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基于事故樹分析法的環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故分析

文檔作者：王榮榮付路路姜慧馬文濤文檔來源： 1．遼寧石油化工大學(xué)石油天然氣工程學(xué)院 2．遼寧石油化工大學(xué)機械工程學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月17日
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第43卷第4期
2014年4月
當(dāng) 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
Vo]．43．NO．4
April，2014
基于事故樹分析法的
環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故分析
王榮榮 ，付路路 ，姜 慧 ，馬文濤
(1．遼寧石油化工大學(xué)石油天然氣工程學(xué)院，遼寧撫順113001； 2．遼寧石油化工大學(xué)機械工程學(xué)院，遼寧撫順113001)
摘 要：事故樹分析法描述了事故發(fā)生和發(fā)展的動態(tài)過程，便于找出事故的直接和間接原因及原因組合。
通過對環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故樹的分析，得出導(dǎo)致事故發(fā)生的1 1個基本事件。利用最小割集、最小徑
集、求解頂事件發(fā)生概率和對基本事件重要度進行分析，確定導(dǎo)致環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的主導(dǎo)因
素，為環(huán)氧乙烷生產(chǎn)的安全管理提供了可靠依據(jù)。
關(guān)鍵詞：環(huán)氧乙烷；火災(zāi)爆炸；事故樹分析法；重要度分析
中圖分類號：TP 18 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1671—0460(2014)04—0598—02
Fire and Explosion Accident Analysis in Ethylene Oxide
Production Based on Fault Tree Analysis M ethod
WANGRong-rong ，F(xiàn)ULu—lu ，JIANG—Hui ，MA Wen—tao
(1．College ofPetroleum Engineering，Liaoning ShihuaUniversity，LiaoningFushun 113001，China
2．College ofMechanical Engineering，Liaoning Shihua University，Liaoning Fushun 1 13001，China)
Abstract：Fault tree analysis describes dynamic process of the beginning and developing in the accident．It helps find
out direct and indirect reasons of the accident．According to analysis on fault tree of fire and explosion in ethylene
oxide production．eleven basic events were got．W ith minimal cut sets and minimal path sets．top event probability was
solved and basic event importance degree was analyzed．The main elements to cause ethylene oxide fire and explosion
accident were determined，which can provide reliable foundation for safety management in ethylene oxide production．
Kev words：Ethylene oxide；Fire and explosion；Fault tree analysis；Importance degree analysis
在環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)中，防止發(fā)生火災(zāi)爆炸事故
是安全管理的重要方面。為了防止事故的發(fā)生，需
要運用科學(xué)合理的方法找出導(dǎo)致事故發(fā)生的原因。
事故樹分析法能對各種系統(tǒng)的危險I生進行辨識和評
價，不僅能分析出事故的直接原因，還能深入地揭
示出事故的潛在原因。因此，筆者認(rèn)為事故樹分析
法是一種比較合理的分析方法。
1 事故樹分析法
事故樹分析?法起源于故障樹分析法(FTA)，
是安全系統(tǒng)丁程的重要分析方法之一。運用事故樹
分析法，首先要確定頂事件，然后調(diào)查所有能導(dǎo)致
頂事件發(fā)生的所有原因，用邏輯門符號將這些基本
事件連接起來，形成樹狀圖，最后進行計算和分析
得出結(jié)論。
2 環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故發(fā)生
的事故樹構(gòu)建
由乙烯制取環(huán)氧乙烷是環(huán)氧乙烷生產(chǎn)常用的
一種方法，而乙烯是一種極易燃燒的物質(zhì)。根據(jù)可
能導(dǎo)致乙烯燃燒的因素，歸納出可能引發(fā)環(huán)氧乙烷
生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸的原因，主要有過高的溫度、壓力，
乙烯量增大，氧氣濃度升高等。據(jù)此繪制出事故樹
圖，如圖1。
+
As
+ 【
) 7
I + l I +
t i、 xf fx’、 x
、1玨， ／ ＼ 2 、3，。
收稿日期： 201 3—11—27
作者簡介： 王榮榮(1982一)，女，遼寧撫順人，初級職稱，2006年畢業(yè)于河北工程大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)，研究方向：從事安全技術(shù)工
作。E-mail：hellwrr666@1 63．com。
～
土
第43卷第4期 王榮榮，等：基于事故樹分析法的環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故分析 599
表1 環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故事件表
Table 1 Events of fault tree of ethylene oxide fire and
explosion
