加氫處理裝置安全特點和常見事故分析(汪加海)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上加氫處理裝置安全特點和常見事故分析摘 要：本文簡要介紹了廣州石化分公司210萬噸年加氫處理裝置及其原理，論述了裝置的安全特點和安全設計內容?？偨Y了加氫處理裝置容易發(fā)生的事故，并列舉和分析了國內外同類裝置發(fā)生的相關事故，結合加氫處理裝置開工以來生產實際運行狀況，有針對性的提出防范事故的方法，為裝置安全生產提供保障。關鍵詞：加氫處理、事故、安全、防范加氫處理是重質油深度加工的主要工藝之一，集煉油技術、高壓技術和催化技術為一體。加氫處理裝置處于高溫、高壓、臨氫、易燃、易爆、有毒介質操作環(huán)境，屬甲類火災危險裝置。從原料到產品在操作條件下均具有易燃易爆特性，裝置所有區(qū)域均為爆炸

2、危險區(qū)。因此分析裝置的安全特點，掌握裝置的安全技術，了解容易發(fā)生的事故，對于確保裝置順利開工及正常生產是十分重要的。1 裝置的生產原理及簡介加氫處理采用劣質蠟油加氫處理技術，加氫處理催化劑采用FRIPP的FF14（保護劑采用FZC系列）。加氫處理過程是在較高壓力下，烴類分子與氫氣在催化劑表面進行也發(fā)生加氫脫硫、脫氮和不飽和烴的加氫反應，同時部份裂解和加氫反應生成較小分子的轉化過程。其化學反應包括飽和、還原、裂化和異構化。烴類在加氫條件下的反應方向和深度，取決于烴的組成、催化劑的性能以及操作條件等因素。加氫處理單元主要由反應、分餾等工段組成。反應部分采用爐前混氫方案、熱高分工藝流程。催化劑的硫化

3、采用濕法硫化。催化劑再生采用器外再生方案；分餾部分采用汽提塔、常壓分餾塔切割石腦油和柴油等餾分方案。主要原料為常減壓蠟油、焦化蠟油和溶劑脫瀝青油等蠟油。主要產品為粗石腦油、柴油和精制蠟油等。2 加氫處理裝置安全特點2.1 臨氫、易燃易爆氫氣具有易擴散、易燃燒、易爆炸的特點。氫氣的化學性質很活潑，氫氣的火焰有“不可見性”，而且燃燒速度很快，在空氣中，只要微小的明火甚至猛烈撞擊就會發(fā)生爆炸。其爆炸濃度范圍為4.1%75%。閃點低于28 的易燃液體、爆炸下限低于10% 的可燃氣體為甲類。生產中屬于甲類物質的有氫氣、石腦油、硫化劑(DMDS)等。具體見表1表1 主要易燃易爆物料的安全理化特性介質名稱性

4、質爆炸極限V%閃點自燃點火災危險類別氫氣易燃、易爆475580590甲燃料氣易燃、易爆313650750甲石腦油易燃、易爆1.47.6-2220510530甲B柴油易燃1.54.545120350380乙B蠟油易燃120300380丙BDMDS易燃2.219.715300甲AMDEA易燃139丙A硫化氫易燃、易爆、劇毒4.345.5260甲2.2 系統(tǒng)高溫高壓和危險介質分布點廣加氫處理裝置反應條件較苛刻，反應壓力10M Pa，反應入口溫度375 ，要求在生產操作中，高低壓界面注意保持液位穩(wěn)定，防止串壓，否則會引發(fā)爆炸。表2 生產過程中的主要危險崗位分析場 所 或 設 備介 質危 險 性加氫反應

5、器（R4001）油、油氣、氫氣、H2S高溫、高壓、泄漏時易燃易爆、有毒高壓換熱器(E4001A.B.C.E4002)油、油氣、氫氣、H2S高溫、高壓、泄漏時易燃易爆、有毒反應進料加熱爐（F4001）油、油氣、氫氣、H2S高溫、高壓、泄漏時易燃易爆、有毒分餾塔進料加熱爐（F4002）油、油氣高溫、噪聲、泄漏時易燃易爆壓縮機（C4001、C4002A,B）氫氣、H2S、烴類氣體高壓、噪聲、泄漏時易燃易爆、有毒泵油氣、油易燃、噪聲空冷器油氣、油噪聲、泄漏時易燃易爆冷熱高壓分離器(V4002、V4003)油、油氣、氫氣、H2S高壓、泄漏時易燃易爆、有毒催化劑裝填粉塵有毒脫硫化氫汽提塔（T4001）H2

