摘 要

随着我国工业化率的不断上升，氢能作为一种清洁能源在工业中被广泛使用。目前随着天然气价格的上涨和环保要求的逐渐提高，甲醇裂解制氢作为一种环保的工艺获得了迅速的发展，而由于国内外缺少相关的研究，其安全性问题便成为了现阶段生产过程中所面临的主要问题。本文针对该工艺首先进行了危险隐患识别，采用了多种方法进行安全性分析：编制PHA和HAZOP表格作为安全定性分析的参考、利用ETA和FTA进行定量计算来衡量系统的安全性、利用道化法对工艺危险指数进行估计等。随后根据上述分析的结论进行了工艺安全性的设计，绘制出了增加安全措施后的工艺管道仪表流程图，确定了各单元之间的安全间距并给出了厂区的平面布局图。文章最后对上述的分析和设计方法做出了总结概括并进行了对比，同时分析了文章的优缺点、给出了相关建议并经行了未来发展的展望。

本文多样的安全性分析和设计方式、丰富的方法与模型引用和紧扣的逻辑分析结构，使文章获得了强有力的结论，同时这些也形成了本文的最大亮点，为后面进一步的深入研究提供了丰富的参考内容，具有重要的意义和价值。

关键词：甲醇裂解制氢；道化学火灾爆炸危险指数法；安全性分析；事故树

ABSTRACT

As China's industrialization rate continues to rise, hydrogen energy is widely used in the industry as a clean energy source. At present, with the increase of natural gas prices and the gradual improvement of environmental protection requirements, methanol cracking hydrogen production has been rapidly developed as an environmentally friendly process. However, due to lack of relevant research at home and abroad, its safety problem has become the main problem facing by China in the current production process. In this paper, the hazard identification of the process is first carried out, and various methods are used for safety analysis: PHA and HAZOP tables are compiled as reference for safety qualitative analysis, ETA and FTA are used for quantitative calculation to measure system safety, and Dow chemical fire and explosion hazard index estimates the process hazard index. Then according to the conclusions of the above analysis, the process safety design was carried out, and the flow chart of the process pipeline after adding safety measures is drawn. The safety spacing between the units was determined and the layout of factory was given at end.

The various security analysis and design methods, rich methods and model citations, and the closely related logical analysis structure make the article get the convincing conclusions, and these also become the biggest highlight of this article, which provides for further in-depth research with important significance and value.

Key Words: Methanol cracking hydrogen production; Dow chemical fire and explosion hazard index; Safety analysis; FTA

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究目标 1

1.3 研究方法 1

1.4 相关研究 2

第2章 甲醇裂解制氢反应机理 4

2.1 催化剂 4

2.2 工艺过程简述 5

2.3 危险性辨识 6

第3章 工艺过程安全性分析 7

3.1 PHA 7

3.2 HAZOP 9

3.3 ETA 11

3.4 FTA 12

3.5 DOW 14

第4章 工艺流程的安全性设计 17

4.1 过程灾害识别 17

4.2 基于FTA的安全性设计 19

4.3 基于DOW/ICI的安全性设计 20

4.4 工艺流程的安全性设计 21

4.6 厂区总平面布局图的设计 22

第5章 总结与展望 24

5.1 优缺点分析 24

5.3 建议 25

5.4 展望 25

参考文献 25

绪论

1.1 研究背景

随着我国工业化率不断上升，氢能作为一种清洁能源在工业中被广泛使用。近几以年来，由于蒽醌法制双氧水、精细化工、油脂加氢、以及石油加氢等工艺的迅速发展，对高纯度氢气的需求也急速增加^[15]。甲醇裂解制氢作为一种环保的工艺近年来被广泛运用在工业领域，而该工艺过程需要在高温高压的环境条件下进行，在安全管理相对落后的情况下，生产过程中潜在的风险隐患也越来越大。根据现实发展需求和相关政策要求，针对甲醇裂解制氢工艺中潜在的危险因素，进行安全性研究是亟待解决的问题。为了预防和减少这类风险，首先需要对其进行风险评估，确定风险等级并划分情况，其次对该工艺进一步进行本质安全性设计，确保这类的风险隐患不会发生，保证生产的安全。

1.2 研究目标

1. 熟悉甲醇裂解制氢反应过程，识别生产工艺流程中的风险、有害因素；
2. 建立甲醇裂解制氢生产过程的风险评估指标体系，用多种方法对工艺中存在的风险、有害因素进行安全定性和定量评价；
3. 根据安全评价的结论，针对工厂平面布局、生产过程以及消防部分进行安全性设计，并对该设计进行可行性分析，实现本质安全生产的效果。
4. 对论文进行总结与展望，分析安全评价与设计中的优缺点，并提出改进措施，同时对该工艺给出相关的建议。

本文的研究意义主要为：

1. 该工艺属于新兴工艺，对它的安全性研究将会极大的促进该工艺的推广和发展；
2. 为企业的安全性生产和科研人员的后续研究提供重要的参考资料。

1.3 研究方法

本文参考了大量的相关研究，采用定性和定量相结合的风险分析与安全设计的方法。通过对实体企业的走访调查，在认识甲醇制氢生产工艺流程的同时了解了当前行业生产现状，并对相关的工艺流程和反应机理资料进行收集、对相关的研究和实验数据进行整理。构建工艺系统进行模拟测试，在此基础上进行定量分析，进行风险评估，对工艺设计加以改进。

本文主要通过文献阅读的研究方法，对国内外甲醇裂解制氢工艺的生产过程风险评估和安全性分析及设计的研究文献资料进行收集和系统的梳理，对所要研究的课题有了初步的理性认识。在这个过程中，非常重视本研究的相关资料，如事故统计等。