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基于事故树分析法的环氧乙烷生产中火灾爆炸事故分析

文档作者：王荣荣付路路姜慧马文涛文档来源： 1．辽宁石油化工大学石油天然气工程学院 2．辽宁石油化工大学机械工程学院		点击数： 366 2	更新时间： 2021年09月17日
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第43卷第4期
2014年4月
当 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
Vo]．43．NO．4
April，2014
基于事故树分析法的
环氧乙烷生产中火灾爆炸事故分析
王荣荣 ，付路路 ，姜 慧 ，马文涛
(1．辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001； 2．辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺113001)
摘 要：事故树分析法描述了事故发生和发展的动态过程，便于找出事故的直接和间接原因及原因组合。
通过对环氧乙烷生产中火灾爆炸事故树的分析，得出导致事故发生的1 1个基本事件。利用最小割集、最小径
集、求解顶事件发生概率和对基本事件重要度进行分析，确定导致环氧乙烷生产中火灾爆炸事故发生的主导因
素，为环氧乙烷生产的安全管理提供了可靠依据。
关键词：环氧乙烷；火灾爆炸；事故树分析法；重要度分析
中图分类号：TP 18 文献标识码： A 文章编号： 1671—0460(2014)04—0598—02
Fire and Explosion Accident Analysis in Ethylene Oxide
Production Based on Fault Tree Analysis M ethod
WANGRong-rong ，FULu—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
在环氧乙烷的生产中，防止发生火灾爆炸事故
是安全管理的重要方面。为了防止事故的发生，需
要运用科学合理的方法找出导致事故发生的原因。
事故树分析法能对各种系统的危险I生进行辨识和评
价，不仅能分析出事故的直接原因，还能深入地揭
示出事故的潜在原因。因此，笔者认为事故树分析
法是一种比较合理的分析方法。
1 事故树分析法
事故树分析⋯法起源于故障树分析法(FTA)，
是安全系统丁程的重要分析方法之一。运用事故树
分析法，首先要确定顶事件，然后调查所有能导致
顶事件发生的所有原因，用逻辑门符号将这些基本
事件连接起来，形成树状图，最后进行计算和分析
得出结论。
2 环氧乙烷生产中火灾爆炸事故发生
的事故树构建
由乙烯制取环氧乙烷是环氧乙烷生产常用的
一种方法，而乙烯是一种极易燃烧的物质。根据可
能导致乙烯燃烧的因素，归纳出可能引发环氧乙烷
生产中火灾爆炸的原因，主要有过高的温度、压力，
乙烯量增大，氧气浓度升高等。据此绘制出事故树
图，如图1。
+
As
+ 【
) 7
I + l I +
t i、 xf fx’、 x
、1珏， ／ ＼ 2 、3，。
收稿日期： 201 3—11—27
作者简介： 王荣荣(1982一)，女，辽宁抚顺人，初级职称，2006年毕业于河北工程大学建筑环境与设备工程专业，研究方向：从事安全技术工
作。E-mail：hellwrr666@1 63．com。
～
土
第43卷第4期 王荣荣，等：基于事故树分析法的环氧乙烷生产中火灾爆炸事故分析 599
表1 环氧乙烷生产中火灾爆炸事故事件表
Table 1 Events of fault tree of ethylene oxide fire and
explosion
序号 事件名称
固有点火源
循环气体倒流进入氧气管道
氧气浓度在爆炸范围内
固有点火源
稀释剂减少
压力升高
温度升高
乙烯量增大
由压缩机来的流量减少
安全阀开启
管道或容器故障
氧气浓度局部增大
氧气输入量增大
点火源
氧气浓度在爆炸范围内
局部火灾
氧化混合气体火灾或爆炸
爆炸范同增大
氧气浓度增大
循环气减少
氧气量增大
3 事故树分析
3。1 求最小割集 纠
利用布尔代数式建立数学模型，对事故树进行
分析和化简。
