石化項(xiàng)目概念設(shè)計(jì)應(yīng)用范文

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1健康指數(shù)法(HQI)的概念及計(jì)算方法

1.1健康指數(shù)法HQI計(jì)算步驟在大型連續(xù)性生產(chǎn)的化工裝置中，空氣中的化學(xué)物質(zhì)主要來源為無組織散逸，根據(jù)散逸的化學(xué)物質(zhì)濃度的數(shù)據(jù)計(jì)算出有毒有害物質(zhì)的接觸濃度。在設(shè)計(jì)過程中根據(jù)化工標(biāo)準(zhǔn)模塊，估算有害物質(zhì)的化學(xué)濃度，達(dá)到優(yōu)化工藝的目的。

1.1.1無組織散逸排放估算在概念設(shè)計(jì)階段，工藝流程圖(PFD)還不是特別詳盡，不知道具體的工藝管道和設(shè)備圖紙，可以用基于工藝標(biāo)準(zhǔn)化模塊的方法來預(yù)測無組織排放的濃度和速率。美國環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)收集了各種工藝流散逸的數(shù)據(jù)，諸如蒸汽、輕組分液體和重組分液體等。設(shè)備和管道各模塊無組織散逸的估算見表1。

1.1.2空氣體積流量估算工藝裝置區(qū)內(nèi)空氣體積速率的估算是根據(jù)工藝裝置的尺寸和風(fēng)速得到的。工藝區(qū)域面積的尺寸由預(yù)先估計(jì)的工藝模塊的面積決定。工藝裝置區(qū)內(nèi)所有工藝模塊面積加起來得出工藝區(qū)地面面積的總和，用At表示。

1.2健康指數(shù)法HQI計(jì)算方程健康指數(shù)法的危害指數(shù)是指估計(jì)的化學(xué)品濃度與暴露接觸限值的比值，危害等級(jí)劃分:指數(shù)值小于1，可以接受，指數(shù)值大于1，不可以接受，而且指數(shù)越大危害等級(jí)越高。2)二氯丙醇精餾為了有利于環(huán)化反應(yīng)需要對二氯丙醇進(jìn)行精餾并提高其濃度，去除副反應(yīng)產(chǎn)生的雙甘油及脂等高沸點(diǎn)有機(jī)物并分離反應(yīng)生成的部分水分。為保證分離充分，精餾塔溫度設(shè)定在70～160℃之間，真空壓力。精餾后，水與二氯丙醇將送往冷凝器和傾析器進(jìn)行液相分層。

1.3工藝模塊分析根據(jù)工藝描述和流程，C081/1-2，C581/1-2為RHT’s反應(yīng)釜，C082，C582為共沸塔，C022，2健康指數(shù)(HQI)技術(shù)分析及應(yīng)用本文將概念設(shè)計(jì)階段的甘油法生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷氯化單元的工藝流程作為研究對象，對無組織排放實(shí)施健康指數(shù)HQI技術(shù)推演，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境和保護(hù)人體健康目的，也為以后研發(fā)新技術(shù)是否科學(xué)、合理提供一個(gè)強(qiáng)有力的指標(biāo)。

2健康指數(shù)(HQI)技術(shù)分析及應(yīng)用

2.1HQI技術(shù)分析

氯化單元工藝描述1)氯化反應(yīng)有機(jī)酸催化劑加入甘油，含有催化劑的甘油、氯化氫分別由蒸汽加熱，達(dá)到一定溫度再混合均勻后加入反應(yīng)釜，進(jìn)行數(shù)小時(shí)的氯化反應(yīng)。該一步法包括以下兩個(gè)反應(yīng)步驟，第一步驟為甘油與氯化氫氣體在反應(yīng)生成中間產(chǎn)物兩種單氯丙二醇異構(gòu)體(3-氯-1，2-丙二醇和2-氯-1，3-丙二醇)。C522為閃蒸分離器，C181/C121，C681/C621為有機(jī)分離塔/二氯丙醇分離塔，C184為水洗塔，D081/D082/D083/D084為環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)釜，D075為中和反應(yīng)釜，D182為水洗塔，D283/D285為汽提塔，E181為輕組分蒸餾塔，E182為最終產(chǎn)品蒸餾塔，E281為中間蒸餾塔，E283為緩沖蒸餾塔，E282為重組分蒸餾塔。氯化單元的吸收(1臺(tái))、閃蒸(2臺(tái))、蒸餾(6臺(tái))、反應(yīng)(2臺(tái))工藝單元。氯化單元面積:Ai=1×82+2×72+6×129+2×95=1190m2。

2.2無組織排放量估算在確定工藝單元模塊的基礎(chǔ)上，根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)EPA，1988，Protocolsforgeneratingunit-specificemissionestimatesforequipmentleaksofVOCandVHAP，publicationnumberEPA-450/3-88-070，NorthCarolina，參考其工藝單元模塊無組織排放估算數(shù)據(jù)，無組織排放平均散逸系數(shù)見表2，經(jīng)計(jì)算單個(gè)工藝單元模塊無組織排放量(m)見表3。

