加氫裝置主要危險性分析

1、加氫裝置主要危險性分析1 物料的火貝爆炸危險性 某石蠟加氫裝置所用原料蠟分別來自本廠生產(chǎn)的 58#,66# 脫油 蠟，溶劑脫油裝置生產(chǎn)的 70#和噴霧脫油裝置生產(chǎn)的 75#脫油蠟。新氫 為重整氫，組成見表 1; 白土為活性白土 ;燃料氣來白瓦斯管網(wǎng)，組成見 表 2。產(chǎn)品主要是油蠟和微油蠟，還有部分輕烴和污油產(chǎn)生。此外，新 鮮的催化劑使用二甲基二硫作為硫化劑。上述物料在生產(chǎn)過程中大多 處于高溫、高壓條件，一旦出現(xiàn)泄漏，易引發(fā)火災爆炸事故。(1) 石蠟 石蠟是高質石油餾分，呈白色至淡黃色，常溫下為固態(tài)。石蠟主 要由C16以上的正構烷烴組成，也含有少量異構烷烴和帶側鏈的環(huán)烷 烴。隨著分子量增高，異構

2、烷烴和長側鏈環(huán)烷烴的含量逐漸增多，其 平均分子量為300500,閃點大于120C，按火災危險性分類原則，石 蠟屬于丙類火災危險物質。(2) 氫氣氫氣是無色無味的氣體，爆炸極限(V%)為4.0%75.0%引燃溫度 為560C，按照可燃氣體火災危險性分類原則，氫氣屬于甲類火災危險 物質。氫氣與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱或明火即會發(fā)生爆 炸，氣體比空氣輕，在室內使用或儲存時，漏氣上升滯留屋頂不易排 出，當達到其爆炸下限濃度時，遇火星會引起爆炸。在高壓下，氫氣 爆炸范圍加寬，燃點降低，并且高壓下鋼與氫氣接觸易產(chǎn)生氫脆和氫 腐蝕，這是氫管道泄漏以致于出現(xiàn)損壞的重要原因之一。(3) 燃料氣燃料氣中

3、15.94%為甲烷。甲烷為無色無臭易燃氣體。爆炸極限(V%)為5.3%15.0%引燃溫度540C，屬于甲類火災危險性物質，與 空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱源和明火有供燒爆炸的危險。燃料氣中 11.12%為乙烷。乙烷為無色無臭易燃氣體。爆炸極限(V%)為3.0%16.0%引燃溫度515C，屬于甲類火災危險性物質。燃料氣中還含有約 12.36%的乙烯。乙烯為無色氣休，略具烴類特 有的臭味。爆炸極限(V%)為2.7%36.0%,引燃溫度425C，為甲類火災 危險性物質，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱或與氧 化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險。此外，乙烯有聚合的危險性。丙烯在供料氣中占 1

4、2.67%,無色，有烴類氣味的氣體。爆炸極限 (V%)為2.0%11,1%引燃溫度460C，為甲類火災危險性物質，與空 氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。燃料氣中部分物質的火災危險性如表 3 所示。此外，燃料氣中還 含有CO C3H8等低碳烴類，雖然這些物質大多為甲類火災危險性物 質，但其組分較少，其火災危險性不作詳細分析。綜上，燃料氣為甲 類火災危險性物質。二甲基二硫為催化劑的預硫化劑，淡黃色透明液體，有惡臭味， 易燃, 遇明火供燒，與氧化劑反應劇烈，遇高熱或接觸酸霧能分解有毒 氣體，不溶于水，能與醇、醚混溶，為甲類火災危險性物質。本工藝過程中的輕烴類為氣態(tài)，屬于甲類火災

5、危險性物質。污油 為液態(tài)，閃點在45120C，為丙類火災危險性物質。石蠟加氮裝且主要物料的火災危險性見表 4。2 工藝設備的火災危險性第2頁共6頁加熱爐用來為反應提供熱量，如爐管壁溫超高，會縮短爐管壽命 ; 當超溫嚴重、爐管強度降低到某一極限時，可能導致爐管爆裂，造成 惡性爆炸事故。材質缺陷、施工質量低劣、高溫腐蝕、閥門不嚴、違 章操作、點火等造成爐管和燃料系統(tǒng)泄漏，是爐區(qū)發(fā)生火災的主要原 因。爐管焊口、回彎頭等處是容易發(fā)生火災的主要部位。按石油化 工企業(yè)設計防火規(guī)范的規(guī)定，加熱爐屬于丙類火災危險設備。反應器是石蠟加氫裝置的關鍵設備，包括加氫精制第一反應器和 加氫精制第二反應器。器內主要介質為

6、石蠟、氫氣，且器內操作溫度 高、壓力高，反應器在發(fā)生泄漏或超溫超壓時，有火災爆炸的危險 性。高壓氫與鋼材長期接觸還會使鋼材強度降低 （ 氫脆） ，出現(xiàn)裂紋， 導致物理性火災爆炸。例如：美國某煉油廠加氫裂化裝置，在操作壓力17.2MPa的高壓反應器上，有一道 47.5cm 的裂口。使可燃氣休噴出，引起裝里泄壓，造 成重大火災。按石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范的規(guī)定，以反應器為主要反應 設備的加氫精制屬于甲類火災危險設備。高壓分離器包括熱高壓分離器（操作條件：17.3MPa,240 C）和冷高 壓分離器（操作條件：17.2MPa、140C）。高壓分離器既是反應產(chǎn)物的氣 液分離設備，又是反應系統(tǒng)的壓力控制

