新型煤化工工艺安全控制设计指导方案

新型煤化工工艺安全控制设计指导方案目录概述11新型煤化工工艺

1.11新型煤化工工艺类型

1.21煤制油（费-托合成油）1211煤制烯姓

1.

2.21煤制二甲醛

1.

2.32煤制乙二醇

1.

2.42煤制甲烷气

1.

2.52煤制甲醇

1.

2.63甲醇制醋酸

1.

2.73新型煤化工工艺关键设备和重点监控单元

1.33新型煤化工工艺的关键设备

1.

3.23新型煤化工工艺的重点监控单元

1.

3.33新型煤化工工艺涉及的主要危险介质

1.44煤气化原料

1.

4.24产品和中间产品

1.

4.34其他

1.

4.44省主要新型煤化工工艺产品目录

1.5XX4危险性分析25固有危险性

2.15火灾危险性

2.

1.15爆炸危险性

2.

1.25中毒危险性

2.

1.35腐蚀及其他危险性

2.

1.45工艺过程的危险性分析

2.26反应过程的危险性

2.

2.16重点监控的工艺参数和控制要求3温度

3.1包括气化炉、合成塔的温度煤气化和煤化工新工艺反应放出的热量如果不能及时的移出，会造成气化炉和合成塔内物料温度升高，压力升高、甚至着火爆炸等严重后果气化炉和合成塔温度的高低除了与物料的反应热有关外，还与原料的进料温度有关，因此应对气化炉、合成塔温度、合成气进出、口温度、外取热器温度等进行监控压力

3.2包括气化炉、合成塔和涉及合成气设备的压力煤气化、煤化工新工艺和涉及合成气设备压力失控，超过设备设计压力，造成物料泄漏或合成塔爆炸的危险，因此，应监控气化炉、合成塔外取热器压力和涉及合成气设备的压力液位（或重量）

3.3用到外取热器的煤化工新工艺，外取热器的液位低时，会造成合成塔的温度升高，压力升高，引起严重后果产品储罐应根据储罐内物料性质和储存条件，设置储罐的最高储存上限，以免由于温度、压力等因素的变化造成泄漏反应投料速度与物料配比

3.4由于新型煤化工工艺是放热反应，投料速度决定反应放热速度，如果投料速度过快，反应热不能及时移出，就有可能造成超温超压，发生泄漏或爆炸事故，因此，对原料的温度、压力与流量应进行监控任何反应都是在一定的配比下进行，一方面考虑产品质量，另一方面为了操作的安全，此时就应对物料的配比进行控制其他

3.5有些煤化工新工艺的反应，对比，比，醇比，用、H2/CO N0/02NO/含量等也要进行监控H SC022推荐的安全控制方案4各工艺参数的控制方式

4.1新型煤化工工艺的温度、压力、液位、反应投料速度与物料配比等重点监控工艺参数的控制方式见附表20工艺系统控制方式

4.2基本监控要求

4.

2.1新型煤化工工艺的生产装置设置的自动控制系统应达到重点监管危险化工工艺目录中有关安全控制的基本要求，重点监控工艺参数应传送至控制室集中显示，并按照宜采用的控制方式设置相应的联锁自动控制系统应具备远程调节、信息存储、连续记录、超限报警、联锁切断、紧急停车等功能记录的电子数据的保存时间不少于天30基本控制要求

4.

2.2煤气化工艺安全控制基本要求中涉及反应温度、压力报警及联锁的自

4.

2.

2.1动控制方式至少满足下列要求（）气化炉煤浆（煤粉）和氧进料管线上设置流量计和调节阀，通过1流量调节，控制氧煤配料比；气化炉设置温度、压力、液位检测及报警,且液位低低联锁关闭气化炉阀，锁斗停止运行；气化炉冷媒管道设置温度、XX压差、流量检测及报警，控制气化炉的温度（）煤气化合成以下任一因素（信号）发生，即可启动安全停车联锁2煤浆（煤粉）流量低低限；氧气流量低低限；氧煤比高高限；气化炉液位低低限；气化炉出口合成气温度高高限；烧嘴冷却水进口流量低低、进口压力高高、出口温度高高，三取二；烧嘴冷却水泵出口压力低低限；汽包液位低低限；高压煤浆泵或者煤粉输送风机故障；氧气放空阀、切断阀异常；电源停电以上联锁任一信号输入，启动安全停车，系统可执行以下操作气化炉氧气流量调节阀关闭、氧气截止阀关闭、随即关闭煤浆（煤粉）切断阀、随即打开煤浆（煤粉）管线氮吹阀、氧气管线氮吹扫阀打开、高压煤浆泵或者煤粉输送风机停止煤化工新工艺安全控制基本要求中涉及反应温度、压力报警及联锁的自动控制方式至少满足下列要求（）合成塔应设紧急停车系统、安全泄放系统合成塔宜设进料流量自1动控制阀，通过改变进料流量调节反应温度合成塔应设温度高高（或压力高高）报警并启动联锁；当反应过程中使用外取热器时，外取热蒸汽包液位与合成塔进料系统设立联锁关系一旦发生异常工况启动联锁，紧急切断所有进料，打开紧急泄放系统，打开事故蒸汽阀或氮气阀，迅速置换合成塔内物料，并将合成塔进行冷却、降温（）煤化工新工艺安全控制基本要求的涉及反应物料配比比、2（CO/H2比；醇比；氏、）等报警及联锁的安全控制方式，应同时N0/0NO/H SCO222满足《重点监管危险化工工艺目录》中的要求，并根据设计方案或分HAZOP析报告设置相应联锁系统其他

