甲醇装置危险因素分析及其防范措施

甲醇装置危险因素分析及其防范措甲醇装置危险因素分析及其防范措 施施 甲醇装置采用的原料 燃料 天然气为甲类火灾危险性物 质 产品甲醇为甲 类火灾危险性物质 中度危害的有毒物质 中间过程产品硫化氢 一氧化碳 氢气也是易燃 易爆物质 其中一氧化碳 硫化氢还是高度危害的有毒物质 装置存在火 灾 爆炸 中毒危害 生产主要设备为单系列 设备一旦发生故障往往会造成全 装置停车 处理不当 甚至造成重大事故 一一 开停工时危险因素分析及其防范措施开停工时危险因素分析及其防范措施 1 开工时危险因素分析及其防范措施 开工时危险因素分析及其防范措施 开工过程中 装置设备 管道 要引入各种工艺介质进行吹扫 置换 工艺介质的温度 压力也要逐步从常温 常压提到规定 的指标值 开工中各种催化剂要进行升温 还原达到 活化态 开工中操作繁杂 步骤多 操作参数变化大 要求高 环节多 时间长 因而操作不当极易发生事故 现将开工操作中存在的 主要危险及防范措施分析如下 1 设备 管线 吹扫 置换 送气 液 操作 设备 管线 进行吹扫 置换 送气操作是开工中前期操作 在这一阶段中 如设备 管线 未吹扫干净就投入运行 在运行中 杂质会堵塞管道或损坏阀门的密封面 如果 蒸汽 润滑油系 统存在杂质 将是十分危险的 杂质随蒸汽进入透平会造成叶 片损坏 杂质进入轴瓦会造成轴瓦磨损 设备 管线 在开工中必须用工艺介质置换合格 上一工序工 艺介质未合格前不能进入下一工序 否则会影响下一工序的正 常运行 甚至造成事故 特别要禁止用可燃气直接置换空气 送气 液 前要检查阀门 盲板 的状态 1987 年某石化总厂 合成 车间制氢装置检修结束 进入开工阶段 检修工人拆除了进装 置瓦斯管线上北侧的一个盲板 接着 又拆除该管线上南侧的 一个盲板 法兰尚未紧固时 操作工未检查就将瓦斯管线北侧 阀门打开 发现后又立即关闭 但瓦斯已泄漏扩散 遇电焊机 火花发生空间爆炸 造成 11 人烧伤 1975 年某化肥厂 在调 校压缩机三段出口安全阀时 开车前未经置换 开车后 机内 焦炉气与空气混合达到爆炸范围发生化学爆炸 事故造成 6 人 负伤 3 人死亡 经济损失 12 万元 防范措施 一是吹扫 置换必须按操作规程操作 并经检 验 分析后 才能确认合格 二是操作前要检查有关的阀门 盲板 开关是否符合要求 三 是吹扫 置换排放口要有安全设施 或标记 防止发生意外事故 四是定期清洗各种过滤器 2 设备 管道 升温 升压 设备 管道 从常温 常压升到操作温度 操作压力必须保持 一定速率 升温 升压过快产生的热应力 压力降会损坏设备 可造成重大事故 升温过程中 工艺气体 特别是水蒸气 产生的 冷凝液 应及时排除 送液时要注意排气 如排液不及时 气体 带液 可造成 水击 损坏设备 各厂开工中都不同程度遇到过 水击 现象 有的甚至造成事故 如 1985 年某化肥厂 开工过 程中工艺气大量放空 在放空管内积水 产生 水击 水击 致 使部分放空管道从管架上坠落 并拉坏火炬 事故原因是火炬 系统的水分离器脱水盲板未拆除 分离器无法排液 开工过程中 还要认真检查有关的阀门 盲板 防止发生窜 气 倒液 造成事故 特别是气 液 窜人装有催化剂的设备内时 还会损坏催化剂 1989 年某化肥厂检修后开车 中压蒸汽进行 管网暖管 送汽 升压时 由于两只蒸汽阀门未关 蒸汽进入 冷态一段转化炉 造成一段转化催化剂水合粉碎 被迫全炉更 换催化剂 防范措施 一是严格控制升温 升压速率 二是操作中 注意温度 压力的变化 三是作业前 认真检查有关阀门 盲板 开关状况 四是操作中 注意排液 或排气 3 加热炉 转化炉 的点火 升温 加热炉 转化炉 点火操作具有一定危险性 因为点火前 如 果炉膛内可燃气浓度已达到爆炸范围 未被置换干净 