焦化装置.doc

焦化装置（120万t/a）改造危险因素分析及安全对策（上）作者：孔细模来源：湖北安全生产信息网发布时间：2007-6-13 19:43:34减小字体 增大字体 引言（1） 用预先危险性分析法（PHA）分析120万t/a焦化装置改造的内容及工程量、装置工艺流程、操作运行条件、施工周围环境以及外界的危险因素，找出边生产边施工及装置停工改造的关键危险因素，制定出防止事故的安全对策，运用HSE的管理方法，落实各项安全措施，达到了安全施工的目的。 中国石化长岭分公司延迟焦化装置设计规模为60万t/a，原料为管输减压渣油，两炉四塔。装置于1971年5月建成投产，自投产以来，装置的一些主要设备如分馏塔、进料泵进行了更换，同时经过一系列的工艺、设备的技术改造，如18h+单程焦化，使装置的加工能力达到了80万t/a。但是装置使用了近30a，一些主要的设备如焦碳塔、加热炉严重老化，给装置长周期安全生产操作带来了一定的隐患，而且一些设备已不能满足公司大处理量的需求。为了满足公司加工胜利油田原油的要求及提高装置的经济效益和技术水平，2002年对现有的焦化装置进行技术改造，使装置处理量达到120万t/a。 由于改造工程量大，而装置停车检修的时间较短，改造分为两个阶段进行，装置停工前对不影响装置生产的部分项目进行施工，停工后进行全面的改造。由于是在原装置的基础上改造，现场环境复杂，危险因素较多，不论是装置运行施工，还是停车改造其安全难度都非常大，必须采取强有力的防范措施，才能保证改造安全。 装置改造主要内容（2） 延迟焦化装置改造的主要目的，一是增加装置的加工量；二是提高操作的灵活性；三是采用先进技术，提升装置综合经济效益操作的灵活性；三是采用先进技术，提升装置综合经济效益和技术水平，减轻劳动强度。其主要改造内容有：分馏塔更换高效的ADV塔盘、进料段采用具有防堵性能的人字挡板、分馏塔各抽出口位置的调整；新增焦碳塔2个；新增加热炉1台；新增换热器23台、空冷器6台、放空塔1个；新增高压泵1台、加热炉进料泵2台；换热流程的优化匹配；新增沉降罐系统；部分管线扩径、更换；新上除焦系统；采用无堵焦阀的焦碳塔预热流程及富气压缩机的改造。 装置改造施工危险因素分析及安全措施（3） 通过仔细研究装置改造的工程量、装置工艺流程、操作运行条件及施工周围环境，找出边生产边施工的危险因素，确定危险因素产生的原因和由危险因素发展为事故的条件，以及危险因素的危险等级，制定出防止事故的安全措施。 1装置边生产边施工的危险因素 1.1从装置边生产边施工的主要内容分析危险因素 装置运行期间主要需完成的改造工程量为：新焦碳塔塔体、钢结构预制、安装；新加热炉钢结构预制、安装及加热炉的制作；新焦碳塔、加热炉部分管线的预制和安装；新增放空塔的安装；焦碳塔、加热炉及其他设备基础施工；新增换热器、空冷器的安装和配管；DN500、DN600管线的安装；泵区、分馏区部分管线、仪表槽盒的安装等。从施工内容分析主要存在的危险因素有： 1）碳塔、加热炉、放空塔、换热器、仪表槽盒安装时动火作业易引发火灾； 2）焦碳塔塔体、钢结构的安装、加热炉的制作、钢结构、管线的安装时上下交叉作业易发生设备、人员伤害； 3）碳塔塔体、管线、钢结构、加热炉的钢结构、管线、换热器、放空塔、DN500、DN600管线安装吊装作业，存在吊装危险及对周围设备和管线的损坏； 4）焦碳塔、加热炉及其他动设备基础土建施工地面开挖，装置通道出现沟、坑易造成人员伤害； 1.2从装置边生产边施工的周围环境分析危险因素 1）焦碳塔、加热炉的安装空间较小，安装高度大，最高达到了102m，吊装的重量大，最重达到了200t，同时东靠正在运行的炉30l和塔201，南侧紧邻装置的主马路，北边是高压泵房，西侧有焦池和沉降池。