4.

2.

2.3（）反应过程中需要通过外取热器或者辅助控制反应温度的，应当设1置自动控制回路，实现反应温度升高时自动调节外取热器压力新型煤化工工艺安全控制基本要求的涉及反应物料配比、进料压缩机2停机等报警及联锁的安全控制方式，应同时满足《重点监管危险化工工艺目录》中的要求，并根据设计方案或分析报告设置相应联锁系统HAZOP在组分测量仪表条件满足时，宜加装反应尾气在线分析仪表，并将其3分析结果远传至控制室设计时，应结合具体的工艺机理，合理的设置控制方案，避免出现因4控制回路间密切相关、互相影响导致工艺参数无法控制的情况，控制措施中相互关联不允许发生耦合控制煤气化反应区域设置视频监控系统，可燃、有毒气体检测报警系统5根据反应安全风险评估结果，制定相应的控制措施

4.3所有涉及硝化、氯化、氟化、重氮化、过氧化工艺的化工生产装置按照《关于加强精细化工反应安全风险评估工作的实施方案》安监总管三2017号要求必须完成反应安全风险评估，并综合反应安全风险评估结果，考虑1不同的工艺危险程度，设置相应的控制措施，新型煤化工工艺宜参照执行仪表系统选用原则

4.4基本过程控制系统选用原则

4.

4.1BPCS基本过程控制系统宜首选系统；1BPCS DCS基本过程控制系统的、通信、电源等模块应冗余设置2CPU生产过程中的重点工艺参数监控回路的、点应冗余配3AL AODL DO置，且相同仪表位号的、、、点应配置在不同的卡件上AI AODI DO在控制室内加装紧急停车按钮，确保现场出现紧急情况如合成气泄4漏、重要设备损坏等时，操作人员可在控制室内切断原料进料、紧急泄放系统和吸收中和系统等的报警及联锁的设计应满足《信号报警及联锁系统设计规范》BPCS之要求HG/T20511安全仪表系统选用原则

4.

4.2针对具体的新型煤化工工艺，依据反应安全风险评估结果、危险和可操作性分析、分析确定相关各安全仪表功能的安全完整性HAZOP LOPASIF等级通过分析，安全仪表功能的安全完整性等级SILo LOPASIF SIL1时，应配置独立于系统之外的安全仪表系统的宜与合并DCS SIS,W1DCS设置考虑仪表的安全性和可用性，测量仪表宜三取二安全仪表系统的逻辑控制器硬件要求、测量仪表独立性和冗余性、最终元件独立性和冗余性等技术要求，须符合《石油化工安全仪表系统设计规范》规范要求GB/T50770安全仪表系统在投入运行之前，应进行等级的验证，验证合格方能SIL投入运行气体检测报警系统选用原则

4.

4.3GDS工艺的原料、中间产品及产品大多为有毒、易燃易爆物品，装置应按《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》设置GB/T50493危险和可操作性分析2226重点监控的工艺参数和控制要求37温度

3.17压力

3.27液位（或重量）

3.37反应投料速度与物料配比

3.47其他

3.58推荐的安全控制方案49各工艺参数的控制方式

4.19工艺系统控制方式

4.29基本监控要求

4.

2.19基本控制要求

4.

2.29根据反应安全风险评估结果，制定相应的控制措施

4.311仪表系统选用原则

4.411基本过程控制系统（）选用原则

4.

4.1BPCS11安全仪表系统选用原则

4.