7、點。分離器內壓力非常大，如 液面控制不好，液面過高，會造成循環(huán)氫帶液而損壞循環(huán)氫壓縮機; 液面過低，容易發(fā)生高壓系統(tǒng)竄入低壓系統(tǒng)而發(fā)生爆炸事故。其玻璃液 面計、壓力表、安全閥、調節(jié)閥，任何一個部件失靈都可能導致重大 事故的發(fā)生。新氫和循環(huán)氫壓縮機是本裝里的重要設備，其主要功能是保證反 應系統(tǒng)氫氣循環(huán)，為反應過程提供操作用全部高壓氫氣 （ 出口壓力 18.7MPa）, 由于氣體經(jīng)過壓縮產(chǎn)生高溫、高壓，所以壓縮機缸體、部 件、軸密封、管線、閥門、儀表等處容易發(fā)生泄漏和損壞，泄漏氣體 容易發(fā)生火災爆炸事故。此外，高壓分離器液面過高導致循環(huán)氫帶 液，也會使壓縮機失去平衡，產(chǎn)生振動，嚴重時會損壞設備，造

8、成氫 氣漏氣，引起燃爆。例如某石化廠，因氫壓機入口管線破裂，大量氫氣逸出，場炸起 火， 8人當場死亡， 14 人受傷， 4 套裝里被炸毀，搶修 60多天才恢復 生產(chǎn)，直接損失 180 余萬元。按石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范的規(guī)定，氫壓縮機屬于甲類火 災危險設備。本裝置新增21個容積為7003000m3勺拱頂罐，主要有熱高分分 蠟罐、冷高分分蠟罐等。這些儲蠟罐設有過熱蒸汽 （200 C）加熱器，正 常生產(chǎn)時，石蠟的加熱溫度為 80C，若加熱溫度超過罐內蠟油的閃點 或100C時，可能會產(chǎn)生火災危險或冒罐事故。如某廠蠟油罐因溫度控制設施失靈，過熱蒸汽加熱器長時間加溫，使其溫度達到115C，最終導致冒罐事

9、故。按石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范的規(guī)定，石蠟儲罐屬于丙類火 災危險設備。（6） 其他 冷凝器、冷卻器和換熱器因腐蝕、安裝質量差、熱力作用等原 因，冷換頭蓋大法蘭、進出口閥門、法蘭等處常發(fā)生泄漏或內漏，是 石化企業(yè)經(jīng)常引發(fā)火災的部位。3 工藝裝置火災危險性 石蠟加氫生產(chǎn)過程中有甲類火災危險性物質存在，且操作溫度 高、壓力大，一旦系統(tǒng)中出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，有可能引發(fā)火災爆炸事故。 按照（石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范 ） 附表 5.1 對工藝裝置或裝置內單元 的火災危險性確定的原則，石蠟加氫裝里應為甲類火災危險性工藝裝 置。4 爆炸性氣體環(huán)境分區(qū) 在石蠟加重生產(chǎn)過程中，一旦出現(xiàn)泄漏，就會在裝置區(qū)作業(yè)環(huán)境 的空氣

10、中形成爆炸性氣體混合物。因此，裝置區(qū)域內屬于爆炸危險環(huán) 境。根據(jù)本裝置爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間，按照 （爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范 ）第 2.2.1 條對爆炸性氣體環(huán) 境分區(qū)劃分的原則，本裝置主要生產(chǎn)區(qū)域應為 2 區(qū); 區(qū)域內的地坑、地 溝等應為 1 區(qū)。5 設備腐蝕危險 石蠟加氫過程中有硫化氫及氫氣存在，因此以硫化氫及氫氣為介 質的工藝設備、管道可能存在氫脆、氫腐蝕和硫化氫腐蝕的問題。氫脆現(xiàn)象是在高應力和氫氣的聯(lián)合作用下發(fā)生的一種脆性破壞， 使金屬延性和韌性降低，甚至產(chǎn)生裂紋。通過熱處理控制材料的強 度，并盡可能地消除焊接和加工的殘余應力，能有效防止氫脆裂紋的 產(chǎn)生。氫腐蝕是離溫下侵入鋼中的氫與金屬晶體間碳化物反應產(chǎn)生甲烷 氣泡，并在金屬晶體間和非金屬灰渣部位聚集，引起延性和韌性劣化 的現(xiàn)象。硫化氫對鐵有腐蝕作用，特別在 260C以上時，硫化氫的腐蝕速 度加快，生成硫化鐵和氫氣。硫化鐵銹皮的形成，會阻礙硫化氮接觸 母材，減緩腐蝕速度，而當氫氣和硫化氫共同存在時，腐蝕速度加 快，因為原子氫不斷侵入硫化物