天然气蒸汽转化制氢装置转化工序火灾原因分析

1、天然气蒸汽转化制氢装置转化工序火灾爆炸原因分析院火曝I?化工平安与环境?2021年第23期?总第1035期?鲮鞫张洪杰辽河油田油气工程公司一,转化工序工艺概述经过原料气压缩机增压的工艺天然气经过预热,脱硫,与经过过热中压蒸汽按HO:C=3.54.0:1混合,进入对流段混合气预热器加热,经过上集气总管,猪尾管分别进入60根装有镍触媒的转化管中,天然气与水蒸气自上而下经镍触媒床层进行转化反响,最后经下集气管,下集气总管出转化炉.出转化炉的高温转化气经过一系列余热回收,降温过程热后,分别进入中,低压气包生产中,低压蒸汽,中压蒸汽做为工艺蒸汽返回系统与天然气发生转化反响,低压蒸汽进入外管网.转化工序流

2、程框图见图1.工艺天然气图1转化工序流程框图转比气低压蒸汽二,转化工序火灾爆炸类型化工装置发生火灾爆炸事故可分为两个阶段,一是发生产检修阶段火灾爆炸原因主要有装置与外界没有完全盲断或盲板设置不合理;系统内部清洗,置换不彻底,有死角.装置运行过程中火灾爆炸根据事故发生的原因,其火灾爆炸事故可分为2种形式.1.泄漏类火灾,爆炸事故泄漏类火灾与爆炸是指反响容器因某种原因造成,开放器质量因素泄漏:如材料错误,品质不符;强度缺乏;加工焊接组装缺陷;结构缺陷;密封失效等.容器工艺因素泄漏:如高流速介质冲击磨损;反复应力作用;腐蚀破坏;蠕变失效;冷脆断裂;老化变质.外来因素破坏:如外来飞行物打击;施工破坏;

3、根底下沉或倾斜等.操作失误g1起泄漏:如错误操作阀门,不应开启的阀门开启后引起泄漏;对大于常压的设备未减压开启孔盖;违反操作规程,执行制度不严,工作现场检查不及时,设备不做定期维护,带病运转等.这类事故是指有些放热反响,在反响过程中控制反响速度和温度,压力等措施失控,装置超温超压,发生火灾爆炸事故.还有由于反响过程中反响物本身就是受控的氧化反响过程,当反响过程中,反响物比例失去控制,就会发生火灾爆炸反响,形成事故;还有由于传热过程控制不当,发生急剧的热传导,设备超压形成火灾爆炸事故.由于本装置的反响过程是以水蒸气为氧化剂,甲烷为还原剂的吸热化学反响,并且工艺过程中不存在温差很大的换灾爆炸事故类

4、型.三,转化工序火灾爆炸事故原因的事故树分析FTA又称故障树分析,是美国贝尔实验室的Watson等提计算的方法,常用来解决复杂系统的可靠性问题,如用于核统或装置发生事故,故障各种直接或间接原因,并在这些原因之间建立逻辑关系.它用各种事件符号,逻辑符号和转移符号描述系统事件的因果关系,帮助人们对已发生和潜在事性分析,又可定量评价,因而广阔平安管理人员愈来愈乐于采用事故树方法进行分析评价.事故树分析可以从两个方面进行,一是求出导致事故发生的最小割集,最4,g4集是引起顶事件发生的充分必要条件,找出导致事故发生的最根本因素,控制最根本领件发生也就保证事故不会发生.二是求出导致顶事件不发生的最小径集,

5、最小径集是保证顶事件不发生的充分必要条件,控制最小径发生的统计概率数据较难获取,我们对转化工序发生泄漏类火灾,爆炸事故树进行定性分析分析.求出最小径集,以及最小径集的结构重要度,并进行排序.画出转化工序火灾,爆炸事故树的对偶树见图2,对偶树?18?-CHEMICALSAFETY&ENVlRONMEN一?化工平安与环境?2021年第23期?总第1035期?中各符号的意义见表1.l删n,图2转化工序火灾爆炸事故树的对偶树表1事故树对偶树中各符号的意义符号意义符号意义r火灾,爆炸6高温蠕变失效Al可燃物泄漏,后系统突然停车A2点火源8出口调节阀自动关闭Bl质量原因造成泄漏9误操作B2

6、工艺方面原因造成泄漏10自动放空阀未开启B3外来因素lI平安阀未及时起跳B4电火花l2操作失误B5撞击火花13燃料气调节阀自动翻开B6静电火花I4前一段停车B7雷击火花l5调节阀突然关闭Cl超压l6外来物破坏C2超温l7根底下沉C3装置静电放电l8危险区内动火Dt装置出口关闭l9电气设备未防爆D2放空阀未翻开2O防爆电气设备损坏D3燃料气增加2l用铁质工具作业Dd工艺气体突然减少22穿有铁钉鞋工作D5接地不良23介质流速过快l焊接有缺陷24没有设施2材料质量不合格25接地电阻不符合要求法兰垫片等密封失败26人体静电放电x4设计有结果缺陷27未有防雷接地设施5腐蚀破坏28防雷接地电阻不符合规定防

7、火防爆求成功树最小径集:T=AMl+A2=BlB2B3+18B4B5曰6曰7=X12X3X4(56(D1+,)2)(D3D4)l6xl7+l8(192021X22(X23+24X25)262728=X1X2X3456(X789+X10lIl2)(139xl4l5)l617+XI8(XI9X20X21X22X23+l9202l2224X25)262728=(XlX2X34X5X6X7X89+(l23456)(lolll2)9】3Xl4Xl5Xl617+l8I92o2l22(x232627x28)+l819X202lX22(24X25X26X27X28)=(XlX23456X7X8X9)(I3X】

8、4X15XI6Xl7)+(123456)(X9lo11Xl2l3I4Xl5Xl6Xl7)+(lBl92o2I22X23)(2627X28)+(Xl8Xl9X20X2lX22)(X2425X2627X28)得出对偶树得到最小径集为:lX2X3X4X5X6X7X8X9X13l4Xl5l6XJ7Xl23X45X69l0ljl2l3Xl4Xl5Xl6Xl7XlBl9X2oX21X222326x2728;Xl819X2o2l22X24252627X28通过定性比拟方法确定根本领件的结构重要度顺序为:Xl8Xl9=202lX22X26X27X28>X1=X2=3=4=X5=6=9=X13=X

9、14=Xl5=l6=l7>23>24=X25>X7=X8>Xl0=Xl1=Xl2四,结论装置停产检修阶段火灾爆炸原因主要有装置与外界没有完全盲断或盲板设置不合理;系统内部清洗,置换不彻底,有死角.通过定性分析,该事故树最小径集有4个,只要控制最小径集方案中的任何一个根本领件不发生,火灾,爆炸事故条件.控制二者其中之一就可以防止事故的发生.从第一个最小径集12345678l3l4l5,可以知道,即只要保证装置不发生质量原因及工艺原因导致的泄漏,同时防止外来原因物撞击及根底下沉,保证装置出口开启,就可以防止泄漏导致的火灾爆炸事故.从第二个最小径集X1X2X3X4X5X6X9XIoXll12l3Xl4.可以看出,针对第一个方案来说,在装置出口关闭的情况下,如果放空阀处于开启状态同样可以防止泄漏导致的事故发生.第三个最小径集l8l9202】x2223x262728说明,通过禁止在危险区内动火,防止产生电火花及静电