焦化干气制氢装置燃烧爆炸危险性分析与预防.pdf

摘 要： 分析了中国石化沧州分公司10000m3/h 焦化干气制氢装置生产过程中可能发生的燃烧爆 炸危险， 并提出了预防措施。 关键词： 焦化干气； 制氢； 燃烧； 爆炸 中国石化沧州分公司 10 000 m3/h 干气制氢 装置， 自 2001 年 12 月 13 日投产以来， 多次出现 重大、特大事故隐患，如： 2002 年 12 月 13 日 15 时 40 分，转化炉 f7102 炉管南排东数第 11 根炉 管下部焊缝开裂， 约占焊缝总周长的 3/5， 大量高 压含氢爆炸性气体泄漏； 2004 年 1 月 2 日 9 时， 转化炉 f7102 炉管北侧东数第 3 根炉管下部焊缝 开裂， 约占焊缝总周长的 1/2， 大量高压含氢爆炸 性气体泄漏； 2005 年 7 月 24 日 18 时 45 分， 氢 气、干气压缩机填料隔舱联合现场放空线瓦斯泄 漏， 因雷击着火； 等等。所有这些严重地威胁着装 置的安、 稳、 长、 满、 优生产， 因此做好干气制氢装 置的防火防爆工作， 具有十分重要的意义。 1焦化干气制氢装置燃烧爆炸的危险性 1.1生产工艺简述 焦化干气和加氢干气经过脱硫塔湿脱后， 再 经加氢反应器、 脱氯反应器、 脱硫反应器进一步脱 除硫、 氯等有害物质。 处理后的干气与装置自产蒸 汽混合 （按 h2o/c 为 3.7 的比例） ， 在转化炉炉管 内催化剂的作用下， 反应生成转化气 （h2、 co、 co2 和部分 ch4） 。 转化气进入中变反应器， 其中的 co 与水蒸气继续进行反应， 生成 h2和 co2， 出口中 变气 co 体积含量 （干基 ） 小于 3%。 中变气经过连 续 3 次换热冷却和脱液， 然后进入变压吸附单元。 在变压吸附单元经物理吸附，从吸附八塔顶引出 产品氢气。 1.2燃烧爆炸因素分析 1.2.1易燃易爆物质 生产过程中存在的氢气、 干气、 瓦斯、 硫化氢 等介质易燃易爆， 均是甲类危险物， 氢气、 干气等 泄漏会引起重大、 特大火灾爆炸事故。 主要危险物 质特性见表 1。 表 1焦化干气制氢装置主要危险物质特性 焦化干气制氢装置 燃烧爆炸危险性分析与预防 丁金国 （中国石油化工股份有限公司沧州分公司， 河北沧州061000） 收稿日期： 2008- 07- 03 作者简介： 丁金国， 工程师， 1991 年毕业于北京 石油化工学院化学工程专业，现供职于中国石 油化工股份有限公司沧州分公司炼油二部， 从 事安全管理工作。 物质 名称 自燃 点 / 闪点 / 爆炸 极限， % 最小点 火能 /mj 火灾危 险分类 瓦斯 氢气 硫化氢 干气 400 570 246 74 50 50 313 4.075 4.345.5 0.20.3 0.019 0.077 甲 甲 甲 甲 安 全 技 术 编辑 王广亮 safety health & environment19 1.2.2燃烧爆炸危险部位 a) 反应器、 转化炉。 加氢、 转化、 中变等反应在 反应器、炉管内进行，容器内不仅有昂贵的催化 剂， 而且充满着氢气、 烃类、 硫化氢等物质， 操作温 度高， 压力大。若反应器、 炉管超温、 超压， 处理不 当或不及时，将会使反应器及其安全附件发生开 裂、 损坏， 导致气体泄漏而引起燃烧爆炸事故。 b) 分液罐。中变气在分液罐进行气、 水分离， 同时该分液罐又是反应系统的压力控制点，如液 面过高， 会造成中变气带液， 冲毁吸附剂； 液面过 低， 容易出现高压串低压的事故。 各安全附件如安 全阀、 玻璃液面计、 压力表、 调节阀、 控制仪表等失 灵， 都有可能导致泄漏进而引发爆炸事故的发生。 c) 干气压缩机。 