其施工的主要危险因素有：周围环境多为瓦斯、油气，一旦瓦斯泄漏或火星掉入沉降池，极易发生火灾爆炸事故；安装空间狭窄、施工交叉作业较多，易碰撞周围设备管线；焦碳塔及钢结构需动用500t大吊车吊装，吊装的高度和重量都较大，存在吊装危险及周围设备管线的损坏。 2）新增的放空塔南侧近邻气压机区，西侧靠近加热炉进料罐V-104，北侧有封油罐V-401。下方有运行地汽油泵B-111/112，紫油冲洗油泵B-113/114，封油泵B406/407。其施工地主要危险因素有：周围环境为汽油、柴油、瓦斯、油气及地漏和下水井，动火时易发生燃烧爆炸；吊装时有一根DN20的汽油线和DN50的风线进行处理，易破坏管线发生火灾。罐体吊装属大型设备吊装，存在吊装危险及对周围设备管线的损坏。 3）新增空冷器和换热器的安装在冷换区，高度从7m22m，周围主要有换热器、管线、地漏和下水井以及汽油、柴油、油气。施工的主要危险因素有：地漏、地沟、下水井含油，汽油、柴油、油气的泄漏，施工动火易引燃；施工易碰撞周围设备管线。 4）DN500、DN600线以及仪表槽盒的安装，施工的区域多、面广，从加热炉到泵区、冷换区、气压机区，周围环境主要有机泵、管线、地漏、地沟、下水井，施工的主要危险因素有：地漏、地沟、下水井含油，施工动火易引燃；施工易碰撞周围设备管线；周围环境的油品、油气、瓦斯较多，施工动火易发生燃烧爆炸；施工的机具、设备、管架容易造成人员摔伤、碰伤等人身事故。 1.3从装置工艺、操作条件分析危险因素 延迟焦化是在高温条件下，热破坏加工渣油从而得到石油焦、汽油、柴油、蜡油和气体的二次加工装置。焦化过程是一种热分解和缩合的综合过程。装置属于高温（装置最高温度可达1000以上，介质温度最高500）、高压（最高压力3.8MPa），易燃、易爆的装置。装置所用原料为常减压的减压渣油，其自燃点为230240，而装置的操作温度多在300以上，一旦泄漏极易发生火灾，生产的干气和汽油沸点和闪点都很低，与空气混合均能形成爆炸性混合气体，其爆炸极限分别为1.515(V/V)和1.47.6（V/V）。同时由于其产品柴油、蜡油的自燃点都低于装置的操作温度，极易发生火灾，存在较大危险。为了加大装置的处理量，装置实行单程18h生焦，生产组织难度较大，操作变动频繁；同时设备运行时间较长，许多设备超负荷运行；尤其加热炉运行时间长，存在一定程度的结焦；受改造的影响，生产管理人员较少，部分设备带病运行。改造施工的危险因素有：燃烧爆炸对人员的伤害以及设备损坏、财产损失。 根据以上分析，用预先危险性分析法（PHA）作出焦化装置边生产边施工预先改造施工危险性分析表，见表1。 表1120万t/a焦化装置边生产边施工预先危险性分析 2装置边生产边施工的安全对策 由于装置运行期间改造施工存在危险因素，并有可能发展为事故，因此，结合以上危险因素分析制定了如下的安全措施： 2.1控制火源 1）装置改造施工用火再所难免，但用火一旦控制不好就会引发火灾事故。因此，将动火点分为固定预制区和施工区。严格控制施工区域的动火点数。对于用火严把分析关、监护关及审批关，坚决执行“谁签字、谁落实、谁考核、谁负责”的制度。同时严格落实各项防护安全措施。这派经验丰富的老班长现场监护，配备足够数量的灭火器材；对于高处动火点采取局部全封闭围护防止火花飞溅；对于55m以上以及装置特别危险的动火，要经安环处、监理公司、车间检查合格后，才能动火。且每天只签发1个点；对于节假日，采取领导干部轮流值日，做到每天有领导，每天有安全技术员，每天有现场监护人，切实落实了“人员、责任、配合、看火、操作“五到位的措施。 2）严格控制装置的泄漏率；加强对在用设备的维护，确保设备的完好；加强对装置的隐患的整改，严防高温油品的泄漏。 3）加强巡检，严防瓦斯、油气的泄漏。