6、S、烴類氣體有毒、泄漏時易燃易爆分餾塔及側線（T4002、T4003）油氣、油泄漏時易燃易爆循環(huán)氫脫硫塔（T4004）H2S、氫氣、胺液高壓、有毒、易燃易爆2.3 有毒有害化學品多本裝置使用的有毒有害化學品多，包括硫化劑、催化劑、堿液等，并且在生產中產生硫化氫、CO、羰基鎳等有毒物質，其中羰基鎳具有致命性，硫化氫是強烈的神經毒物，因此應加強巡檢工作防止泄漏，并對有害化學用品的性質及防護熟練掌握出現(xiàn)問題及時處理，及時匯報，以免事態(tài)擴大。3 加氫處理易發(fā)生的事故和預防措施3.1 反應飛溫引發(fā)事故加氫處理反應為放熱反應，如反應熱不能及時從反應器取走。將引起反應器床層溫度的驟升，即飛溫，使催化劑活性受

7、到損壞，壽命縮短，對反應系統(tǒng)的設備造成危害，導致高壓法蘭泄漏。曾經發(fā)生在國外的煉油廠發(fā)生過反應器飛溫后，造成反應器大面積堆焊層剝離和堆焊層熔敷金屬裂紋和破壞現(xiàn)象。高壓加氫處理裝置的催化劑溫度控制非常重要，不論升溫還是事故，都要嚴格控制好催化劑的溫度。當溫度超過控制指標時，及時投用急冷氫注入反應床層降低催化劑溫度，當加大冷氫仍不能控制反應床層溫度時，應迅速啟動7barmin緊急卸壓系統(tǒng)降低反應系統(tǒng)壓力，防止床層溫度失控。在南方某煉廠加氫裂化裝置因加氫反應器超溫時事故處理不及時和果斷，導致床層溫度失控超出正常操作溫度400的惡性事故。3.2 氫氣泄漏引發(fā)的事故大慶石化總廠加氫車間高壓油泵房于196

8、9年，發(fā)生氫氣爆炸重大事故。死亡45人，58人受傷住院。廠房及設箭遭到嚴重破壞，炸毀廠房4000多平米，油泵、氫氣壓縮機、配電問、儀表等設備均被破壞，損壞極其嚴重。某北方煉廠加氫裝置在1999年首次開工進油及以后的多次開工進油過程中，均發(fā)生了熱高壓分離器入口法蘭呲開，大量高壓氫氣及油氣泄漏事故，給裝置的安全生產帶來很大的威脅。我廠的加氫精制裝置也發(fā)生過高壓臨氫管線爆裂，在現(xiàn)場噴出大量油氣的安全事故。氫氣泄漏后極易遇靜電和明火發(fā)生爆炸事故，產生嚴重的后果。因此除了加強設備制造和安裝過程中的本質安全，還要加強日常生產中檢查和監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)設備隱患，防止氫氣泄漏。特別是要加強儀表維護，保證現(xiàn)場可燃氣

9、檢測儀的靈敏可靠，一旦發(fā)生氫氣泄漏，可以及時檢測并向中心控制室發(fā)送報警信號，操作人員可以及時發(fā)現(xiàn)并采取應急措施。3.3 硫化氫泄漏引發(fā)的事故硫化氫為無色有臭雞蛋氣味氣體，是強烈的神經毒物。硫化氫在空氣中最高容許濃度是lOmgm ，進入超過或可能超過容許濃度區(qū)域必須配戴適當的呼吸保護器具。硫化氫濃度越高，對人體毒害越大。較高濃度(2O0300mgm )硫化氫可導致眼睛流淚、刺痛、視物模糊、頭暈、頭痛，出現(xiàn)昏迷癥狀；高濃度(700lO00mgrn )硫化氫，可導致人立即出現(xiàn)神志模糊、昏迷、肌肉痙攣、大小便失禁等癥狀；當接觸濃度在lO00mgm 以上的硫化氫時，人猶如遭電擊一樣，在數秒鐘內倒下，瞬間

