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柴油椭圆齿轮流量计危险性分析及安全对策措施

柴油椭圆齿轮流量计危险性分析及安全对策措施

时间:2019-11-06 11:00:23
摘 要 :对某化工厂柴油椭圆齿轮流量计进行危险性分析,确定其主要危险性,为此类装置的安全生产保障措施的制定、安全设施设计等提供重要的参考依据。
按照汽柴油专标委和中石油总部的汽油质量标准升级总体安排,根据《车用汽油》GB17930—2016、《车用柴油》GB19147—2016的相关要求。某化工厂本次车用柴油质量升级的主要调整内容是在原有的国Ⅴ标准基础上,将多环芳烃含量由国Ⅴ标准的不高于11% 调整为不高于7%(v),将汽、柴油质量升级以达到国Ⅵ标准。柴油加氢改质工艺涉及的主要装置为加氢精制椭圆齿轮流量计、吸收脱吸塔、石脑油稳定塔、石脑油分馏塔、换热器、各种容器等。
1 工艺过程中的危险性分析
1.1 加氢改质反应部分
加氢改质反应部分所涉及到的椭圆齿轮流量计有加氢精制椭圆齿轮流量计、加氢改质椭圆齿轮流量计,操作温度在395~415℃,操作压力12MPa,操作介质为 H 2 、H 2 S、油气、油(煤油、石脑油、LPG)。
(1)加氢反应属于放热反应,反应温度通过调节加热炉燃料及急冷氢量来控制,反应过程中有可能因调节不当等原因出现急剧升温、升压的异常情况。当温度、压力超过了椭圆齿轮流量计的允许温度、压力易造成椭圆齿轮流量计材质劣化,严重时会造成设备损坏引起火灾爆炸事故。
(2)加氢反应由于是放热反应,若操作、调节不当造成超温超压,易造成与椭圆齿轮流量计连接管线等的法兰、阀门、焊口、接头等发生介质泄漏,造成火灾爆炸事故。
(3)椭圆齿轮流量计为临氢设备,且椭圆齿轮流量计中还存在硫化氢等腐蚀介质,当不锈钢堆焊层某局部因施工质量差造成堆焊层脱落,易造成椭圆齿轮流量计氢腐蚀、氢损伤以及硫化氢腐蚀等,严重时造成腐蚀穿孔,从而引起油气泄漏造成火灾爆炸事故。
(4)椭圆齿轮流量计有配套的仪表控制系统和故障报警装置,由于控制系统工作不正常或报警装置失灵,处理不当和不及时,可造成设备损坏而导致火灾爆炸事故。
(5)反应产物经热高分气液分离,气相再经冷高分气液分离,液相经热低分、冷低分再次分离,若操作不当,可能发生高压串低压问题,引发火灾爆炸事故。
(6)由于温度、压力较高,中间物料、氢气等有可能因设备制造或密封、连接等部位的缺陷泄漏出来。其中高压换热器在装置操作压力及温度剧烈波动、紧固螺栓松弛、法兰垫片失效时易于发生可燃介质泄漏。由于泄漏的物料温度已经超过了其闪点,因此可燃介质泄漏后易发生火灾爆炸事故。
(7)加热炉采用明火对炉管内的原料加热,由于腐蚀或炉管质量缺陷以及操作不当等原因造成炉管泄漏可导致火灾爆炸事故。
(8)加热炉燃料控制系统故障,处理不及时可导致火灾爆炸事故。
(9)加热炉燃料气脱液不够,造成燃料气带液造成炉膛熄火,处理不当也易造成火灾爆炸事故。
(10)各加热炉对流管束由于结垢问题,其弯头与炉管的焊缝局部位置无法进行射线探伤检查。若在焊缝存在缺陷时,水压试验可能不漏,而一旦开工升温后即可能发生裂纹,导致漏油、漏气,引起火灾爆炸。
(11)反冲洗过滤器压差上升过快。
(12)高低压分离器页面波动过大,系统停车、停炉。
(13)分离器倒气。
1.2 加氢改质分馏及吸收稳定部分
加氢改质分馏及吸收稳定部分主要设备有脱硫化氢汽提塔、产品分馏塔、煤油侧线塔、吸收脱吸塔、石脑油稳定塔和石脑油分馏塔,各塔操作介质主要有 H 2 、H 2 S、煤油、石脑油、LPG,操作温度在107~265℃,操作压力在0.17~1.2MPa。分馏过程中分馏塔顶设回流罐,如果回流罐油水界位控制不好或失灵、水界面过高,高过回流抽出管水平面位置,塔顶水冷却器腐蚀穿孔,原料含水高,脱水不及时等可能造成回流带水,如不及时处理,塔顶压力急剧上升冲塔,安全阀可能会跳开。原料处理量、原料进塔含水量、塔底供热量、塔顶回流量过大等,可引起分馏塔冲塔。在塔内塔板结盐或降液管堵塞时气液相不均匀也会造成产品变色。发生冲塔时,因塔内分馏效果变差,破坏了正常的传质传热,致使塔顶温度、压力、侧线馏出口温度、回流温度均上升,塔底液位突然下降,石脑油变重。