4.212气体检测报警系统（）选用原则443GDS12其他安全设施

4.513通用设计要求514收集产品工艺资料

5.114确定改造范围

5.214仪表设备选型

5.315提交方案

5.415与建设方技术交底，提交改造图纸，签署设计变更

5.515典型工艺安全控制系统改造设计方案616工艺简述

6.116煤气化工序

6.

1.116甲醇合成工序

6.

1.216装置新型煤化工工艺危险性分析

6.217固有危险性

6.

2.117工艺过程的危险性

6.

2.217装置新型煤化工工艺控制方案综述

6.318煤气化工序

6.

3.118甲醇合成工序

6.

3.220新型煤化工工艺安全控制系统设计指导方案附表、附图721省主要新型煤化工工艺产品目录（附表）

7.1XX121新型煤化工工艺重点监控参数的控制方式（附表）

7.2221企业需提交的设计资料清单（附表）

7.3321某企业新型煤化工工艺控制、报警、联锁一览表（附表）

7.4421某企业新型煤化工工艺管道与仪表流程图（附图）

7.5121附表省主要新型煤化工工艺产品目录1XX22附表新型煤化工工艺重点监控参数的控制方式223附表企业需提交的设计资料清单325附表某企业新型煤化工工艺控制、报警、联锁一览表426附图某企业新型煤化工工艺管道与仪表流程图131概述1新型煤化工工艺

1.1以煤为原料，经化学加工使煤直接或者间接转化为气体、液体和固体燃料、化工原料或化学品的工艺过程新型煤化工工艺类型

1.2新型煤化工工艺类型主要包括煤制油（费-托合成油）、煤制烯燃（甲醇制烯燃）、煤制二甲醴、煤制乙二醇（粗煤气制乙二醇）、煤制甲烷气（煤气甲烷化）、煤制甲醇、甲醇制醋酸等工艺煤制油（费-托合成油）

1.

2.1煤制油的工艺可以分为三个部分煤气化、（费托）合成和油品炼F-T制煤气化是将煤进行不完全燃烧转变成为粗煤气然后由粗煤气（C0+H2）,进行合成，生成碳氢化合物，其中石蜡的含量比较大，然后进行炼制和F-T分离煤制油工艺是气化、空分、激冷、部分变换、脱硫脱碳、合成油、油F-T品精制工序的组合煤制烯燃煤制烯燃的工艺可以分为三个部分煤气化、粗煤气制甲醇和甲醇制烯煌煤与来自空分单元的纯氧在气化炉中发生反应生成粗煤气，粗煤气经CO变换后进入气体净化单元，脱除其中的和等气体，净化后的合成气，H2s CO2进入甲醇合成单元生产甲醇在甲醇制烯燃装置中发生如下转化反应2cH30H-C2H4+2H2O3cH30H-C3H6+3H2O生成富含低碳烯燃的混合气体，进入烯燃分离单元，分离出主要产品乙烯、丙烯以及副产物和等C4C5煤制二甲醴

1.

2.3煤制二甲醛的工艺分为三个部分煤气化、合成气制甲醇和甲醇制二甲醛煤气化、合成气制甲醇上节已表述，甲醇制二甲醛采用的是甲醇气相催化脱水工艺，即在反应温度为、催化剂的作用下，甲醇发生脱水250〜330C反应，生成二甲醛和水2cH3OH—CH30cH3+H2O煤制乙二醇

1.

2.4以煤气化制取合成气，催化偶联合成草酸二甲酯，再加氢生成乙二CO醇，此法称为合成气间接合成乙二醇一2CO+1/2O2+2CH30H COOCH32+H2O一COOCH32+4H2CH2OH2+2CH3OH煤制甲烷气

1.

2.5煤经煤气化生产出合成气，然后合成甲烷的过程称为煤制天然气甲烷化技术是煤制天然气的关键环节，一氧化碳和氢气在一定的温度、压力和催化剂作用下合成甲烷其化学方程式如下C0+3H2-CH4+H2O煤制甲醇

1.

2.6煤制甲醇工艺技术主要是以煤和空分装置提供的氧气为原料，在气化炉内进行气化反应生成粗煤气，粗煤气经变换、净化后，得到纯净的和CO HO2和采用低压甲醇合成工艺生成粗甲醇，粗甲醇精制后，得到精甲醇CO H2甲醇合成反应CO+2H2-CH30H甲醇制醋酸

1.

2.7醋酸合成采用甲醇低压堤基化技术，即甲醇和一氧化碳在一定温度、压力下，采用锯-碘催化剂反应生成醋酸CH3OH+CO—CH3COOH新型煤化工工艺关键设备和重点监控单元

1.3新型煤化工工艺的关键设备

1.

