7-硫化氢安全措施专篇

2017年“东华科技-陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛云天化合成氨装置废气深度脱硫资源化利用项目硫化氢安全措施专篇团队名称： 碣石观沧海团队 团队成员：叶阳 曾伟 邵青楠 崔怡洲 王奥诚指导老师： 黄星亮 邓春 孟祥海 杜巍 徐建 2017年8月云天化合成氨装置废气深度脱硫资源化利用项目目 录目 录 1第一章 编制目的2第二章 硫化氢来源3第三章 硫化氢限值及危害4第四章 安全防治措施64.1 总图布置64.2 分级报警机制64.3 设备材质74.4 固定检测74.5 移动检测74.6 有毒有害气体无线监测系统74.7 备用管道及阀门84.8 不停车管道密封84.9 自动控制94.10 氧气补给94.11 通风采风94.12 其他安全预防措施9第五章 应急事故处理措施105.1 人员疏散105.2 喷淋系统105.3 消防水辅助吸收115.4 新型捕消剂115.5 硫化氢捕消器115.6 紧急停车125.7 应急设备125.8 医疗消防保障135.9 其他应急事故处理方法13第六章 结论14第一章 编制目的本厂为云天化合成氨装置废气深度脱硫资源化利用项目，处理废气源包含硫化氢气体。硫化氢为化工生产中典型毒性气体，若化工厂相应安全措施未落实，将造成严重的事故后果。2003年12月23日22时15分，中国石油天然气总公司重庆开县西南油气田分公司川东北气矿罗家16H井发生天然气井喷事故，造成天然气中硫化氢中毒，井场周围居民和井队职工243人中毒死亡、2142人住院治疗、9万余人被紧急疏散安置、直接经济损失达6432.31万元。这起事故造成的巨大伤亡，在国内乃至世界硫化氢泄露事故史上也是罕见的。本小组对于本项目的硫化氢气体泄露安全进行更为细致的分析，是为了贯彻“安全第一、预防为主”方针，为建设项目初步设计提供科学依据，以利于提高危化建设项目的本质安全程度和安全管理水平，减少和控制危化建设项目和危化生产中的危险、有害因素，降低危化生产安全风险，预防事故发生，保护建设单位和危化企业的财产安全及人员的健康和生命安全。 第二章 硫化氢来源本项目含硫化氢废气来自云天化天安化工50万吨/年合成氨装置，气源温度、组成如下表所示：表2-1 合成氨装置硫化氢废气来源及组成低温甲醇洗单元变换闪蒸气废气温度/32.0140废气压力/atm2.22.2废气气量/m3h-12432.67215.28组成成分/（以摩尔分数计）CH3OH0.140.14CO257.4366.8H20.0112.1N27.141.16H2S35.141H2O018.5COS0.140CO00.3第三章 硫化氢限值及危害硫化氢的安全指标及相应内容见表3-1。表3-1 硫化氢限值序号硫化氢的安全指标内容或定义1阈限值几乎所有工作人员长期暴露都不会产生不利影响的某种有毒物质在空气中的最大浓度。硫化氢该浓度为15mg/m3（10ppm）。2安全临界浓度工作人员在露天工作8小时可接受的硫化氢最高浓度。该浓度为30mg/ m3（20ppm）。3危险临界浓度当环境硫化氢浓度超过150mg/m3（100ppm）时，会对生命和健康产生不可逆转或延迟性影响。4硫化氢的特性硫化氢低浓度时具有“臭鸡蛋”气味，接触仅有呼吸道及眼的局部刺激作用；高浓度时全身作用较明显，表现为中枢神经系统症状和窒息症状；极高浓度很快引起嗅觉疲劳而不觉其味，可发生“电击样”中毒，接触者在数秒内突然倒下，呼吸停止。硫化氢气体中毒浓度及相应表现见表3-2。表3-2 硫化氢毒性浓度表序号体积比浓度 ppm质量比浓度 mg/m3人中毒情况111.5可闻到一种明显的臭鸡蛋味21015可在露天安全工作8小时（阈限值时）32030露天工作的最高极限，超过此浓度必须佩戴正压式空气呼吸器41001502-3min丧失嗅觉，咽喉肿痛、头痛、恶心5200300很短时间内破坏嗅觉系统，能刺痛眼和喉道，导致死亡6500750人出现头晕症状，几分钟内停止呼吸，需做人工呼吸77001050很快就不省人事，停止呼吸，若不立即抢救将会导致死亡810001500立即不省人事，几分钟内死亡，或智力残损920003000吸上一口，将立即死亡，难于抢救第四章 安全防治措施4.1 总图布置本项目涉及硫化氢气体的高危操作，工艺区为硫化氢气体泄露高危区。