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，事故树的最小割集为{x1x }
{ } ：x7}{XlX=xs}{ zx9}{x1x= 0}
{xlx2 l}{XIX~X12}{X1XX13}{ 玛}{ }{ }
{局 }{X3X9}{X~Ylo}{ 1}{ 2}{ 3}{x425)
{ }{x4x7}{X4X8){x4x9}{ 0}{ 1){X4X12}
{ 3}
3．2 求最小径集
利用最小径集与最小割集的对偶性，作出与事
故树对偶的成功树，如图2。
二
对＼
善
．I As -j
l_．'j
] r j x i 0X
～
e
一
； j j
图2 环氧乙烷生产中火灾爆炸事件树图
Fig．2 Event tree of ethylene oxide fire and explosion
用布尔代数式进行分析，
= +
= +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，事故树的最小径集为{ ： }、
{ x'4}、{ 。 ，}。
计算结果表明，最小割集有26个，即有26种
途径可以导致顶上事件的发生，且每组的基本事件
都很少，说明极易导致事故的发生。最小径集有3
个，即有两种途径可以防止事故的发生，但其中一
组的基本事件较多，说明事故较难控制。
3．3 结构重要度分析
结构重要度是在不考虑各基本事件的发生概率
或假设发生概率相等的情况下，分析各基本事件的
发生对顶上事件的发生所产生的影响程度。
基本事件重要度系数：
Ii( ： Σ2n_t吣 ， )一f(O ， )]
基本事件的割集重要度系数：
nj(i) 1各k莉1 ，(H · )
根据各基本事件在最小割集中出现的次数，得
出基本事件的结构重要度排序：
t) Q)_，，G) ∞>，，6) 6) 6) 6) 口) 8) 9) ∞) ~l1)-／f42) 13)
4 结论及应对方法
分析最小割集和最小径集：最小割集有26个。
(下转第602页)
局抵 ‰ 凡
602 当 代 化 工 2014年4月
成分为甲烷、乙烯和乙烷，净能量收益为15 040
kJ／kg。王吉林 州等人利用裂解法，以废聚乙烯为原
料，并加入适当溶剂辅助，进行聚乙烯蜡的制备。
考察了溶剂种类、溶剂加入量、温度、时间对产物
收率和结构的影响。结果表明：芳烃类溶剂为最佳
的溶剂助剂，最佳的反应温度为425℃，最佳反应
时间为15 min，且溶剂的加入并不会时聚乙烯蜡的
结构发生改变，溶剂易于回收。
传统热裂解法由于传热不均易产生积碳，且产
品相对分子质量范围过大，转化率低，因此，如何
改良单纯的热裂解法，从而提高效率是今后研究的
重点。
2 结论
废旧材料的回收利用是化工行业亟待解决的重
大问题。笔者对近年来处理废旧塑料回收利用方法
进行了综述，建议今后主要从以下几个方面展开工
作着重研究：第一，对复合法的工艺流程进行简化，
尽可能降低复合材料的生产成本，筛选最佳的复合
材料制备条件。第二，探究简便可行的改性再生方
法，尽量降低再生成本。第三，开发高效的废旧塑
料杂质去除方法，设计更为自动化的机械物理法设
备。第四，对单纯热裂解法进行改进，弥补其受热
不均、效率不高等缺点。
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(上接第599页)
每个最小割集都是环氧乙烷生产中发生火灾爆
炸事故的一种可能途径，根据最／j~tj集理论，任意
最小割集中的基本事件全部发生就会导致火灾爆炸
事故的发生，说明发生火灾爆炸事故的可能性很大。
最小径集有3个。最小径集表示系统的安全性，根
据最小径集理论，任意最小径集中的基本事件全不
发生，火灾爆炸事故就不会发生。预防环氧乙烷生
产中火灾爆炸事故发生的最直接有效的方法就是破
坏基本事件，消除形成火灾爆炸隐患的条件。
分析结构重要度：基本事件 、 、 、
的结构重要度最大 。所以杜绝固有点火源、防止
循环气体倒流进入氧气管道，将氧气浓度控制在爆
炸范围以外是防止火灾爆炸事故的最佳方法。结构
重要度排序是制定环氧乙烷生产中火灾爆炸事故预
防方案的重要依据，改进设计方案，提高设计的合
理性，从源头上杜绝火灾爆炸事故的发生。
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