-67
• 第五章 乙烯环氧化反应器飞温事故预防信息指导系统67-77
• 5.1 事故预防信息指导系统构建方法67-68
• 5.2 事故预防信息指导系统的组成68-73
• 5.2.1 设备设计参数及运行参数监控68-69
• 5.2.2 参数波动影响作用69-70
• 5.2.3 设备所在节点工艺流程70
• 5.2.4 HAZOP分析报告70-71
• 5.2.5 工艺安全资料分类管理71-73
• 5.3 反应器飞温事故预防信息指导系统的构建73-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第六章 结论及展望77-79
• 6.1 结论77-78
• 6.2 问题与展望78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 研究成果及发表的学术论文85-87
• 作者和导师简介87-88
• 附件88-89

【参考文献】

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