按照相应危险化学品工艺流程要求，需要将本项目工艺区布置在全年最小频率风向的上风侧。按照安宁市风玫瑰图，本项目将硫化氢泄露危险值较高的工艺区置于东北侧，符合安全要求。图4-1 厂区平面布置图4.2 分级报警机制本项目高度重视硫化氢泄露事故的预防报警机制。由文献资料可知，硫化氢空气最高容许浓度为10 mg/m3，阈限值为15 mg/m3，本厂以安全为重，将空气最高容许浓度值10mg/m3作为硫化氢检测的一级报警值，安全临界浓度为30 mg/m3，此为硫化氢检测的二级报警值，危险临界浓度为150 mg/m3，此为硫化氢检测的三级报警值，针对报警级别分别制定相关应急处理措施。4.3 设备材质对于含硫化氢气体的管道、塔设备及换热器等工艺设备，均采用特殊不锈钢进行制造。所选材质耐硫化氢腐蚀，安全性高。例如，赤泥粗脱硫塔采用0Cr13Al（复材）+Q235-B（基材）材质，含硫化氢换热器采用08Cr2AlMo材质等，并增加相应腐蚀裕量，提高使用期内设备安全性，详情请见设备设计选型一览表。4.4 固定检测本项目合理设置硫化氢固定式检测报警仪，管线的固定检测器布置在厂区高浓度硫化氢途经管道下方，有效覆盖水平平面半径为15m，共设置10台固定式检测仪，具体设于管线下方，距离地面30-60cm。设备的固定检测器布置在本厂区的最小频率风向的上风侧；有效覆盖水平平面半径为15m，共设置8台固定式检测器，具体设于装置设备下方，距离地面30-60cm。监测仪分布密度高，足以满足部分检测仪失效时的硫化氢报警要求。4.5 移动检测作业人员进入含硫化氢管道区、设备区时，均需要佩戴便携式硫化氢检测仪，作业人员需要及时报告硫化氢浓度异常情况，且检测仪接入无线检测系统中，连接中控室进行自动报警，防止作业人员忽视便携式硫化氢检测仪报警信号情况发生。4.6 有毒有害气体无线监测系统本项目硫化氢、甲硫醇气体检测系统采用中国石化青岛安全工程研究院的有毒有害气体无线监测系统，分布点由上述两类检测点组成。安工院基于无线传输、GPS+RFID精确定位、多传感器融合等技术研制了此套有毒有害气体无线监测系统，该系统兼容性好、定位精度高、部署快速、响应时间快。H2S示值误差5%，兼容性好，响应时间3s。GPS+RFID立体定位，定位精度5米。可实现人员状态、位置监测、轨迹回放，仪器与平台之间无线传输，安全预警信息双向传输，多方式推送。安工院有毒有害气体无线监测系统界面见图4-2。图4-2 安工院有毒有害气体无线监测系统界面4.7 备用管道及阀门本项目硫化氢泄露源主要位于管道连接段，尤其是管道法兰连接段。本项目从硫化氢安全性考虑，在易发生泄露段采取备用管道及备用阀连接方式，如阀门段、法兰连接段等，在现用管道发生泄露时进行自动控制切换，备用管道虽牺牲一定经济效益，但项目安全性得到充分提高。同时，备用管道闲置时应采取与现用管道同级别的检维修措施，加强管道稳定性能。4.8 不停车管道密封本项目除4.8所述，硫化氢流通阀门、法兰等处采用备用设备之外，对于微量泄露管道将采用不停车管道密封技术。运用合适卡具及专业耐高温高压及硫化氢腐蚀密封剂进行管道修补，减少因微量硫化氢泄露带来的经济损失。4.9 自动控制本项目主要采用DCS系统进行装置自控，工艺区操作流程采取自动作业方式，减少人工控制与操作，以减少作业人员暴露于硫化氢泄露危险区的几率，从而提高本项目硫化氢防治安全性。4.10 氧气补给本厂设置氧气面罩补给点及高压氧舱救治处，以预备突发硫化氢泄露事故。氧气面罩补给点设有6处，平均分布于硫化氢高危操作区域。高压氧舱救治处设置在中心化验楼中的急救室内，高压氧压力为202253kPa。4.11 通风采风本项目主要工艺区均为露天布置，空气流通情况良好，可稀释小规模硫化氢泄露。操作室内均设置通风过滤设备，可净化入室空气中硫化氢气体，防止泄露时外界硫化氢聚集于室内带来的严重后果。同时，检维修过程前均需要对设备管道采用氮气吹扫通风处理，直至硫化氢浓度低至安全浓度范围方可进行后续检维修操作。4.12 其他安全预防措施本章内容主要为本项目硫化氢防治的突出措施，同时，本团队成员对本厂区安全事故进行了深刻详细的排查及处理，如管理操作方式、储运系统排查、自然灾害、区域环境影响等，详细信息请阅读安全预评估报告一书。