3.1新型煤化工工艺的关键设备是煤气化炉、合成塔新型煤化工工艺的重点监控单元

1.

3.2新型煤化工工艺的重点监控单元为煤气化和煤化工新工艺单元煤气化重点监控气化炉温度和压力；进料介质温度、压力与流量；氧煤比；进料管线与气化炉压差；烧嘴冷却水流量和温度；反应段蒸汽产量;粗煤气中二氧化碳含量；粗煤气冷却器出口温度；气化炉环形空间温度；激冷水流量、温度等煤化工新工艺单元重点监控反应器温度、压力、液位；反应物料的比例；进料介质温度、压力与流量；外取热器蒸汽温度与压力；风压、风温;压降；烟气压力与温度；比、比、醇比；、H/CO N0/02NO/H2H SC0222含量等新型煤化工工艺涉及的主要危险介质

1.4煤气化原料

1.

4.1煤粉制备或者输送过程中，煤粉泄漏，如遇明火或者其它火源，可引起煤粉燃烧或爆炸产品和中间产品

1.

4.2煤气化单元生产过程中接触到的物料大部分具有易燃易爆性，如氢气、一氧化碳、硫化氢、甲烷、氧气、氨等易燃气体；甲醇等易燃液体一旦发生泄漏或其他事故，很容易在空气中形成爆炸性混合物煤气化单元生产过程中接触的物料大部分有毒，如一氧化碳、硫化氢、甲醇、氨等煤化工新工艺单元生产过程中涉及的甲烷、乙烯、丙烯、二甲醛等易燃气体；甲醇、油、醋酸等易燃液体，具有爆炸性醋酸等具有很强的腐蚀性，蒸汽对眼和鼻有刺激性作用其他

1.

4.3新型煤化工工艺常用的催化剂大多为重金属盐类，在制造和使用过程中如使用不当，易造成重金属中毒，同时废弃的催化剂如处理不当，易造成环境污染省主要新型煤化工工艺产品目录

1.5XX省主要的新型煤化工工艺有煤制甲醇、甲醇制醋酸、煤制乙二醇、XX煤制烯烧、煤制天然气、煤制二甲醛等危险性分析2新型煤化工工艺多数反应速度快，放热量大，容易造成反应失控反应过程多为高温、高压过程，易发生工艺介质泄漏，引发火灾、爆炸和一氧化碳中毒事故反应过程所涉及的物料大多具有易燃易爆、毒性、腐蚀性，一旦泄漏危险性较大固有危险性

2.1固有危险性是指新型煤化工工艺过程中的原料、产品、中间产品等本身具有的危险有害特性火灾危险性

2.

1.1新型煤化工工艺涉及的原料、产品、中间产品等具有易燃性，如氢气、甲烷、乙烯、丙烯、二甲醛、一氧化碳、氨等甲、乙类易燃易爆气体；甲醇、油、醋酸等甲、乙类易燃液体爆炸危险性

2.

1.2新型煤化工工艺涉及的原料、产品、中间产品等具有爆炸性，氢气、甲烷、乙烯、丙烯、二甲醛、硫化氢、一氧化碳、氨等易燃易爆气体；甲醇、油、醋酸等易燃液体的蒸汽；煤粉等易燃固体，与空气混合容易形成爆炸性混合物，遇热源或明火有爆炸危险中毒危险性

2.

1.3新型煤化工工艺涉及的原料、产品、中间产品等具有毒性，硫化氢为剧毒物质，一氧化碳为高毒物质，氨为中等毒物质，甲醇为低毒物质腐蚀及其他危险性

2.

1.4工艺过程的危险性分析

2.2新型煤化工工艺是一个放热过程，涉及的原料、中间产品多为易燃易爆、有毒、强腐蚀物质，因此在反应和原料的储存过程中存在诸多不安全因素反应过程的危险性

2.

2.1新型煤化工工艺多数反应速度快，放热量大，容易造成反应失控反应过程多为高温、高压过程，易发生工艺介质泄漏，引发火灾、爆炸和一氧化碳中毒事故反应过程所涉及的物料大多具有易燃易爆、毒性、腐蚀性，一旦泄漏危险性较大控制原料的进料量和进料速度、正确计量各种原料的投料比及投料顺序、及时将反应热移出等，均有利于反应过程的平稳运行危险和可操作性分析

2.

2.2针对具体的新型煤化工工艺，应在基础设计阶段开展危险和可操作性分析及预先危险分析或事故树分析等定性、定量风险评价HAZOP,PHA ETA方法，对整个工艺过程的危险性进行分析。