点火操 作往往会造成炉膛爆炸 1985 年某化肥厂一段炉点火烘炉时 炉膛发生爆炸 直接经济损失 11 6 万元 事故后 发现点火 前有 10 个烧嘴燃料气阀门没有关闭 加热炉内一般有耐火衬里 升温速度过快易造成耐火材料 产生裂缝 松动 甚至脱落 开工后往往造成炉外壁超温 变 形 而导致发生火灾 爆炸 加热炉升温中 如果炉管内工艺 介质流量过低 炉管外壁会超温 可烧坏炉管 也可引发爆炸 着火事故 1996 年 3 月某厂甲醇装置 开工中 发生转化炉炉 管超温 炉管损坏 99 根 直接经济损失 367 7 万元的重大事 故 事故原因是开工中 氮气升温阶段 升温中原料预热器翅 片管发生破裂泄漏氮气 由于操作人员缺乏经验 加上炉管出 口热电偶位置不正确 未及时发现 导致转化炉管干烧 过热 而损坏 1986 年某维尼纶厂 化工厂一台天然气预热炉 在开 车中用氮气升温 由于氮气流量过小 设计只有氮气总流量 未 设计单台炉子的氮气计量仪表 加热用燃料气量过大 致使炉 管超温 造成辐射段 对流段烧坏 事故直接经济损失约 2 5 万元 防范措施 一是点火前要确认燃料阀门已关闭 二是炉膛 一定要置换 并分析合格后再点火 三是控制炉管出口或外壁 温度 防止工艺介质流量过低而超温 四是严格按升温曲线进 行升温 升压操作 4 催化剂的升温 还原 催化剂的升温 还原在开工操作中是十分关键性的操作 其操作的好坏 将影响催化 剂的活性和使用寿命 由于催化 剂还原过程一般会放出大量的热量 造成温度上升 控制不当 易发生超温 超温不但降低催化剂活性 减少催化剂使用寿命 严重时 可烧毁催化剂 并损坏设备 开工前还应检查阀门 盲板 仪表状态及升温 还原的条件是否具备 否则也易发生 事故 如 1979 年某化肥厂检修后开车 甲醇合成塔催化剂升温 到活性温度后 催化剂温度仍上升 采取开副线 调节循环量 等措施后 温度仍不能控制 继续上升 造成甲醇合成催化剂 烧毁 事故原因是检修结束后一盲板未拆除 开车前又未发现 防范措施 一是制定正确的升温还原方案 二是确保仪表 指示 检验分析数据正确 三是阀门 盲板 开关无误 不窜气 四是按规程操作 5 压缩机开车操作 压缩机组开车包括建立油循环 投用水冷 建立冷凝液系 统 盘车置换 静态调试 暖管暖机 冲转 过临界转速 提 速提压等步骤 工作环节多 操作步骤繁杂 操作不当 易发 生烧轴瓦 振动大 喘振 超温超压 气封泄漏等故障 严重 时会造成重大设备事故 1978 年某天然气化工厂合成气压缩机开车操作 开车升速 时 由于在临界转速下停留时间过长 两分钟 振动加剧 造成轴 瓦磨损 运转两天后停机 发现高压缸止推瓦烧毁 防范措施 一是开车实行操作票制度 防止误操作发生 二是制订事故处理预案 正确处理不正常情况 防止事故扩大 2 停工中危险因素分析及防范措施 停工中危险因素分析及防范措施 装置停工时 设备 管线 进行降压 降温 置换 吹扫 运 行设备停运 催化剂进行降温 钝化 氧化 等操作 操作参数变 化大 操作步骤繁杂 正常停工 一般按停工方案进行 遇紧 急或事故停车 由于情况复杂 应按事故处理预案进行 停工 中 特别是紧急 事故 停工时 处理不当 易发生事故 现将停 工操作中存在的主要危险及防范措施分析如下 1 降量 断料操作 停工中 设备 管线 按停工步骤都要减负荷 并切断工艺介 质的进料 各种工艺物料的减量及切断都有严格的先后程序 切断后还要防止发生泄漏 如操作不当 有可能造成事故 此 项操作中存在的危险有 空气与可燃气在设备内混合 如 空气进入甲醇精馏塔 甲醇储槽 可燃气进入停工排空的设备 管道 可发生爆炸 某种物料进入催化剂床层 如 停蒸汽后天然气进入转化 炉 停车后空气进入催化剂床层等 可造成催化剂结碳或烧毁 高压气体进入低压设备 如 合成高压气进入低压粗甲醇 