(1)汽提塔、分馏塔压力失真。
(2)汽提塔、分馏塔塔顶温度过高。
(3)汽提塔、分馏塔塔底液面过高。
(4)分馏塔可能因如下原因造成冲塔事故发生 :
①塔液位控制失灵,造成液面超高 ;
②操作不当,轻油过多,压到塔底,造成突沸 ;
③炉出口温度过高 ;
④负荷过大,或塔盘吹翻油气走短路 ;
⑤回流量过大或回流带水量大。
1.3 煤油加氢补充精制反应部分
主要介质为氢、煤油,煤油加氢补充精制椭圆齿轮流量计操作压力1.8MPa,操作温度217℃。由于煤加氢使用贵金属催化剂,若所用新氢中 CO 含量高于5×10 -6 可造成催化剂中毒,影响催化剂使用寿命及产品质量,油气分离过程操作不当可造成气相带液,影响后续压缩机的正常运行。加氢反应由于是放热反应,若操作、调节不当造成超温超压,易造成与椭圆齿轮流量计连接管线等的法兰、阀门、焊口、接头等发生介质泄漏,造成火灾爆炸事故。椭圆齿轮流量计为临氢设备,当不锈钢堆焊层某局部因施工质量差造成堆焊层脱落,易造成椭圆齿轮流量计氢腐蚀、氢损伤等,严重时造成腐蚀穿孔,从而引起油气泄漏造成火灾爆炸事故。椭圆齿轮流量计有配套的仪表控制系统和故障报警装置,可能由于控制系统工作不正常或报警装置失灵,处理不当和不及时,造成设备损坏而导致火灾爆炸事故。
1.4 煤油加氢补充精制分馏部分
(1)若塔底液面失灵、塔顶回流中断、汽提蒸汽量过大、塔底泵抽空等原因处理不及时可能造成冲塔,而致使分馏操作被完全破坏,也可能引起装置停工停产。
(2)由于塔在制造过程或使用过程中产生的缺陷造成塔器损坏,致使介质泄漏而可能导致火灾爆炸事故。
(3)塔器操作温度为230℃,操作压力0.27MPa,介质为航煤,其操作温度高于介质闪点,如果因设备密封及连接部位发生物料泄漏,就可能发生火灾爆炸事故。
2 安全对策措施
1)装置设计为密闭系统,使易燃、易爆物料在操作条件下置于密闭的设备和管道中,各个连接处均采用可靠的密闭措施。工艺控制系统中具有越限报警系统和联锁自保系统,以确保在误操作或非正常生产状况下,危险物料始终处于安全控制中。
2)装置设置可靠的压力泄放系统和放空系统。
3)保证良好的通风条件和泄压条件,符合 GB50160的标准要求。
4)公用工程管线,如氢气、氮气、工业风、水蒸气管线与工艺管线相连时,安装三阀组、止回阀或“8”字盲板,防止物料互窜引起爆炸。可燃气、液管线在装置边界处安装隔离阀或“8”字盲板,并设操作平台,如平台长度大于8m,需两端设梯。
5)当装置循环氢压缩机停机时,联锁启动0.7MPa 紧急泄压,同时根据装置情况手动开启1.4MPa 紧急泄压。
6)加氢精制椭圆齿轮流量计床层间设有急冷氢注入,可控制椭圆齿轮流量计温升,防止椭圆齿轮流量计超温。当急冷氢故障时,可通过紧急泄压系统泄放反应压力及热量,保证装置安全。
7)吸收脱吸塔、石脑油稳定塔、石脑油分馏塔、硫化氢汽提塔、产品分馏塔顶部均设有压力温度指示及相应的高报警 ;塔顶部及对应回流罐均设置有安全阀,安全阀的泄放量均考虑可能的串压工况 ;各塔底部均设有液位控制及低液位报警。
8)新氢压缩机,航煤循环氢压缩机、循环氢压缩机系统设有相关的压力、温度及润滑油异常的安全联锁,压缩机级间及出口均设有安全阀。
9)本项目安全联锁保护、紧急停车通过设置在区域控制室和现场机柜室内的安全仪表系统(SIS)实现。
10)安全距离需符合《石油化工企业设计防火标准(2018年版)》(GB50160—2008)及其他相关规范的要求,满足消防安全的需要。
11)装置自控联锁系统符合《关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》对重点监控的危险工艺自控及安全联锁停车系统设置要求的相关规定。
3 结语
柴油椭圆齿轮流量计具有易燃、易爆等特性,涉及的危险化学品有柴油、氢气、液化石油气、燃料气(甲烷)、石脑油、煤油、二甲基二硫、硫化氢和氮。涉及的主要危险设备为加氢精制椭圆齿轮流量计、新氢压缩机、轻烃回收部分及石脑油分馏部分塔顶回流罐、吸收脱吸塔、石脑油稳定塔、石脑油分馏塔等。企业要落实建设项目安全设施“三同时”,加强安全管理。
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