10、停止呼吸，如救護不及時，可因呼吸麻痹而很快死亡。某廠加氫裂化裝置幾名操作工為檢查冷高壓分離器酸性水，打開閥門敞口排放，由于酸性水中硫化氫迅速蒸發(fā)，幾名操作工硫化氫中毒熏倒。硫化氫中毒事故，在國內外煉化企業(yè)中曾經多次發(fā)生過，甚至發(fā)生過有人硫化氫中毒，參與搶救人員措施不當，導致自身也中毒的惡性事故。加氫處理反應產生大量的硫化氫氣體，特別是在反應部份和分餾系統(tǒng)的硫化氫汽提塔部份濃度高達2%，一旦泄漏，可能產生的后果極其嚴重。日常生產中應加強裝置防硫化氫中毒的管理，要加強班組人員氣防器材培訓和氣防預案演練，提高他們防硫化氫中毒的意識，學會急救和互救。做到確保生產現(xiàn)場硫化氫氣檢測儀的靈敏可靠，日常巡檢中

11、要求巡檢人員必須佩戴便攜式硫化氫氣體檢測儀。3.4 高溫、高壓設備設計或制造不當、設備質量缺陷引發(fā)的事故國外某廠加氫處理循環(huán)氫壓縮機出口管線材質錯用，導致生產中彎曲部分管段炸裂，大量氫氣泄漏遇火花產生爆炸，造成操作室和機械室9人死亡。某加氫處理裝置高壓立式換熱器下部膨脹圈，因焊接質量不良，首次開工受熱后焊縫開裂造成大火。某煉油廠加氫處理裝裝置當班人員發(fā)現(xiàn)高壓分離器酸性水線有酸性水流射出，硫化氧濃度高，經檢查為檢修中新更換僅投用不足10天的閥門由于本身存在缺陷導致閥體焊縫開裂所致。設備質量涉及到設計、制造、安裝和運行維護過程，按照設備壽命周期理論做好各個環(huán)節(jié)的管理，才能提高裝置的本質安全。3.5

12、 高低壓設備串壓引發(fā)的事故由于高壓分離器與低壓分離器壓差很大，如果高壓分離器減油過快造成液面低可導致高分氣串至低壓分離器造成爆炸等惡性事故。某加氫處理裝置高壓分離器排放酸性水時，造成串壓，導致低壓的酸性水罐被炸飛。某加氫裝置在停工進行熱氫帶油階段，由于高分液面計失靈，高壓分離器液位過低導致串壓低分罐安全閥起跳。因此，操作中要密切注意高壓分離器工藝參數的變化，嚴格控制壓力和液位在工藝指標范圍內。日常生產中各控制儀表、調節(jié)閥必須定期檢查校驗，保證靈活好用，液面計和界面計保證清晰、準確。3.6 原料油性質不合格引發(fā)事故、影響裝置長周期運轉原料油中的鐵、銅、釩、鎳等金屬離子具有粘結和固化催化劑的性質，

13、使催化劑永久性中毒，并且增加系統(tǒng)壓降。例如原料油中的鐵離子進入反應器，與加氫精制過程中產生的硫化氫反應，生成鐵的硫化物(主要為FeS)，沉積在催化劑床層上，導致催化劑嚴重結塊，引起床層壓力降升高。華東某煉油廠加氫處理裝置自開工以來，共進行過三次催化劑撇頭，撇頭的直接原因一是加工原料油中的殘?zhí)?、正庚烷不溶物含量遠遠超出設計值，且原料油沒有氮封系統(tǒng)，致使催化劑上積碳量增加，影響床層壓降。二是鐵離子含量超出設計值，形成硫化亞鐵沉積在催化劑上，造成床層堵塞和壓降升高。嚴格規(guī)定對原料的質量指標要求，才能保證生產裝置的正常運行。因而對催化劑床層壓降升高來說，要解決原料油質量問題，但加強對原料的過濾才是關鍵

14、。目前我廠加氫處理裝置處理多種劣質蠟油，日常生產中蠟油的性質變化大，雖然加強了過濾管理，但反應第一床層的壓降上升速度比設計的要快，很有可能要提前對反應器催化劑進行撇頭。主要原因是現(xiàn)場有過濾設施不能達到實際運行環(huán)境的要求，要通過更新過濾器濾芯來滿足生產的實際工況。3.7 裝置設備腐蝕引發(fā)的事故分析連多硫酸的形成是由于設備在含有高溫硫化氫的氣氛下操作時生成了硫化鐵，而當設備停止運轉或停工檢修時，它與出現(xiàn)的水分和進入設備內的空氣中的氧發(fā)生反應的結果。隨著加工高硫油數量的增加，硫化物的腐蝕速度在進一步加快。有煉油廠在1995年檢修時發(fā)現(xiàn)原料油高壓換熱器不銹鋼管表面腐蝕嚴重，下半部鋼管表面有大量結焦、管