序號 事件名稱
固有點火源
循環(huán)氣體倒流進入氧氣管道
氧氣濃度在爆炸范圍內(nèi)
固有點火源
稀釋劑減少
壓力升高
溫度升高
乙烯量增大
由壓縮機來的流量減少
安全閥開啟
管道或容器故障
氧氣濃度局部增大
氧氣輸入量增大
點火源
氧氣濃度在爆炸范圍內(nèi)
局部火災(zāi)
氧化混合氣體火災(zāi)或爆炸
爆炸范同增大
氧氣濃度增大
循環(huán)氣減少
氧氣量增大
3 事故樹分析
3。1 求最小割集 糾
利用布爾代數(shù)式建立數(shù)學(xué)模型，對事故樹進行
分析和化簡。
AIA2
= (A3 1)( 4 5)
==( z斗 斗 X 斗 o+ 1斗 2+X13)
= X1X2x5+X、X2x6+X、X2x1+x X2X X、X2X X 2xlO
七X X2X X、X X 2+xlXx X3x X 6+X +X
X 9-t-X3X1o+X 1+X3X1 X X X x6+X
X s+X4X9+X4Ylo七x 、 X X 3
由上式可知，事故樹的最小割集為{x1x }
{ } ：x7}{XlX=xs}{ zx9}{x1x= 0}
{xlx2 l}{XIX~X12}{X1XX13}{ 瑪}{ }{ }
{局 }{X3X9}{X~Ylo}{ 1}{ 2}{ 3}{x425)
{ }{x4x7}{X4X8){x4x9}{ 0}{ 1){X4X12}
{ 3}
3．2 求最小徑集
利用最小徑集與最小割集的對偶性，作出與事
故樹對偶的成功樹，如圖2。
二
對＼
善
．I As -j
l_．'j
] r j x i 0X
～
e
一
； j j
圖2 環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事件樹圖
Fig．2 Event tree of ethylene oxide fire and explosion
用布爾代數(shù)式進行分析，
= +
= +4
= (、X I+X X 3x'4+X sX 6x X 9X uoX l x 2X 3
= X lX 3X 4+X 2X 3x 4+X sX 6X 7X 8X 9X loX l lX l2x l 3
可知，事故樹的最小徑集為{ ： }、
{ x'4}、{ 。 ，}。
計算結(jié)果表明，最小割集有26個，即有26種
途徑可以導(dǎo)致頂上事件的發(fā)生，且每組的基本事件
都很少，說明極易導(dǎo)致事故的發(fā)生。最小徑集有3
個，即有兩種途徑可以防止事故的發(fā)生，但其中一
組的基本事件較多，說明事故較難控制。
3．3 結(jié)構(gòu)重要度分析
結(jié)構(gòu)重要度是在不考慮各基本事件的發(fā)生概率
或假設(shè)發(fā)生概率相等的情況下，分析各基本事件的
發(fā)生對頂上事件的發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度。
基本事件重要度系數(shù)：
Ii( ： Σ2n_t吣 ， )一f(O ， )]
基本事件的割集重要度系數(shù)：
nj(i) 1各k莉1 ，(H · )
根據(jù)各基本事件在最小割集中出現(xiàn)的次數(shù)，得
出基本事件的結(jié)構(gòu)重要度排序：
t) Q)_，，G) ∞>，，6) 6) 6) 6) 口) 8) 9) ∞) ~l1)-／f42) 13)
4 結(jié)論及應(yīng)對方法
分析最小割集和最小徑集：最小割集有26個。
(下轉(zhuǎn)第602頁)
局抵 ‰ 凡
602 當(dāng) 代 化 工 2014年4月
成分為甲烷、乙烯和乙烷，凈能量收益為15 040
kJ／kg。王吉林 州等人利用裂解法，以廢聚乙烯為原
料，并加入適當(dāng)溶劑輔助，進行聚乙烯蠟的制備。
考察了溶劑種類、溶劑加入量、溫度、時間對產(chǎn)物
收率和結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：芳烴類溶劑為最佳
的溶劑助劑，最佳的反應(yīng)溫度為425℃，最佳反應(yīng)
時間為15 min，且溶劑的加入并不會時聚乙烯蠟的
結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，溶劑易于回收。
傳統(tǒng)熱裂解法由于傳熱不均易產(chǎn)生積碳，且產(chǎn)
品相對分子質(zhì)量范圍過大，轉(zhuǎn)化率低，因此，如何
改良單純的熱裂解法，從而提高效率是今后研究的
重點。
2 結(jié)論
廢舊材料的回收利用是化工行業(yè)亟待解決的重
大問題。筆者對近年來處理廢舊塑料回收利用方法
進行了綜述，建議今后主要從以下幾個方面展開工
作著重研究：第一，對復(fù)合法的工藝流程進行簡化，
盡可能降低復(fù)合材料的生產(chǎn)成本，篩選最佳的復(fù)合
材料制備條件。第二，探究簡便可行的改性再生方
法，盡量降低再生成本。第三，開發(fā)高效的廢舊塑
料雜質(zhì)去除方法，設(shè)計更為自動化的機械物理法設(shè)
備。第四，對單純熱裂解法進行改進，彌補其受熱
不均、效率不高等缺點。
參考文獻：
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[J]l現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，201 0，22(2)：32—35．
(上接第599頁)
每個最小割集都是環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中發(fā)生火災(zāi)爆
炸事故的一種可能途徑，根據(jù)最／j~tj集理論，任意
最小割集中的基本事件全部發(fā)生就會導(dǎo)致火災(zāi)爆炸
事故的發(fā)生，說明發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的可能性很大。
最小徑集有3個。最小徑集表示系統(tǒng)的安全性，根
據(jù)最小徑集理論，任意最小徑集中的基本事件全不
發(fā)生，火災(zāi)爆炸事故就不會發(fā)生。預(yù)防環(huán)氧乙烷生
產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的最直接有效的方法就是破
壞基本事件，消除形成火災(zāi)爆炸隱患的條件。
分析結(jié)構(gòu)重要度：基本事件 、 、 、
的結(jié)構(gòu)重要度最大 。所以杜絕固有點火源、防止
循環(huán)氣體倒流進入氧氣管道，將氧氣濃度控制在爆
炸范圍以外是防止火災(zāi)爆炸事故的最佳方法。結(jié)構(gòu)
重要度排序是制定環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故預(yù)
防方案的重要依據(jù)，改進設(shè)計方案，提高設(shè)計的合
理性，從源頭上杜絕火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生。
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