干气压缩机是该装置的心脏， 一旦发生故障， 物料停止流动， 热量无法传递， 催 化剂加速结焦， 如果氢气大量泄漏， 容易引发燃爆 事故。 2焦化干气制氢装置燃烧爆炸事故的预防 2.1消除燃烧爆炸条件的形成 2.1.1采用安全的工艺技术 在进行生产装置的改造和工艺规程的修订 时， 首先应符合防火防爆的安全技术要求， 采用先 进且安全的工艺技术、 可靠的防火防爆措施， 确定 安全的工艺指标， 控制好易燃易爆物质； 尽量不用 或少用可燃、 易爆物质。 2.1.2加强工艺管理， 严格控制工艺指标 认真执行安全技术操作规程，及时分析和正 确处理生产中出现的异常情况，排除各种可能导 致燃烧爆炸的危险因素。 在生产工艺控制上， 应重 点把握好以下几个环节。 a) 控制温度， 严防超温。控制好反应温度， 不 仅可以稳定生产， 提高产品质量， 也是防火防爆所 必需的。 温度过高， 升温速度过快， 使反应剧烈， 压 力升高， 易使设备超压而发生泄漏， 进而导致燃烧 爆炸事故发生。 温度过低， 会导致反应速度减慢或 反应停止， 一旦温度恢复正常， 则往往因为反应突 然剧烈造成超温、 超压， 甚至会发生爆炸。 b) 控制压力， 严防超压。压力控制不当， 超出 设备所能承受的强度时，就会造成设备破坏甚至 爆炸， 物料大量外泄亦会造成二次空间爆炸。 此外 超压操作还会使可燃气体爆炸范围加宽，增加其 危险性。 c) 控制好干气进料速度。加氢反应器进料速 度快， 反应剧烈， 会放出大量的热量， 温度急剧上 升， 超出设备的耐热能力而使其损坏， 导致燃烧爆 炸事故发生。 d) 控制好原料的性质。 生产中， 许多化学反应 往往由于物料中某种物质含量超标而使反应加 剧， 导致火灾或爆炸。所以， 原料在进入装置之前 要经过严格的质量检验，以确保原料的组成符合 要求。 2.1.3加强设备维护， 确保完好 燃烧爆炸事故能否发生， 其中一条重要的因素 是设备状况的好坏。 设备状况好， 运转周期长， 不发 生跑、 冒、 滴、 漏， 就能够避免或减少事故的发生。 a) 根据干气制氢装置临氢、 含硫、 腐蚀性强等 特点， 制定检修周期， 按计划检修， 保证检修质量， 实现长周期安全运转。 b) 加强压力容器、压力管道的安全监察和检 测工作， 做到设备不超检， 以便及时发现和消除各 种缺陷和隐患， 排除不安全因素。 c) 设备的安全装置和安全设施， 做到齐全、 灵 敏、 可靠， 确保安全使用。 联锁、 自保停车系统不得 擅自拆除，联锁拆除一定要由企业主管领导或总 工程师批准，拆除期间要有相应保护措施及责任 人员。 d) 加强气体检测报警器管理，确保报警器的 安装率、 使用率、 完好率达到 100%。干气制氢装 置安装了可燃气体报警器 27 台， 硫化氢报警器 2 台， 氢气报警器 6 台， 一旦浓度超标即报警， 以便 采取紧急防范措施， 防止燃烧爆炸事故发生。 e) 加强通风排气， 防止可燃物积聚。 干气制氢 装置充分利用了自然通风： 泵房采用露天泵房， 氢 气、 干气压缩机厂房采用半露天厂房， 能够及时将 泄漏出来的可燃气体吹散吹走， 防止积聚。 2.2干气制氢装置的防火防爆控制点 2.2.1反应器、 转化炉 首先， 操作中要注意升温、 降温速度的控制， 一般控制在 2530/h 范围内。升温、 降温速度 过快，会因为温度骤变引起设备及部件的急剧膨 胀或收缩而损坏设备。 转化炉提量过程中， 应遵循 先提温、 后提蒸汽再提量的原则， 干气一定慢慢提 量， 返氢量保持稳定。其次， 操作中必须严格监视 安 全 技 术 安全 健康环境 、 和 2 0 0 9年第 9卷第 2期20 反应器压力及温度变化情况， 发现压力超高， 必须 立即打开分液罐紧急排空阀降压。