15、子出現(xiàn)裂紋，主要是由于介質中硫離子產生了連多硫酸導致了腐蝕，同時氯離子引起了應力腐蝕裂紋的發(fā)生，因此應嚴格控制原料油中氯離子、硫離子的含量，對高壓換熱器的低點排污管要實行定時排放，避免硫化物的堆積，提高設備本身材質，對材料表而進行針對性的防腐處理，并對腐蝕情況進行跟蹤檢測等。加氫處理裝置設計使用分餾塔頂含油污水回用做為高壓空冷系統(tǒng)的注水的補充水，但使用一段時間后發(fā)現(xiàn)：由于分餾塔的蠟油中硫化氫在汽提塔中未完全汽提出來，含油污水中含有硫化氫形成酸性環(huán)境對管線和高壓注水泵造成腐蝕，多次導致高壓注水泵檢修。隨著分公司加工高硫高酸原油和加氫處理裝置本身的特點，做好日常工藝運行管理，通過加注緩蝕劑和做好工

16、藝參數監(jiān)控防止在用設備腐蝕。3.8 檢修期間硫化亞鐵自燃損壞設備引發(fā)事故隨著高硫VGO 處理量的增加和裝置檢修周期的延長，加氫處理的分餾系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)等部位沉積的硫化物較多，尤其在高壓分離器、低壓分離器、硫化氫汽提塔等含硫干氣閃蒸部位以及填料塔內積聚了更多的硫化亞鐵。這些硫化亞鐵在停工檢修打開人孔或大蓋時。與空氣接觸極易發(fā)生自燃。同時放出大量的有毒氣體，直接威脅參檢人員和設備的安全。硫化亞鐵自燃的更大危險在于，當容器中還有少量的石油產品，其濃度達到爆炸極限時，會引起爆炸事故。在某些系統(tǒng)中，硫化亞鐵自燃對其它可燃物質來說起到了點火源的作用，會造成火災爆炸事故。由于硫化亞鐵具有較強的活性和被鰲合的

17、能力，所以工業(yè)裝置上采用適宜的鰲合劑對其進行鈍化，可在較短時間內脫除硫化亞鐵，并可鈍化金屬表面，達到除去硫化亞鐵和防腐的目的。3.9 熱油外漏引發(fā)的著火事故 加氫處理裝置分餾和反應部分均存在高溫熱油，要防止熱油泄漏引發(fā)的著火事故。特別典型的事例是國內多家煉油廠曾經發(fā)生塔底高溫熱油泵密封失效和熱油管線的法蘭泄漏噴出熱油引發(fā)的著火事故。2006年燕山石化加氫裂化裝置發(fā)生分餾塔底熱油泵泄漏著火的事故，造成重大損失。目前加氫處理裝置有三組高溫熱油泵，反應系統(tǒng)和分餾系統(tǒng)大部份管線都是高溫熱油，加強對熱油泵和高溫法蘭定期檢查和檢測，防止設備失效引發(fā)泄漏著火事故。裝置管理人員要定期組織班組人員進行消防事故演

18、練，做好發(fā)生著火事故時應急處理，防止事故擴大。4 加氫處理裝置的安全設計 按照千萬噸煉油改擴建工程安全評價和千萬噸煉油改擴建工程職業(yè)衛(wèi)生評價中提出的安全措施要求，加氫處理裝置在設計時充分考慮了這些措施并得到逐一落實，主要體現(xiàn)在以下幾點：4.1自動停車及聯(lián)鎖保護措施加氫處理裝置危險較大，操作要素較多和復雜，為確保人身安全及裝置的安全運行，設置了雙重冗余容錯技術的緊急聯(lián)鎖停車控制系統(tǒng)(ESD)，其獨立于用來進行參數監(jiān)控的DCS系統(tǒng)，用于裝置部分的聯(lián)鎖和大機組及高壓泵等設備的安全聯(lián)鎖保護，包括7barmin緊急卸壓系統(tǒng)，當循環(huán)氫壓縮機出現(xiàn)故障時，緊急卸壓系統(tǒng)開啟，反應系統(tǒng)迅速降壓。還設置手動副線緊急

