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摘 要

丙酮安全生产对国民经济稳健发展具有重要作用。对本文以异丙苯法制取丙酮工艺出发，分析了生产系统中工艺及相关装置存在的危险性，运用安全系统工程方法和原理对异丙苯法制备丙酮的有害因素进行合理辨识，明确丙酮生产系统可能导致的事故类型。通过使用DOW化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法、危险性可操作研究法（HAZOP）等方法等对扬子石化以异丙苯工艺年产12万吨丙酮项目进行定性、定量分析。同时综合考量工艺各过程危险性，根据分析结果和进行补偿措施前后系数的变化对丙酮生产过程中工艺操作、设备设计、辅助设施等确定了适当、合理的相关安全补偿措施。在得出丙酮精制单元为本项目最需要关注的重点单元后，用Aspen Plus对精制塔回流比等进行合理设计，运用ALOHA软件对精制塔泄漏进行模拟分析，对精制塔辅助以SIS系统联控设计，并提出安全对策和建议以保障丙酮生产安全。

关键词：异丙苯法工艺、丙酮、危险性分析、安全设计

Danger analysis and safety design of acetone production

Abstract

The safe production of acetone plays a vital role in the steady development of the national economy. Based on the preparation of acetone by the cumene method, this paper analyzes the dangers of the process and related devices in the production system, and uses the safety system engineering methods and principles to reasonably identify the harmful factors of acetone prepared by the cumene method and clarify the acetone production Types of accidents that the system may cause. Through the use of DOW Chemical Company's fire and explosion risk index evaluation method, Hazard Operational Research Method and other methods, qualitative and quantitative analysis was conducted on the Yangtze Petrochemical's annual production of 120,000 tons of acetone with the cumene process. At the same time, comprehensive consideration is given to the risk of each process of the process. Based on the analysis results and the changes in coefficients before and after the compensation measures, appropriate and reasonable safety compensation measures are determined for the process operation, equipment design, and auxiliary facilities in the acetone production process. After deriving that the acetone refining unit is the most important unit that needs the most attention, the Aspen Plus is used to rationally design the recirculation ratio of the refining tower, and the ALOHA software is used to simulate and analyze the refining tower leakage. Safety Instrumented System Design, and put forward safety countermeasures and suggestions to ensure the safety of acetone production.

Key Words: Cumene process, Acetone, Risk analysis, Safety design

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 丙酮的市场分析 2

1.2.1 丙酮的国内市场现状 2

1.2.2 丙酮的世界市场现状 3

1.2.3丙酮市场预测分析 4

1.2.4 研究现状分析 5

1.3 异丙苯法生产丙酮工艺概述 5

1.3.1 生产异丙苯机理 5

1.3.2异丙苯法生产丙酮机理 6

第二章 工艺及评价方法介绍 10

2.1选取生产工艺概述 10

2.1.1 Sunoco/UOP 工艺 10

2.1.2 ILLA工艺技术 10

2.1.3 KBR工艺技术 11

2.1.4 项目工艺选取 12

2.2 安全评价方法概述 12

2.3 评价单元划分 13

2.4 选择评价方法 13

2.4.1评价方法介绍 13

2.4.1.2危险性分析与可操作性研究法（HAZOP） 13

2.4.2各单元评价方法 14

第三章 危险性分析及安全评价 15

3.1主要危险、有害物质分析 15

3.1.1主要危险、有害物质辨识 15

3.1.2主要危险、有害物质说明 15

3.2工艺中危险、有害因素分析 15

3.3实际生产中危险、有害因素分析 16

3.4自然条件的危险有害因素 17

3.5重大危险源辨识 17

3.5.1危险源辨识依据 17

3.5.2辨识指标 17

3.5.3本项目重大危险源 18

3.6安全检查表法评价 19

3.7危险性分析与可操作性研究评价 20

3.7.1 节点划分 20

3.7.2单元评价 22

3.8 道化学（DOW）公司火灾、爆炸危险指数评价法 23

3.8.1计算火灾、爆炸危险指数(F＆EI) 23

3.8.2确定火灾、爆炸危险指数(F＆EI) 25

3.8.3确定火灾、爆炸事故时相关暴露区域及半径 25

3.8.4基本最大可能财产损失的确定 26

3.8.5确定安全措施补偿系数 26

3.8.6安全补偿后各单元情况 27

3.8.7评价结果分析 28

3.9ALOHA泄漏模拟分析 28

第四章 安全设计 30

4.1厂区消防布置 30

4.2 消防设备 30

4.3消防系统 31

4.3.1火灾报警系统 31

4.3.2高压消防给水系统 31

4.3.3消防水池计算 31

4.3.4消防用水 32

4.4精制塔安全设计 32

4.4.1丙酮精制塔优化 32

4.4.2丙酮精制塔SIS设计 33

4.4.3分隔壁精馏塔 34

4.4.4精制塔控制方案 35

第五章 安全措施及建议 36

5.1 综述 36

5.2 场地布置措施及建议 36

5.3 工艺及设备措施及建议 36

5.4安全管理措施及建议 37

5.5补充措施 37

第六章 结论及展望 38

6.1主要结论 38

6.2展望 38

参考文献 40

致谢 42

第一章 绪论

1.1 研究背景

丙酮作为重要的有机酮类产品，其下游应用领域的发展迅猛且前景广阔，产业链发达，主要用途有：①是制造醋酐、双丙酮醇等的重要原料；②可用于合成聚碳酸酯、环氧树脂等；③用于洗涤的溶剂等，丙酮生产在国民经济发展中占有重要地位，和大众日常生活息息相关。

起初丙酮通过乙酸钙热分解制取获得，后来在国内外逐渐开始以发酵法、丙烯氧化法、异丙醇脱氢法合成丙酮，这些方法因技术不成熟、经济效益低等原因缺陷而未能大规模应用，而异丙苯法生产丙酮出于制造成本较低且产品具备高附加值（可同时联产苯酚和丙酮）的原因开始成为国内外的热点。同时伴随着异丙苯法工艺的改良发展，其相关装置大量投产，异丙苯法已然成为当今世界应用最普遍的合成丙酮的工艺方法。因此针对异丙苯法丙酮连续生产进行危险性分析及安全设计，对异丙苯法生产丙酮的化工工艺对丙酮生产工艺整体进行合理分析、合理布局就是当前丙酮生产的重中之重。

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