2.3氯化單元無組織排放量計(jì)算根據(jù)工藝描述和流程，氯化單元工藝模塊的無組織散逸量計(jì)算如下。F1:總物料0.044HL，HCl(L，20%)占43.9%為0.0193，GLC(HL)占56.1%為0.0247;F2:總物料HCl0.11G，占100%;O2/3:總物料0.156HL，其中HCl占40.9%為0.0638，DCPol占59.1%為0.0922;O3/4:－2)共沸塔C082和C582(單位kg/h):F1:總物料0.036LL，HCl(L，20%)占89.52%為0.03222，GLC(HL)占7.48%為0.00269;F2:－;O2/3:總物料0.025V，其中HCl占87.8%為0.02195，DCPol占7.6%為0.0019，H2占4.6%為0.00115;O3/4:總物料為0.217LL，其中HCl占93%為0.20181，DCPol占7%為0.01519。3)閃蒸分離器C022和C522(單位kg/h):F1:總物料0.046HL，HCl(L，20%)占40.9%為0.0188，DCPol(HL)占59.1%為0.0272;F2:－;O2/3:總物料0.021V，其中HCl占92.9%為0.0195，DCPol占7.1%為0.0015;O3/4:總物料0.165HL，其中HC(L，20%)l占7.88%為0.013，DCPol占92.12%為0.152。4)有機(jī)分離塔/二氯丙醇分離塔C181/121和C681/C621(單位為kg/h):F1:總物料0.021HL，HCl(L，20%)占7.88%為0.0017，DCPol(HL)占92.12%為0.0193;F2:－;O2/3:總物料0.025G，其中HCl占61%為0.01525，DCPol占39%為0.00975;O3/4:總物料0.137HL，其中HC(L，20%)l占68.9%為0.0944，DCPol占31.1%為0.0426。5)水洗塔C184(單位為kg/h):F1:總物料0.024G，HCl(G)占100%為0.024;F2:HCl(L，20%)占68.9%為0.043，DGLC(HL)占31.1%為0.020;O2/3:總物料0.109G，其中HCl占100%為0.109;O3/4:總物料0.134HL，其中HClL，20%)占68.9%為0.0923，DGLC(HL)占31.1%為0.0417。

2.4甘油法無組織排放總量計(jì)算綜述根據(jù)上述計(jì)算，甘油法工藝路線氯化單元的排放的有害物質(zhì)有二氯丙醇、氯化氫氣體、鹽酸等，排放總量詳見表4。2.5空氣體積流量估算工藝裝置區(qū)內(nèi)空氣體積流量的估算是根據(jù)工藝裝置的尺寸和風(fēng)速得到的。工藝區(qū)域面積的尺寸由公式1可得。2.6有害物濃度估算根據(jù)表4，表5，由公式5可得氯化單元裝置區(qū)下風(fēng)向邊緣平均有害物濃度，用C表示。詳見表6。2.7健康指數(shù)估算［7-10］健康指數(shù)來源于危害指數(shù)，它是指化學(xué)品濃度與暴露接觸限值的比值，用HQIi表示。

3分析

3.1工藝模塊分析甘油法工藝單元由氯化單元、環(huán)化單元和精餾單元組成，由于篇幅原因本文只介紹了氯化單元情況，氯化單元有吸收、閃蒸、蒸餾、反應(yīng)工藝模塊，總面積為1190m2。

3.2無組織排放總量計(jì)算及物料毒害性分析甘油法工藝路線氯化單元排放的有害物質(zhì)有二氯丙醇、氯化氫氣體等，總排放速率:甘油13.72mg/s，雙甘油35.25mg/s，二氯丙醇178.74mg/s，氯化氫氣體42.5mg/s;從無組織排放總量計(jì)算和物料毒害性分析看，甘油法的氯化單元工藝流程較為合理，但還需適當(dāng)改進(jìn)。

3.3健康指數(shù)估算分析由計(jì)算可知，甘油法氯化單元工藝路線健康指數(shù)為0.0865，小于1，但可以適當(dāng)改進(jìn)，優(yōu)化工藝。

4結(jié)論

健康指數(shù)HQI的估算是基于無組織排放的估算，它是以美國環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)EPA頒布的有關(guān)工藝模塊標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合工藝描述和物料平衡計(jì)算得到的。它的定量分析結(jié)果有助于設(shè)計(jì)研究人員優(yōu)化工藝路線，用無毒無害的物料替代有毒有害的物料，或從密封材料上加以考慮。從環(huán)境保護(hù)和職業(yè)衛(wèi)生保護(hù)人員健康的角度來講，在概念設(shè)計(jì)階段運(yùn)用健康指數(shù)法顯得尤為重要，不僅可以準(zhǔn)確估算無組織排放的排放量，及時(shí)改進(jìn)工藝路線，而且可以指導(dǎo)企業(yè)重點(diǎn)防范。本論文的主要目的是通過實(shí)際案例的推演，使有毒有害排放物在工程設(shè)計(jì)階段的源頭就得到控制，真正實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。

作者：羅家裕 單位：德希尼布天辰化學(xué)工程有限公司