对装置中可燃气体报警设施定期校验，确保灵敏好用，完好率100。 2.2控制明火与可燃物的接触 1）用火区域地面必须清洗干净，不留油污。 2）针对新焦碳塔高处动火实际，制定了完善的安全措施。即从框架西侧开始沿北侧一直延伸到东南侧焦化炉西北角止，采用脚手架搭设25m高的白铁皮的全封闭防火墙；25m以上55m以下墙体是白铁皮可折叠式防火墙。 55m以上采用局部防火，即在动火点下部搭设脚手架，满铺跳板，跳板上铺满白铁皮，白铁皮上铺石棉毯，四周围高1m的白铁皮，迎风面设挡风措施，防止火花溅出。 3）针对沉降池油池的情况，采取将油池进行封闭式隔离，东、南、北及上方四个面采用脚手架作主体，外面蒙上白铁皮，再加一层石棉毯，动火期间，石棉毯经常浇水，西面则敞开用蒸汽由内向外吹扫保护，防止火花落入池内。同时动火期间沉降池的汽幕必须开，油池工艺班每天早上6时必须收油，确保沉降池的存油量最小。 4）针对泵区和冷换区的动火危险性较大的情况，制定了管线吊装就位方法、泵区管架配管动火施工安全措施、DN500、DN600放空线及油气线施工安全措施、室外系统配管安装防火施工安全措施、放空塔安装安全措施、换热器、空冷安装及配管安全措施等专项安全施工方案。现场主要采取搭架设局部全封闭防火，对动火点附近旧管线的阀门、压力表等外露部分用石棉毯或白铁皮盖好，地沟、下水井和地漏冲洗干净后用石棉毯盖好并浇水，泵区地沟通蒸汽掩护，同时严禁外排液。 2.3确保施工及操作人员的安全 1）严禁上下交叉作业。 2）严格控制施工单位的加班时间（最长不超过23时），反对疲劳作业。 3）优化施工方法，减少高空作业量，尽可能改地面作业。 4）地面挖的沟坑全部设置护拦隔离，以防人员跌落；对员吊装区域拉警戒带安排监护 人，防止人员进入。 5）考虑到装置可能出现的紧急情况，制定了人员紧急撤离方案；针对装置单程+18h生焦的生产实际，实行看板管理，规范焦碳塔的操作步骤。 6）针对装置边生产边施工的实际，车间实施分层次、有重点的安全教育活动，同时认真开展以沉降池、加热炉、气压机为重点的事故预想和事故演习等安全教育活动。 7）针对装置边生产边施工的实际，车间人员较少的情况，明确项目分工，即讲分工也讲协助，更讲责任，严格分清领导责任、技术责任、操作责任。3装置停工期间改造施工的危险因素分析 3.1从装置停工期间改造施工的主要内容分析危险因素 装置停工改造的主要内容有：分馏塔原有塔盘拆除，新安装34层同效的ADV塔盘；分馏塔抽出口的调整；泵区所有的管线的拆除并更新，机泵重新配管；管线的对接；换热器的移位和安装；换热器的改造；换热流程的优化；压缩机改造；除焦系统的安装。由此可分析改造施工的主要危险因素有：进入塔、容器、加热炉等设备作业，可能出现窒息、中毒；高处作业可能出现坠落、坠物伤人；设备上下交叉作业，可能出现坠落、坠物伤人；施工初期管线设备内可能残留有介质，设备内通风置换不完全，动火可能引燃、引爆。 3.2从装置停工期间改造施工的外界因素分析危险因素 装置停工后期内部进行了吹扫蒸煮及化学清洗，地面、地沟、下水井也进行了清洗，施工环境大为改善，但是施工工程量大、工期短、施工机具多，造成现场拥挤、作业面狭窄、人员比较集中，易发生人员伤害；参加改造的施工队伍多、人员繁杂，人员素质及受教育的程度参差不齐，对石油化工知识了解不多，对装置的生产特点不了解，等等，使人的操作行为的可靠度下降，也易发生人员伤害。 根据以上分析做出120万t/a焦化装置停工施工预先危险性分析表，见表2。 表2120万t/a焦化装置停工施工预先危险性分析 4装置停工期间改造施工的安全对策 4.1预防火灾爆炸的对策 1）装置停工前，要制定详细的停工方案并组织学习，切实分清责任，做到放的空、扫的净、不留死角。 