闪蒸槽 可造成设备爆炸 着火 1978 年某化肥厂因仪表故障造成全厂紧急停车 蒸汽锅炉 熄火 天然气未及时切断 继续进入一段炉 低水碳比联锁未投 用 造成一段转化催化剂结碳损坏 1990 年某厂 甲醇罐管线 改造施工中 由于甲醇泄漏到改造管线中 动火作业时 引起 管内甲醇气体闪燃 造成 2000m3 的甲醇罐燃烧爆炸 该罐全 部损坏报废 防范措施 一是按操作规程进行停工操作 二是认真监测 操作参数的变化 三是及时关闭手动截止阀或加盲板 以防泄 漏 2 设备 管线 降压 降温 与开工操作一样 设备的降压 降温也应严格控制速率 降温速度过快 会产生热应力而损坏设备 降压速度过快 可 因压差大或气体 液体 倒流 而造成事故 1979 年某化肥厂甲 醇装置 在停工操作中 甲醇合成塔后放空阀全开 因降压速 度太快 使塔压差达到 40kg cm2 造成合成塔分气盆 触煤 筐变形损坏 被迫停车进行检修 事故直接经济损失 9 7 万元 防范措施 一是停工中 保持正常降温 降压速率 二是 操作中注意前后各工序温度 压力 液位的变化 三是检查阀 门开关状况 防止内漏 3 催化剂降温 氧化 钝化 和保护 由于生产中催化剂处于 活化态 停工操作中一般视停工 时间的长短及检修需要 对催化剂进行保温保压 降温降压 氮气保护或进行氧化 钝化 操作 停工中 还原态的催化剂遇到 空气 氧气 会发生剧烈的氧化反应 控制不当可损坏催化剂 催 化剂与水接触还会造成强度下降或粉碎 停工期间应特别注意 保护催化剂 1979 年某化肥厂由于废热锅炉泄漏 装置停车 停车中由于给一段转化炉循环降温的氮气中夹带水蒸气 造成 一段转化催化剂部分水合 粉碎 因此 停工中应严格按操作规程对催化剂进行降温 保护 与催化剂床层相连接管道 阀门应关闭或加盲板 防止物料窜 人催化剂床层 停工期间 催化剂一般都应充人氮气保持正压 并检测催化剂床层温度变化情况 防止空气人内 造成催化剂 氧化 烧毁 甲醇合成塔停车期间 塔内气体中一氧化碳 二 氧化碳 氢气含量要尽量降低 如长期停车 应用氮气将一氧 化碳 二氧化碳 氢气置换干净 以保护催化剂的活性 4 压缩机停车 压缩机组停机操作与开车操作一样步骤繁多 停机操作中 如油压过低 易发生烧轴瓦事故 如压差大 易造成止推瓦损 坏 如震动大 易造成气封 密封 轴瓦等损坏 如发生带液 人缸 易造成转子叶片损坏 因此 停机操作必须按停机操作 票逐项进行 注意压力 温度 转速的变化 如遇压缩机跳车或紧急停机操作时 还应注意检查备用 事 故 油泵是否启动 油压变化情况 并检查机组电动盘车是否开 启 5 甲醇塔 罐停工 精馏系统中 塔 泵 罐存有大量的甲醇液 停工过程中 视停工时间长短及检修需要 要进行排液或设备 管线 排空操作 排液操作中 如操作失误或违章作业 发生管线窜液或甲醇液 外漏 有可能造成人员中毒或发生着火 爆炸 排液操作中 如塔 罐内形成负压 会造成设备抽瘪而损坏 停工中 如空 气进入存有甲醇的塔 罐中 设备内可形成爆炸性气体 遇火 花 明火 静电等即可发生爆炸 着火 如 1977 年某公司化肥 厂 1000m3的精甲醇罐因抽空形成负压而发生破损 大修前为 了将存在罐内剩余的 35t 甲醇抽出 在罐内放入一个带潜水泵 的不锈钢筒 采用人工进入罐内将甲醇舀人筒内 再由潜水泵 排出罐外 操作过程中 潜水泵发生故障 再次送电时 储罐 发生爆炸 着火 并造成罐内作业人员伤亡 防范措施 一是停工排液前 要检查阀门 盲板 开关状况 防止发生窜液 跑液 二是排 倒 液操作要严密监视液位 压力 的变化 防止产生负压 设备抽瘪或吸人空气 三是操作中应 避免存有甲醇的设备 管线 内进入空气 如压力过低应充人氮气 保护 四是发生甲醇泄漏到环境中或空气进入存有甲醇的设备 内 应禁止动火等产生火花的作业 