第五章 应急事故处理措施5.1 人员疏散现阶段化工厂及油气田发生硫化氢泄露事故时，最重要的事故处理措施即为人员疏散。本项目设置分级警报系统，硫化氢发生一级警报时，即硫化氢泄露浓度达到10mg/m3时，厂区内除必要操作人员及消防人员外，迅速撤离至泄漏污染区上风处，并立即隔离至少150m。硫化氢发生二级与三级警报时，即硫化氢泄露浓度达到30mg/m3及150mg/m3，紧急疏散周边工业区、居民区人员，迅速撤离至泄漏污染区上风处，并立即隔离至少300m。严格限制进入禁严区。白天疏散距离为下风向800m, 夜间疏散为下风向2700m。5.2 喷淋系统现阶段相关企业一般运用碱液喷淋吸收法进行硫化氢泄露处理。本厂采用20%40%氢氧化钠溶液作为喷淋液体进行中和吸收处理。硫化氢的吸收效果与氢氧化钠溶液的用量及浓度成正比关系。泄漏喷淋吸收处理系统由泄漏吸收池、地下管沟、负压抽风装置、自动喷嘴、碱液箱等组成。当硫化氢泄露二级警报触动喷淋装置时，系统自动进行相关工段减压闭阀处理，且操作人员需立即进行应急措施。此时喷淋系统开启，20%40%氢氧化钠溶液由自动喷嘴进行应急处理。喷淋量由检测仪反馈控制或人为控制，为安全起见，设置为检测所需量的120%，人为操作可进行加量喷淋。带有喷淋系统的工艺区地面设置喷淋液回收池及管沟，池深0.3m，池宽由具体工段范围大小确定。喷淋碱液需回收进行后续处理，不可进入排水管道。氢氧化钠喷淋系统同样可用于输送甲硫醇管道、储罐的处理，触发喷淋装置的甲硫醇浓度限值为1mg/m3。5.3 消防水辅助吸收 本厂设置碱液喷淋备用方案，利用消防水进行硫化氢泄露辅助吸收。硫化氢气体水溶性较好，在20时1体积水能溶解2.6体积的硫化氢，当碱液缺失或喷淋系统故障时，或需大面积喷淋时，可利用厂区现有消防水系统进行水喷淋，虽吸收效果难以达到碱液之效果，但喷淋面积远大于碱液喷淋，故总体效果可行，是现有众多原油勘探企业采取的硫化氢泄露应急处理方法之一。设备区地面布置有应急消防水流通沟槽，事故后续进行收集，避免废水进入外界环境。5.4 新型捕消剂本项目依据专利CN20111031684.0配备新型硫化氢捕消剂，此类捕消剂为干燥粉末，能迅速与空气中硫化氢气体反应，且有效减少液体废水难处理的问题。制备此捕消剂时，粉状物料有效成分为镁、锌氧化物或碳化物，重量百分比为70%90%。水溶性物料有效成分为强碱或强碱盐，重量百分比为5%25%。液体物料有效成分包括硅油、水溶性有机溶剂，重量百分比为5%25%。5.5 硫化氢捕消器本厂区配置有硫化氢捕消器，为安工院研发的专利产品，内置硫化氢捕消剂，当硫化氢气体泄漏达到一级警报时，处理人员可以手动进行重点泄露地区的捕消。用量适合情况下，捕消器2分钟内硫化氢清除效率95%，硫化氢捕消剂沉降速率5g/(minm2) ，同时具备效果极佳的灭火功能。此产品适用于具有硫化氢泄漏风险的化工企业、油气开发、集输，净化和炼制等石化生产作业场所，以及各类硫化氢泄漏应急抢险作业。产品已在普光气田，大庆炼化等多家企业进行了推广应用，普光气田实验现场硫化氢清除效率最高可达99.8%。本项目储备拖车式硫化氢捕消器8台，手提式硫化氢捕消器25台，以应对硫化氢泄露事故应急处理。两类硫化氢捕消器见图5-1及5-2。图5-1 拖车式硫化氢捕消器图5-2 手提式硫化氢捕消器5.6 紧急停车若发生大面积硫化氢泄露或爆炸，气体检测浓度到达三级报警值150 mg/m3时，全厂启动紧急停车系统，拉响全厂警报，工作人员需立即进行相关处理。切断生产区电源，关闭公用工程输送，调节初始进口阀门，进入原厂烟气处理装置焚烧后排放，避免出现超过本厂区应急处理能力限值的情况。5.7 应急设备应急人员进行硫化氢泄露紧急处理时，必须穿戴防化服、自给式呼吸器及防静电手套等相关应急处理设备。因此，为应对硫化氢泄露事故，本厂储备重型防化服10件，轻型防化服25件，无静电铜制工具箱及附件5套，自给式呼吸器25套，医药急救箱3套及相关药品若干，防静电手套50双，以及其他相关应急设备若干。5.8 医疗消防保障本厂与安宁市草铺卫生院建立直接联系，当出现硫化氢伤害时，医院救护人员能及时进行救治处理。本厂与安宁市公安消防大队建立直接联系，当硫化氢泄露事故超出本厂控制能力范围时，将增派相关人员进行消防援助。5.9 其他应急事故处理方法本章内容主要为本项目硫化氢应急事故处理的突出措施，