若加氢反应温 度超高， 必须适当降低炉温及适量加大返氢量。 2.2.2分液罐 操作中要密切注意高压分压高度、 液面、 温度 等各工艺参数的变化，严格控制在工艺指标范围 内。 各控制仪表、 调节阀 （包括手动紧急放空阀 ） 必 须定期检查校验， 保证灵活好用。 玻璃液面计必须 定期清洗， 保证显示清晰、 准确。 2.2.3干气压缩机 操作中对压缩机的工艺指标要严格检查和监 视，控制在工艺指标范围内：干气压缩机入口温 度40 ，出口温度110 ，吸入压力0.55 mpa， 排出压力3.1 mpa； 氢气压缩机吸入压力 2.0 mpa，排出压力3.47 mpa。其次，加强压缩 机、 辅助设备、 自动报警器、 安全联锁系统及安全 附件的检查和维护管理， 保证灵活好用， 并使备用 压缩机时刻处于完好状态。 2.3加强火源的控制和管理 生产过程中常常需要动火抢修，这种动火作 业往往时间紧、 任务急， 稍有不慎， 就可能发生燃 烧爆炸事故。因此， 加强用火管理， 尤其要采取切 实可靠的防火防爆措施，对于避免燃烧爆炸事故 的发生有着极其重要的意义。 2.3.1尽量避免在有易燃易爆物料的场所进行动 火作业 应将需要检修的设备和管线拆下来，并移至 安全地点进行作业。如果只能在易燃易爆场所动 火， 必须制定动火安全措施并认真落实。 2.3.2系统的处理、 吹扫与置换 对输送、 储存易燃易爆物料的设备、 管线进行 动火时， 应将有关系统进行彻底处理， 用蒸汽或氮 气进行吹扫置换， 并经分析合格后方可动火。 2.3.3系统的有效隔离 当需动火的管线和设备与其它系统相连通 时， 必须用能够承受系统压力的金属盲板隔离， 在 加盲板处挂牌并登记在案。 2.3.4加强动火作业证管理， 控制其他火源 动火人员必须持作业许可证作业，严格执行 “三不动火” 。 除了严格控制和管理维修用火之外， 对于其它方面的火源也要严格控制：严禁在厂区 内吸烟； 严禁将火种及易燃易爆危险品带入厂内； 防爆区严禁穿带铁钉的鞋，严禁穿能产生静电的 服装； 防爆区内作业必须使用防爆工具， 不得随意 抛掷、 撞击金属设备、 管线和工具； 机动车进厂之 前必须办理进车票， 并加装防火帽。 2.4做好灭火准备工作 2.4.1消防管理 做好消防设施、 器材的管理工作， 保证完好有 效。 2.4.2消防培训 加强消防培训工作，使员工能够熟练使用各 种消防器材。 2.4.3应急预案 重点生产部位应制定火灾应急预案，并定期 组织员工演练， 提高应变能力。 3结语 焦化干气制氢具有临氢、高温高压、易燃易 爆、 有毒有害、 生产过程连续性强、 化学反应复杂 等特点， 一旦发生燃烧爆炸事故， 将给人的生命和 国家财产带来巨大损失。 然而， 只要从思想上高度 重视， 从行动上认真对待， 在工艺上加强管理， 严 格控制工艺指标， 在设备上加强维护， 确保完好， 同时加强火源的控制和管理， 完全可以避免重大、 特大燃烧爆炸事故的发生。 4参考文献 1中国石化集团安全与环保监督局.石油化工防火与灭火m.北 京： 中国石化出版社， 2002 2 齐立志， 张邵波， 艾中秋.制氢装置安全运行与管理m.北京： 中 国石化出版社， 2006 analysis and prevention of deflagration hazards in coking dry gas into hydrogen unit ding jinguo (sinopec cangzhou sub- company, hebei, cangzhou, 061000) abstract: this paper analyzes the possible deflagra- tion hazards during production of 10