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1、抚顺油页岩干馏炉安全性分析与评价高 健（抚顺矿业集团有限责任公司工程技术研究中心，辽宁抚顺 113008）摘 要：简要介 绍了抚顺式干 馏炉的结构和工作原理，重点对干馏炉区域三种常见的重大事故隐患爆炸、火灾和中毒 产生的原因进行了安全性分析与 评价，同 时对如何消除三种事故隐患提出了防范措施。关键词：抚顺干馏炉；爆炸；火灾；中毒；事故；隐患；安全1 概述现抚顺矿业集团页岩炼油厂对油母页岩进行炼制所采用的工艺为抚顺式干馏工艺，其最关键的干馏设备即为抚顺干馏炉。这是一种将油页岩干馏过程和页岩半焦气化过程连接在一起的直立圆筒式炉。成品页岩由炉顶装入机送入干馏炉内，在上部的干馏段进行干燥、干馏后，剩余
2、的半焦进入下部的发生段发生氧化、还原反应，最后的废渣由炉底的排渣装置排出。干馏煤气、油蒸汽及部分水蒸汽组成的干馏产物由炉顶导出，送回收系统以回收成品页岩油。抚顺干馏炉的结构见图 1。23456789011-页岩装入机；2-炉顶；3-导出管； 4-阵伞；5-阵伞拉筋；6-干馏段；7- 混合室；8-拱台；9-循环煤气入口； 10-发生段；11-风头；12-水盆；13-排灰器；14- 炉盘；15-水封罐图 1 抚顺式干馏炉结构图2 干馏炉安全隐患分析与安全性评价抚顺干馏炉区域常见的重大事故隐患有爆炸、火灾和中毒。2.1 爆炸隐患分析与评价在实际生产中，时有干馏炉爆炸隐患出现，严重威胁安全生产及操作人
3、员的人身安全。上述情况多发生在炉子的干馏段。干馏炉存在爆炸隐患的原因很单一，即为干馏炉料空过大，导致空气进入干馏段，使干馏煤气达到爆炸极限所造成。另外，由于干馏炉是一个密闭的定容绝热系统，若进入空气而使其中的氧含量达到爆炸极限时，干馏煤气的压力、温度会急剧升高，燃烧速度猛增而引起干馏炉爆炸。图 2 为干馏炉爆炸事故树。 阵 伞 托 货 料 湿 碎 ， 放料 时 间 延 长 干 馏 炉 爆 炸 事 故 干 馏 煤 气 处 于 爆 炸 范 围 内 在 一 定 温 度 、 压 力 下 可 燃 气 体 含 量 达 到 爆 炸 极 限 氧 含 量 达 到 爆 炸 极 限炉 内 进 入 空 气 料 空 过
4、 大 未 按 时 放 料 放 料 后 未认 真 探 料 单 炉 处 理 量过 大 ， 与 放 料时 间 不 匹 配 雨 雪 季 节 阵 伞 倾 斜 页 岩 块 度 过 大或 混 入 杂 物 阵 伞 拉 筋 松 动 或 断 开岗 位 人 员 失 职 炉 内 页 岩 少 放 料 时 间 有 误 炉 内 阵 伞 故 障图 2 干馏炉爆炸事故树可见，引发干馏炉爆炸的主要原因是炉内的氧含量达到了爆炸极限。而氧含量达到爆炸极限主要是由干馏炉料空过大、使空气进入干馏段所造成的。造成干馏炉料空过大的因素很多，其中任一因素都是导致干馏炉爆炸的安全隐患。干馏炉料空大的防范措施主要包括以下几点：按时、按量进行放料操
5、作，减少负压操作时空气的进入，并认真执行探料操作。认真做好干馏炉的单炉调整，使页岩处理量与放页岩间隔时间相匹配。当出现炉内局部料空大或发生炼炉时，炉内各处的温度将会超出正常控制范围，所以要认真监视各干馏炉的出口、干馏段及发生段的温度，发现异常时及时查找原因并做出相应处理。2.2 火灾隐患分析与评价因干馏炉为高温设备，所以干馏炉区域发生火灾多是由于法兰口及焊接处漏油遇高温火源而引发的。火灾地点主要集中在干馏炉炉顶及炉底转动装置处(干馏炉火灾事故树见图3)。存在的火灾隐患如下： 干 馏 炉 火 灾 事 故 炉 顶 起 火 出 口 管 起 火 框 架 起 火 炉 体 上有 油 渍 火源 炉 出 口
6、管上 有 油 渍 火源 框 架 上有 油 垢 火源 炉 盖 法 兰不 严 石 棉 绳不 均 匀 螺 丝 松 动 施 工 动火 焊 各 连 接 处不 严 炉 出 口 温度 升 高 至油 燃 点 干 馏 层上 窜 清 扫 不 及时 ， 长 时间 凝 集 炉 内 高 温煤 气 窜 出 水 盆 内 严 重 缺 水图 3 干馏炉火灾事故树炉顶与炉底为法兰连接，中间垫有石棉绳，用螺丝紧固。如石棉绳盘线不均或个别螺丝松动时，油气会从炉内窜出，其中的油凝固在炉壁上。检修动用火焊时，火星会引燃清理不干净的油渍而引发火灾。炉出口的干馏产物导出管上有热电偶、油标观察口及清扫法兰，遇系统正压操作时，油气会从这几处外窜
