乙烯是石油化工生产的重要基本原料之一，广泛应用于合成纤维、合成橡胶、塑料的生产，乙烯的产量代表着一个国家石油化工发展的水平。我国已建成了一批大型乙烯生产企业，还有大量生产乙烯的中小型企业遍布全国各地。乙烯的发展不仅推动了石油化学工业的发展，在整个国民经济中也起着日益重要的作用。然而，乙烯生产具有较大火灾、爆炸危险性，生产操作在高温压力条件下进行，并且还有深冷操作，生产过程中物料多是气态，装置复杂，连续性强。因此，做好防火防爆工作极为重要。 

　　一、生产工艺流程

　　乙烯生产（兼生产丙烯）的工艺流程如图1所示。

　　乙烯生产是以气态烃、轻油、重油和原油为原料，在不断加热的高温裂解炉内进行，裂解温度大于800℃，压力为0.2MPa。为了抑制二次反应，提高烯烃收率，用急冷方式中止反应，并采用一定比例的水蒸气来烯释烃的分压和减轻裂解过程的结焦。

　　裂解产生的裂解气为多组分混合气，经分离后可获得高纯度的产品。分离前，先将裂解气经多段压缩至3.0~4.0MPa，再经碱洗除硫化氢、二氧化碳等酸性气体，分子筛干燥脱除水分，加氢脱炔，然后在-30~-165℃超低温下冷却冷凝，再送入精馏塔精馏，最后得到乙烯、丙烯等产品。

 　　二、工艺火险分析

 1 设备、管线、阀门泄漏是致灾的重要原因

　　乙烯厂内常备有大量液化气原料，裂解气也多以液态储存。储槽有一定压力，如槽体有不严密处，物料将会泄漏散发出来，遇明火而爆炸燃烧。

　　设备或阀门破裂造成高温原料和裂解气的泄漏是致灾的重要因素。例如某化学公司的裂解装置曾因泄漏而喷出乙烯形成的云雾，仅30秒后即发生爆炸，2~3分钟后又引起第二次爆炸，形成巨大的球形火焰，破坏了管道和设备，爆炸力相当于数吨TNT炸药，损失严重。

　　2 高温裂解气火灾危险

　　高温裂解气，若遇生产过程中停水、水压不足，或误操作导致气体压力高于水气压而冷却不下来，会烧坏设备而引起火灾。

　　裂解反应温度远远高于物料的自燃点，一旦泄漏，便会立即发生自燃。

　　3 管式裂解炉易产生结焦

　　裂解过程中，由于二次反应，在裂解炉管管内壁上和急冷换热器的管内壁上结焦，随着裂解的进行，焦的积累不断增加，影响管壁的导热性能，造成局部过热，烧坏设备，甚至堵塞炉管，引起事故。

　　4 高压分离系统有爆炸危险

　　分离操作在压力下进行。若设备材质有缺陷、误操作造成负压或超压；或压缩机冷却不够、润滑不良；或管线、设备因腐蚀穿孔、裂缝，引发设备爆炸或泄漏物料着火。

　　5 深冷分离易发生冻堵

　　深冷分离在超低温下进行。若原料气或设备系统残留水分，深冷系统设备就会发生冻堵胀裂而引起爆炸着火。例如1990年12月，大庆乙烯裂解炉516^#冷箱因此焊缝裂开，导致可燃气大量泄漏；幸亏发现及时，采用氮气和水蒸气掩护烯释，才避免了一起重大火灾、爆炸事故。

　　6 加氢过程火险性较大

　　加氢过程是为了脱去炔烃而对乙炔、碳三、汽油物料进行加氢气的过程。氢气为易燃易爆气体，火险性较大。加氢反应器，如果操作不当，氢/炔比失调，会导致温度急剧升高，从而造成催化剂结焦失活，反应器壁出现热蠕变破裂，物料会发生泄漏着火甚至爆炸。

