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1、加氢处理装置安全特点和常见事故分析（汪加海）加氢处理装置安全特点和常见事故分析摘要:本文简要介绍了广州石化分公司210万吨/年加氢处理装置及其原理，论述了装置的安全特点和安全设计内容。总结了加氢处理装置容易发生的事故，并列举和分析了国内外同类装置发生的相关事故，结合加氢处理装置开工以来生产实际运行状况，有针对性的提出防范事故的方法，为装置安全生产提供保障。关键词：加氢处理、事故、安全、防范加氢处理是重质油深度加工的主要工艺之一，集炼油技术、高压技术和催化技术为一体。加氢处理装置处于高温、高压、临氢、易燃、易爆、有毒介质操作环境，属甲类火灾危险装置。从原料到产品在操作条件下均具有易燃易爆特性，装
2、置所有区域均为爆炸危险区。因此分析装置的安全特点，掌握装置的安全技术，了解容易发生的事故，对于确保装置顺利开工及正常生产是十分重要的。1装置的生产原理及简介加氢处理采用劣质蜡油加氢处理技术，加氢处理催化剂采用FRIPP的FF14（保护剂采用FZC系列）。加氢处理过程是在较高压力下，烧类分子与氢气在催化剂表面进行也发生加氢脱硫、脱氮和不饱和烧的加氢反应，同时部份裂解和加氢反应生成较小分子的转化过程。其化学反应包括饱和、还原、裂化和异构化。烧类在加氢条件下的反应方向和深度，取决于燃的组成、催化剂的性能以及操作条件等因素。加氢处理单元主要由反应、分储等工段组成。反应部分采用炉前混氢方案、热高分工艺流
3、程。催化剂的硫化采用湿法硫化。催化剂再生采用器外再生方案；分谯部分采用汽提塔、常压分储塔切割石脑油和柴油等储分方案。主要原料为常减压蜡油、焦化蜡油和溶剂脱沥青油等蜡油。主要产品为粗石脑油、柴油和精制蜡油等。2加氢处理装置安全特点2.1临氢、易燃易爆氢气具有易扩散、易燃烧、易爆炸的特点。氢气的化学性质很活泼，氢气的火焰有“不可见性”，而且燃烧速度很快，在空气中，只要微小的明火甚至猛烈撞击就会发生爆炸。其爆炸浓度范围为4.1%75%。闪点低于28的易燃液体、爆炸下限低于10%的可燃气体为甲类。生产中属于甲类物质的有氢气、石脑油、硫化剂(DMDS)等。具体见表1爆炸极闪川m性质名称限V%点C点C险类
4、别580氢气易燃、甲易爆475表1主要易燃易爆物料的安全理化特性燃料气石脑油易燃、易燃、柴油蜡油DMDSMDEA易爆易爆易燃易燃易燃易燃硫化易燃、易氢爆、剧毒3131.47.61.54.52.219.74.345.5-222059065075051053045350120380120300380153001392602.2系统高温高压和危险介质分布点广加氢处理装置反应条件较苛刻，反应压力10MPa,反应入口温度375c,要求在生产操作中，高低压界面注意保持液位稳定，防止串压，否则会引发爆炸。表2生产过程中的主要危险岗位分析f-人l危场所或设备介质性加氢反应器(R4001)油、油气、氢气、H2S
5、高压换热器油、油气、(E4001A.BCE4002)氢气、H2S反应进料加热炉油、油气、(F4001)氢气、H2S分储塔进料加热炉u U 一/、油、油气(F4002压缩机(C4001、氢气、HS、C4002As烧类气体高温、高压、泄 漏时易燃易爆、 有毒高温、高压、泄 漏时易燃易爆、 有毒高温、高压、泄 漏时易燃易爆、 有毒高温、噪声、泄 漏时易燃易爆 高压、噪声、泄 漏时易燃易爆、 有毒油气、油易燃、噪声空冷器u一u噪声、泄漏时易油气、油燃易爆冷热高压分离器油、油气、高压、泄漏时易(V4002、V4003)催化剂装填氢气、H2S燃易爆、有毒粉尘有毒脱硫化氢汽提塔HS、烧类有毒、泄漏时易(T4