2）装置交出检修前由公司检修指挥部对装置进行了检修前的安全验收，合格后方可交付、检修。 3）装置停工处理干净后，所有与外界联系的系统管线加盲板隔离；装置的下水井、地漏用沙包、保温灰等材料封闭严密，电缆沟用水冲走积油，用蒸汽吹赶油气，盖好盖板，抹好水泥，不留缝隙。 4）塔、容器、换热器等设备上的动火及与塔、容器、换热器等设备上有关的管线的动火必须打开全部人孔、换热器抽芯完后才能动火。 5）设备清理干净之前严禁动火，清干净后动火必须采样分析氧含量、可燃气含量是否合格。 6）抽调责任心强、身体和心理素质好、能处理突发事故的人，作为安全监护人。同时配备足够的灭火器材。 4.2预防高空作业落物、人员坠落造成伤害 1）重大吊装必须制定吊装方案，经审批后处理实施。 2）所有吊装现场用警戒带隔离，人员不得进入，同时派专人监护。 3）登高2m以上作业必须系安全带。 4.3防止进设备人员伤害的措施 1）进设备蒸汽断开以防串入。 2）进设备作业必须办理进设备作业票，采样分析必须合格。选派有一定救护能力人员 进行现场监护。 3）加强对分馏塔、气压机区的容器设备的通风。 结语（4） 通过应用危险性预分析的科学管理方法，对焦化装置的扩能改造的危险性有了充分的认识，在各项改造工作进行之前制定了相应的安全对策，体现了HSE的管理，做到了时时有人管，事事有人管。同时建立健全安全监控网络，加强对现场的检查和监督，确保各项安全措施到位。尽管装置经过1年多的施工改造，但是在改造的过程中未发生任何事故，装置也一次开车成功。 焦化装置硫腐蚀危害及对策摘要针对茂名公司因原料含硫量提高，致焦化装置的原料含硫量超过设计值，使设备腐蚀加重的情况，分析焦化装置原料含硫量的影响、危害及焦化装置的硫分布，对装置硫腐蚀机理进行了分析，并提出防止硫腐蚀危害的对策。茂名石化延迟焦化装置建于1971年，原设计能力为30104t/a，设计原料为胜利渣油。经过多年的技术改造，装置由原单炉双塔流程改为双炉四塔流程，处理能力也提高为60104t/a。随着进口含硫、高含硫原油比例的逐年增加，焦化装置面临的腐蚀环境不断恶化，设备、管道故障增加，腐蚀泄漏造成的各类事故也有上升的趋势，形势十分严峻。因此，解决焦化硫腐蚀问题对装置的影响尤为重要。本文报道了茂名石化公司延迟焦化装置在加工高含硫原料过程中的硫腐蚀危害、硫腐蚀原因分析，以及所采取的减少硫腐蚀的防范措施等。1焦化装置原料含硫量及其危害1.1原料含硫情况茂名石化公司近几年加工高含硫原油数量不断增加，且含硫量不断升高，炼制高（含）硫原油比例超过80%，年处理量超过1104t。延迟焦化装置是使减压渣油裂解，生成轻质油、中间馏分油和焦炭的一个重要装置。由于该装置是将重质油在管式炉中加热，采用高的流速（炉子注水或注气）及高的热强度（炉出口温度500），使油品在加热炉中短时间内达到焦化反应所需的温度，然后迅速离开加热炉，进入焦炭塔，从而使焦化反应不在加热炉中进行，而延迟到焦炭塔中进行，而被称为延迟焦化。茂名分公司焦化装置的原料以蒸馏减底渣油为主，均为高含硫渣油，2001年含硫情况见表1。 表14套蒸馏装置减压馏分硫分布情况质量分数，%装置原料减顶减一减二减三减四减五减底一蒸馏2.04-2.012.482.502.66-3.92二蒸馏1.60-1.451.581.802.22-2.90三蒸馏2.4-2.212.542.552.90-4.55四蒸馏2.41.222.312.572.673.242.764.48焦化装置原料设计含硫为不大于3.5%，由表1可以看出，2001年装置原料平均含硫3.96%，最高含硫达到4.55%。1.2焦化装置硫腐蚀的危害由于加工高含硫原油的数量不断增加，90年代中期以来，装置处在满负荷、高含硫条件下长周期运行，设备管线介质含硫高、流速快，腐蚀加重，尤其是高温硫化物腐蚀更为了严重。