19、卸壓，以便遙控緊急卸壓系統(tǒng)一旦失靈，可手動開副線緊急卸壓閥，以確保裝置安全。同時，為防止系統(tǒng)竄壓，在高壓部份到低壓部份設置報警、聯(lián)鎖系統(tǒng)，用緊急切斷閥隔離高低壓相聯(lián)的部位。生產中可能導致不安全因素的操作參數，均設置相應控制報警儀表。4.2 防火措施4.2.1裝置在反應部分設置緊急泄壓系統(tǒng)，當裝置內發(fā)生嚴重火災時，啟動緊急泄壓系統(tǒng)，使反應系統(tǒng)迅速降壓，以確保設備和人身安全。4.2.2裝置帶壓設備均設置可靠的壓力泄放系統(tǒng)或放空系統(tǒng)，排放氣體排入密閉的火炬系統(tǒng)，污油排入裝置內設置的污油罐。4.2.3壓縮機和泵出口設置止回閥，以防止高壓介質倒流造成事故。4.2.4為保證裝置開停工及檢修的需要，在有關設

20、備和管道上設置了固定式或半固定式吹掃接頭；在進出裝置邊界的主要工藝管道上設置三閥組。4.2.5公用工程管道與易燃易爆介質管道相接時，設置三閥組或止回閥和盲板，以防止工藝介質倒串。4.2.6裝置生產過程產生的含油、含硫污水均排入全廠系統(tǒng)集中處理。4.2.7裝置內有關設備采取了防火措施。加熱爐設置了長明燈和滅火蒸汽管，進爐管線設阻火器，爐底立柱設防火層，防火層材料為耐火澆注料。4.2.8裝置四周設置環(huán)形消防車道，裝置內設有貫通式消防通道，并按規(guī)范設有消火栓、水炮、消防蒸汽管線、軟管站及滅火器等消防設施用于火災撲救。4.3 防雷、防靜電措施壓縮機房、泵房屬于二類工業(yè)建筑物，采取屋面裝設避雷網的措施進

21、行防雷，所有電氣設備正常不帶電的金屬外殼，所有工藝設備（包括轉動機組、塔、框架、管線等設備）可靠接地，危險區(qū)域不同方向不少于兩處與接地體相連。并把工作、防雷、保護及防靜電的接地裝置可靠地相連或共用，整個裝置區(qū)的接地裝置構成了一個封閉的接地網。4.4 防爆措施4.4.1裝置爆炸危區(qū)域的劃分和電力設備的選型及安裝，遵循GB50058-92爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范，爆炸危險場所區(qū)內電動起重機、鼓風機及各類電器設備均選用增安型或隔爆型設備，防爆等級為dCT4；裝置內防爆區(qū)域的電機選用防爆電機，擴音對講系統(tǒng)選用防爆型。4.4.2為防止停水、停電、誤操作及火災事故引發(fā)設備超壓，所有壓力容器和壓力

22、系統(tǒng)均按規(guī)范設置安全閥。4.4.3為防止液位、溫度、壓力過高或過低影響裝置的正常生產或危及設備、人員的安全，重要的設備均設有液位、溫度或壓力高、低限報警。4.4.4危險區(qū)的電動儀表優(yōu)先采用本安型(iaIICT6)，無本安型的采用隔爆型，其防爆級別不低于dIICT4，用于聯(lián)鎖的電磁閥一律采用隔爆型dIICT4。加氫處理裝置在設計時還從平面布置、抗震、防中毒、人身安全保護設施等多方面考慮，落實安全措施，盡可能的提高裝置的安全系數，力求提高裝置的安全系。5 結論加氫處理裝置為高溫高壓臨氫裝置，工藝比較先進，加氫處理裝置工藝運行條件苛刻，控制復雜，危險點多，如何保證裝置的安全開停工和長周期運行，因素有很多，關鍵有以下幾點：5.1 保證設備的制造質量和安裝質量，裝置的大部分設備在臨氫、高壓下，容易發(fā)生氫腐蝕和氫脆，因此高壓換熱器、轉化爐、反應器、加熱爐爐管對材質有特殊要求，須使用高溫抗氫類型的奧氏體鋼，高壓原料油泵、高壓注水泵、循環(huán)氫壓