7、而使油凝固在出口管外壁上。当炉内料空过大使干馏段火层上窜，炉出口处温度升高至页岩油燃点(140左右) 时，将管壁上的油渍引燃而发生火灾。炉底水盆、炉盘等转动部件出现破损而未被及时发现时，水盆内严重缺水，炉内高温煤气窜出，引燃框架上的油垢也可以发生火灾。预防干馏炉火灾的措施如下：保证各焊缝以及法兰连接处的严密性，减少油气泄漏点。对于凝固在炉体、框架及出口管上的油垢要及时清扫。做好干馏炉各段温度的调整，随时观察出口温度情况，防止干馏层火层上窜。认真、按时巡检排渣装置的各转动件，损坏处及时修理、更换，及时查看水盆水位，缺水的及时补水，防止炉内高温煤气外窜。2.3 中毒隐患分析与评价中毒事故易发生在干
8、馏炉炉顶处，即在系统正压情况进行放料操作时，因时间过长，干馏产物泄漏量大，易导致操作者中毒。这种情况多发生在页岩湿碎或冻仓蓬货而造成放料困难的雨雪季节。其事故树见图 4。干馏产物是油母页岩低温干馏后的生成物，由干馏煤气、油气及水蒸汽组成。其中干馏煤气是导致人员中毒的物质，其主要有毒成分的组成、浓度及最高允许浓度见表 1。 干 馏 炉 中 毒 事 故 人 直 接 接 触干 馏 煤 气 干 馏 炉 顶 有 毒组 分 浓 度 超 标 放 料 操 作 时 间 长 煤 气 外 泄 操 作 人 员所 占 位 置位 于 下 风口 框 架 上有 油 垢 火源 雨 雪 季 节 原 料湿 碎 或 蓬 货 操 作
9、人 员不 熟 练 法 兰 、焊 缝 等连 接 处不 严 密 干 馏 层上 窜 清 扫 不 及时 ， 长 时间 凝 集 炉 内 高 温煤 气 窜 出 水 盆 内 严 重 缺 水表 1 干馏煤气中有毒成分相关参数有毒成分名称 含量 最高允许浓度氨 4-7g/Nm3 30mg/Nm3硫化氢 4-5g/Nm3 10mg/Nm3吡啶 1.21g/Nm3 5ppm一氧化碳 50g/Nm3 30mg/Nm3干馏煤气中有毒成分中毒机理及症状：氨的中毒机理氨系碱性物质，对中枢神经系统具有强烈的刺激性。可以兴奋中枢神经系统，引起惊厥、抽搐、嗜睡和昏迷。吸入极高浓度的氨可以反射性引起心搏骤停、呼吸停止。氨在人体组织
10、内遇水生成氨水，氨水具有极强的腐蚀作用，会透过粘膜、肺泡上皮侵入粘膜下、肺间质和毛细血管，引起声带痉挛，喉头水肿，组织坏死，坏死物脱落可引起窒息。损伤的粘膜易继发感染。气管、支气管粘膜损伤、水肿、出血、痉挛等。影响支气管和肺的通气、换气功能，造成全身缺氧。硫化氢的中毒机理硫化氢是具有刺激性和窒息性的无色气体，具有“臭鸡蛋”气味，是一种剧烈的神经毒物。低浓度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。极高浓度的硫化氢会很快引起嗅觉疲劳而不觉其味，而呈“闪电式”的死亡。吡啶的中毒机理吡啶有强烈的刺激性，能麻醉中枢神经系统，对眼及上呼吸道有刺激作用。高
11、浓度吸入后，轻者有欣快或窒息感，继之出现抑郁、肌无力、呕吐；重者意识丧失、大小便失禁、强直性痉挛、血压下降。长期吸入会出现头晕、头痛、失眠、步态不稳及消化道功能紊乱，也可发生肝肾损害和多发性神经病。对皮肤也有刺激性，可引起皮炎和光感性皮炎。一氧化碳的中毒机理一氧化碳易与人体血红蛋白结合，使血液携带氧的能力下降，造成大脑缺氧。当空气中的浓度达到 0.04-0.06%时，2-3 小时就会引起中毒；大于 0.06%时，很快就有中毒症状；浓度达 2000mg/立方米，人可致命；少量长期吸入也会慢性中毒。 预防干馏炉中毒事故的措施如下：尽量缩短干馏炉的放料时间，在雨雪季节放料困难时，要增加力量，减少人员
12、在炉顶的停留时间。做好干馏炉系统的工艺调整，使炉出口处保持负压状态，减少干馏煤气的外泄。做好炉出口各连接处的维修与维护工作，防止干馏煤气的跑、冒。提高操作人员的操作水平和应对各种突发事件的能力，放料时注意根据风向避让。做好劳动保护，特别是防毒面具的及时更换与发放。3 结论3.1 抚顺干馏炉是抚顺干馏工艺中的主要设备，在干馏炉区域存在的安全隐患有爆炸、火灾和中毒。3.2 干馏炉存在爆炸隐患的原因是干馏炉料空过大，导致空气进入干馏段，使干馏煤气达到爆炸有限所造成的。所以火灾的防范措施即是要做好干馏炉内部料位的调整和按时放料。3.3 干馏炉区域发生火灾，多是由于法兰口及焊接处漏油遇高温火源而引发的。所以做好装置的按时巡检、区域内的清扫和各连接处的维护等工作，是杜绝火灾隐患的必要条件。3.4 油母页岩干馏后产生的干馏产物中含有氨、硫化氢、吡啶、一氧化碳等有毒物质，是导致人员中毒的直接隐患。所以做好干馏炉的压力调整、缩短人员与干馏煤气的接触时间等措施，可起到预防中毒的作用。参 考 文 献1 候祥麟主编.中国页岩油工业.北京：石油工业出版社.1983