　　7 工艺流程中存在着引火源

　　裂解炉为明火设备。装置中泄漏的易燃易爆气体，遇裂解炉火源爆炸的事故屡有发生。裂解炉点火时，如扫膛不清，炉膛内积存的爆炸性混合气体，就有发生爆炸的可能。

　　三、道氏火灾爆炸指数评价

　　乙烯生产原料或产物均为易积累静电的电介质，其在设备系统内流动过程中，特别在加压输送时，易产生和积累静电，潜伏着静电火灾危险性。

　　道氏指数评价是根据生产工艺中的物料种类、数量、设备操作条件等数据，以量化的方法对装置的工艺单元潜在的火灾爆炸危险性进行分析，其分析与计算模式如图2所示。

图2 道氏火灾爆炸指数评价分析计算模式

　　1 工艺单元划分

　　由于评价时只选择对工艺有严重影响的单元进行评价，因此选取30万t/a乙烯装置中危险性较大的裂解炉、脱甲烷塔、裂解气压缩、加氢反应器、乙烯成品罐5个单元进行评价。

　　以裂解炉为例，评价的基础数据如下：裂解气主要成分乙烯，每10分钟裂解炉的流量3833kg，乙烯沸点-103.71℃，爆炸极限2.7%~36%，NR=2，NH=1，燃烧热HC=45.86kJ/dg，裂解炉压力为0.1MPa。

　　2 火灾爆炸危险性评价

　　按道氏火灾爆炸指数评价程序，根据单元物质系数MF、工艺条件（一般工艺危险系数F₁和特殊工艺危险系数F₂），通过一系列计算得出单元工艺危险系数F₃（F₃=F₁×F₂），火灾爆炸指数F&EI（F&EI=MF×F₃）。根据目前装置所采取的安全措施确定工艺补偿系数C₁，物质补偿系数C₂，防火措施补偿系数C₃，计算安全补偿系数C（C=C₁×C₂×C₃），经过安全补偿后的火灾爆炸指数F&EI×C，确定危险程度，危害半径R（R=0.256×F&EIm），危害系数DF（查单元危害系数计算图）。

　　30万t/a乙烯装置中裂解炉、脱甲烷塔、裂解气压缩、加氢反应器、乙烯成品罐5个单元火灾爆炸系数、安全补偿系数的选取，单元火灾爆炸危险程度的确定详见表1、表2、表3。

表1 30万吨乙烯装置各单元火灾爆炸指数（F&EI）表

表2 30万t/a乙烯装置各单元安全措施补偿系数表

表3 30万t/a乙烯装置各评价单元危险程度汇总表

　　四、防火防爆措施探讨

　　1 加强危险单元的重点控制

　　从道化学火灾爆炸指数评价结果看，乙烯装置各单元危险性最大的是乙烯成品罐区和裂解气压缩，脱甲烷塔次之，裂解炉和加氢反应器再次之。应对危险性较大的单元进行重点安全控制，组织专业人员编制事故树，增加对重点单元危险性控制的技术含量，严格按照预先制定的安全检查表进行检查。

　　2 完备安全装置和防火设施

　　由于乙烯生产装置使用的物料都是易燃易爆物质，而且物料量大，危险程度均在非常大、很大范围。但设计中采用了较多的安全装置和防火设施进行补偿，使实际危险性等级下降1~2级。这明显地告诉我们，在生产实践中必须十分重视安全装置的完好率和投用率。如果不能保证安全装备的完好率和投用率，装置的危险等级仍会回升。

　　3 设置防火分隔

　　道氏法评价只考虑了系统固有的危险，对生产中系统间的相互影响因素考虑较少，实际上装置的连续性强，一旦发生事故，整个厂都要受到影响。在容易发生火灾爆炸的裂解、压缩、加氢厂房四周设有钢筋混凝土的防爆墙，使它们与其它部分隔离，保证人身和设备的安全。在高温设备或明火裂解炉连接的管线上应安装阻火器或水封，阻止火势蔓延扩大。在不同压力的管道或设备之间安装逆止阀，防止高压系统的气体或液体窜入低压系统引起爆炸。

　　4 加强安全管理和教育

　　在道氏法的工艺控制系数补偿中，只考虑了理想状态，即每个职工都能完全掌握且毫无偏差地进行操作。实际上这和管理水平、职工个人安全行为有关，管理水平好，职工素质高，则系数降低；否则系数升高，有时甚至会使火灾爆炸指数增加到最大值。所以，应加强管理和教育，加大培训和考核力度，全面提高技术素质及操作水平，使干部职工能真正熟练掌握操作规程及防火预案，明确装置危险部位及事故预防、处理办法。