并及时采取安全处理措施 防止发生中毒 火灾 爆炸故事 五是安全阀 呼吸阀等压力 释放设施应保持灵活好用 六是作业人员应佩戴个人防护器材 防止发生人员中毒伤害事故 二二 正常生产中危险因素分析及防范措施正常生产中危险因素分析及防范措施 正常生产时 设备运行正常 工艺参数稳定 即使发生小 幅波动 经操作人员及时调节 都能保持正常 但当设备运行 发生故障 工艺参数大幅波动 操作不当或发生违章作业时 装置有可能发生故障或事故 现将正常生产中存在的主要故障 危险因素及防范 处置 措施分单元介绍如下 1 脱硫 脱硫 硫是多种催化剂的毒物 因此 脱硫单元出口原料气中总 硫含量高 危害性是比较大的 所造成的损失也大 生产中要 特别重视 并采取防范措施 甲醇装置如使用其他工艺装置中 的尾气做原料 还应防止原料气中氧含量超高 如果氧含量高 会造成脱硫加氢催化剂超温 甚至烧毁催化剂或发生爆炸 如 2000 年某厂甲醇车间 发生一起随意摘除联锁造成的重大未遂 事故 该厂甲醇装置采用乙炔装置尾气作原料 未遂事故发生 时 尾气中氧含量高达 4 29 联锁值 0 45 已摘除 尾 气进入脱硫 加氢转化系统造成催化剂床层温度急剧升高 由 于后期处理及时 未造成重大事故 造成出口原料气中含硫高 的原因及防范措施 见表 7 42 2 转化 转化 转化炉在高温下运行 运行条件比较苛刻 主要故障有催 化剂中毒 结碳 粉碎以及炉管超温 过热损坏等 废热锅炉 存在主要危险是液位低 水循环倍率低 引起的炉管爆管 详 见表 7 43 转化炉易发生的事故有 天然气含硫高引起的催化剂中毒 人炉原料水碳比过低造成的塍化剂结碳以及转化炉炉管损坏 如 1991 年某化肥厂 由于一段转化炉人炉原料中硫含量过高 造成一段转化催化剂中毒 结碳 被迫停车 全炉更换催化剂 1993 年某化肥厂 辅助锅炉发生爆管事故 事故处理中 造成 一段转化炉人炉水碳比下降到 1 5 正常值 3 5 转化催化剂 发生结碳 被迫停车 部分更换催化剂 又如 1992 年某炼油化 工厂制氢装置 转化炉在运行中发生燃料气带液 柴油 事故 由 于处理不当 判断失误 处理中造成转化炉管损坏 12 根 装置 被迫停车检修 事故原因是燃料气带柴油入炉 造成转化炉炉 膛温度超高 导致两根转化炉炉管焊缝产生裂纹 焊缝断裂处 喷出的原料油气燃烧产生的高温 又造成邻近 10 根转化炉炉管 局部过热而破裂 废热锅炉易发生的事故是锅炉炉管爆管 爆管事故多见于 水管锅炉 造成爆管的原因主要是液位低 锅炉水循环倍率低 或气温高引起的炉管过热 如 1978 年某天然气化工厂锅炉给水 泵转速低打不上水 造成废热锅炉汽包液位急剧下降 造成全 装置停车 恢复开车中 汽包液位无法建立 检查发现废热锅 炉已多处爆管 3 压缩 压缩 天然气及合成气压缩 透平机组由于结构复杂 调节 控 制操作要求高 如零部件存在缺陷 操作不当或维修不当都易 发生故障或造成事故 主要的故障有 轴瓦温度过高 造成的 烧瓦 振动大造成的密封损坏 轴瓦损坏 机内发生异声 叶 片断裂 转子损坏等 详见表 7 44 压缩 透平机组由于润滑油及控制油储存量较大 压力也 较高 如发生泄漏 渗漏到高温蒸汽管线上 也可造成火灾 运行中要注意预防 如 1983 年某石化总厂化肥厂合成车间合成 气压缩机透平润滑油渗漏 渗漏的油遇高温蒸汽管线 引燃成 火灾 事故造成装置停工 10 天 4 合成 合成 甲醇合成单元正常生产中主要的操作参数有 温度 系统 压力 汽包蒸汽压力 循环气流量 氢碳比 惰性气浓度 甲 醇浓度等 生产中存在的危险因素及预防措施见表 7 45 合成 单元存在的危险因素中 以催化剂过热烧毁以及合成塔内件损 坏危险性最大 事故造成的损失大 停车时间长 如 1973 年某 氮肥厂 甲醇塔在满负荷正常生产中 