又由于焦化装置操作温度较高，一旦泄漏很容易引起着火爆炸事故。1998年6月22日，焦化装置在处理停电事故时，由于泵-4出口后法兰（Dg150）与管线连接焊缝突然断裂，380的分馏塔底渣油喷出自燃着火，造成1人死亡，2人受伤，装置停产6天，直接经济损失39.34104。事故原因为装置原料含硫超过设计值，管线减薄严重。泵-4出口整条管线按设计图纸应为Cr5Mo,而实际上却是碳钢10、20与Cr5Mo混用，碳钢10与20连接处用奥302焊条，由于碳钢10、20不耐高温含硫油的腐蚀，不耐冲刷磨损，在热影响区受焦粉冲刷磨损严重减薄，泵-4出口法兰后大小头原厚度为6mm，管线断裂后对断口处检测，最薄处只有0.6mm。2000年6月16日，炼油厂焦化车间在实施炉-1降量过程中，炉-2分支阀前大小头（219mm159mm12mm）处突然爆裂，大量的370高温渣油喷出自燃着火，造成1人死亡，直接经济损失1.8104元。事故原因与“622”事故相似。2焦化装置硫腐蚀及原因分析2.1焦化装置硫腐蚀情况延迟焦化过程要将油品两次加热，因此，在焦化装置中高温部位较多，主要腐蚀为典型的高温硫腐蚀，如分馏塔250以上的侧线、循环线、从分馏塔经进料泵、加热炉至焦炭塔的高温渣油线及焦炭塔底拿油线等。硫的分布主要集中于重质馏分和气体中，这两部分的硫腐蚀十分严重。2000年焦化装置的汽油线腐蚀速率达1.6mm/a，加热炉到焦炭塔的转油线腐蚀速率达到1.33mm/a，原料进料线的腐蚀速率达到1.55mm/a。2002年焦化装置管线测厚情况表明：温度越高，腐蚀速率越大；管内介质流速越大，腐蚀越严重；弯头、大小头、三通、设备进出口接管等易产生湍流、涡流部位，腐蚀速率高；直管段腐蚀速率最小；高温下碳钢腐蚀速率较大。近几年来，焦化装置因腐蚀穿孔泄漏的事件频频发生，表2为20012002年焦化装置的腐蚀情况。由表2可知，焦化装置泄漏事件的主要原因是高温硫腐蚀、低温硫腐蚀及露点腐蚀等。表220012002年设备、管线腐蚀泄漏情况统计装置日期部位原因焦化2001.8.6塔-2一层回流孔板引线高温S及H2S腐蚀焦化2001.8.19容-2浮筒液位计引出管低温下湿H2S腐蚀焦化2001.8.25脱硫容-15压力表引管低温下湿H2S腐蚀焦化2001.10.31塔-1放水线低温下湿H2S腐蚀焦化2001.12.18塔-1/1转油线热偶套高温S及H2S焦化2002.2.15炉-1对流室注水管露点腐蚀焦化2002.4.27容-1放空线弯头低温下湿H2S腐蚀焦化2002.6.20炉-2对流室注水管露点腐蚀焦化2002.2.15炉-1对流室注水管露点腐蚀焦化2002.4.27容-1放空线弯头低温下湿H2S腐蚀焦化2002.6.20炉-2对流室注水管露点腐蚀2.2硫腐蚀原因分析2.2.1高温硫腐蚀高温硫化物的腐蚀是指温度在240以上硫、硫化氢和硫醇形成的腐蚀，如延迟焦化装置主分馏塔的下部腐蚀等。在高温条件下，活性硫与金属直接反应，表现为均匀腐蚀，其中以硫化氢的腐蚀性最强.高温硫腐蚀的影响因素主要有温度、硫化氢浓度、介质流速、材质及介质流动状态等。a)温度：由于焦化经过近500的高温段，原料中的非活性硫化物经过充分的分解生成硫化氢，硫化氢又分解生成单质硫和硫醇其活性硫含量剧增，腐蚀性增大，温度越高，腐蚀速率越大。b)硫化氢浓度：硫化氢是所有活性硫化物中腐蚀性最大的，硫化氢浓度越高，腐蚀越严重c)介质流速：流速越大，金属表面上的硫化亚铁腐蚀产物保护膜越易脱落，腐蚀也就加剧。d)材质：碳钢腐蚀率较大。e)介质流动状态：管线的弯头、大小头、设备的进出口接管、孔板等改变物流形态的部位容易产生湍流、涡流及紊流，冲刷金属表面腐蚀率增高。介质长期不流动的盲区，腐蚀速率较高。2.2.2低温硫腐蚀低