由于循环气中一氧化碳 含量上升 造成催化剂热点温度上升 操作人员开副线阀调节 在操作调节中 由于操作人员不精心 违章作业 造成温度反 复波动 催化剂温度从 325 上升到 680 720 将刚投产的 4 2t 催化剂全部烧毁 造成全厂停产 11 天 损失 98 万元 又 如 1978 年某化肥厂甲醇合成塔在正常运行中 高压外筒发生泄 漏 停车检查发现塔外筒中部有一环向裂缝 裂缝长 120mm 该处塔壁变形严重 鼓肚高出 16 17mm 塔内件触煤筐也损 坏 事故原因 该塔操作压力 320kgf cm2 操作温度 360 420 塔壁温度小于 120 该塔在运行的 8 年期间 共出现 过 8 次触煤过热 最高反应温度达 800 以上 触煤筐发生过焊 口开裂 外壳多次发生过超温 事故直接原因是由于多次超温 操作 局部过热造成 5 精馏 精馏 精馏单元设备 管线 内主要介质为甲醇液 由于单元中设备 总容量大 因此甲醇的存量也大 在生产过程中 如发生甲醇 液泄漏 处理不当 极易造成重大中毒 火灾 爆炸事故 正 常生产中 精馏单元的主要危险因素是甲醇液泄漏 应采取措 施重点防治 单元中主要危险因素及预防措施见表 7 46 三三 设备防腐设备防腐 甲醇装置设备在运行中 存在硫化物腐蚀 粗甲醇酸性腐 蚀 冷换设备冷却水腐蚀以及大气腐蚀等 1 有机酸产生的腐蚀及防护 有机酸产生的腐蚀及防护 粗甲醇中含有有机酸 有机酸对设备会发生酸性腐蚀 设 备腐蚀发生的部位主要在轻馏分塔内 生产过程中 一般采取 在人塔的粗甲醇中 注入氢氧化钠溶液来中和其中的有机酸 通过控制溶液中的酸碱度 来防止有机酸对设备的腐蚀 2 硫化物产生的腐蚀和防护 硫化物产生的腐蚀和防护 硫化物对设备的腐蚀 与天然气中的含硫量有关 天然气 含硫量越高 对设备的腐蚀越大 在甲醇装置中 硫化物对设 备易产生腐蚀的部位主要有 含硫天然气 脱硫前 对设备产生的 腐蚀 以及转化炉 加热炉 的烟道气对设备产生的露点腐蚀 如 19 叨年某化肥厂 终脱硫加热炉 运行中对流段盘管因腐蚀减 薄 破裂 引起加热炉向外喷火 事故造成装置停车 并造成 人员灼伤 防止硫化物腐蚀的措施 一是设备 管线 采用耐腐蚀的材料 二是采用高含硫天然气作原料 燃料时 应采取预脱硫措施 三是如果转化炉 加热炉 烟气含硫高 其温度应保持在露点以上 防止烟气产生酸性冷凝液而腐蚀设备 3 循环水冷换设备腐蚀及防护 循环水冷换设备腐蚀及防护 循环冷却水由于水中溶解有氧 水中还存在各种浓缩的离 子如氯离子 加上细菌繁殖 常造成水冷器发生腐蚀与结垢 冷换设备结垢会降低传热效率 腐蚀会造成穿孔泄漏 严重影 响正常生产 与甲醇装置流程 设备类似的 11 套大型合成氨装置 在投 产初期三年间 曾因循环冷却水腐蚀而造成水冷器泄漏 64 台次 其中更换了 41 台次 造成装置停车 7 次 曾严重影响了正常生 产 对冷换设备腐蚀的防护主要是改善循环水的水质 各厂根 据本地水源水质情况 通过试验 在循环冷却水系统添加适合 的复合水稳剂 以达到防腐蚀 防结垢 杀菌的目的 并结合 大修对冷换设备进行腐蚀情况检查和清洗 以减缓腐蚀和采取 防腐蚀措施 四四 装置安全联锁及其作用装置安全联锁及其作用 装置生产过程中会发生各种不正常情况 某些主要的工艺 参数也可能偏离指标值 当偏离的程度及时间达到一定的限度 装置会发生故障 甚至造成事故 为保证装置运行安全和设备 的安全 装置设立了自动报警 自动联锁系统 甲醇装置设立的联锁系统分为两个层次 第一层次为单元联锁 每个生产单元设有一个单元联锁 每一台压缩 透平大机组设一个单元联锁 每个单元联锁又由 主联锁和分联锁组成 第二层次为系统联锁 由关键的工艺参数联锁报警点和单 元联锁组成 甲醇装置由于原料不同 工艺技术不同 各装置的联锁设