6、001)分僭塔及侧(T4002、T4003)循环氢脱硫 (T4004)气体燃易爆线油气、油泄漏时易燃易爆塔HS、氢气、高压、有毒、易胺液燃易爆2.3有毒有害化学品多本装置使用的有毒有害化学品多，包括硫化剂、催化剂、碱液等，并且在生产中产生硫化氢、CO镖基镇等有毒物质，其中螺基镇具有致命性，硫化氢是强烈的神经毒物，因此应加强巡检工作.防止泄漏，并对有害化学用品的性质及防护熟练掌握出现问题及时处理，及时汇报，以免事态扩大。3加氢处理易发生的事故和预防措施3.1 反应飞温引发事故加氢处理反应为放热反应，如反应热不能及时从反应器取走。将引起反应器床层温度的骤升，即飞温，使催化剂活性受到损坏，寿命缩短，
7、对反应系统的设备造成危害，导致高压法兰泄漏。曾经发生在国外的炼油厂发生过反应器飞温后，造成反应器大面积堆焊层剥离和堆焊层熔敷金属裂纹和破坏现象。高压加氢处理装置的催化剂温度控制非常重要，不论升温还是事故，都要严格控制好催化剂的温度。当温度超过控制指标时，及时投用急冷氢注入反应床层降低催化剂温度，当加大冷氢仍不能控制反应床层温度时，应迅速启动7bar/min紧急卸压系统降低反应系统压力，防止床层温度失控。在南方某炼厂加氢裂化装置因加氢反应器超温时事故处理不及时和果断，导致床层温度失控超出正常操作温度400C的恶性事故。3.2 氢气泄漏引发的事故大庆石化总厂加氢车间高压油泵房于1969年，发生氢气
8、爆炸重大事故。死亡45人，58人受伤住院。厂房及设箭遭到严重破坏，炸毁厂房4000多平米，油泵、氢气压缩机、配电问、仪表等设备均被破坏，损坏极其严重。某北方炼厂加氢装置在1999年首次开工进油及以后的多次开工进油过程中，均发生了热高压分离器入口法兰毗开，大量高压氢气及油气泄漏事故，给装置的安全生产带来很大的威胁。我厂的加氢精制装置也发生过高压临氢管线爆裂，在现场喷出大量油气的安全事故。氢气泄漏后极易遇静电和明火发生爆炸事故，产生严重的后果。因此除了加强设备制造和安装过程中的本质安全，还要加强日常生产中检查和监测，及时发现设备隐患，防止氢气泄漏。特别是要加强仪表维护，保证现场可燃气检测仪的灵敏可
9、靠，一旦发生氢气泄漏，可以及时检测并向中心控制室发送报警信号，操作人员可以及时发现并采取应急措施。3.3 硫化氢泄漏引发的事故硫化氢为无色有臭鸡蛋气味气体，是强烈的神经毒物。硫化氢在空气中最高容许浓度是lOmg/m,进入超过或可能超过容许浓度区域必须配戴适当的呼吸保护器具。硫化氢浓度越高，对人体毒害越大。较高浓度(2O0300mgzm)硫化氢可导致眼睛流泪、刺痛、视物模糊、头晕、头痛，出现昏迷症状；高浓度(700lO00mg/rn)硫化氢，可导致人立即出现神志模糊、昏迷、肌肉痉挛、大小便失禁等症状；当接触浓度在1000mg/m以上的硫化氢时，人犹如遭电击一样，在数秒钟内倒下，瞬间停止呼吸，如救
10、护不及时，可因呼吸麻痹而很快死亡。某厂加氢裂化装置几名操作工为检查冷高压分离器酸性水，打开阀门敞口排放，由于酸性水中硫化氢迅速蒸发，几名操作工硫化氢中毒熏倒。硫化氢中毒事故，在国内外炼化企业中曾经多次发生过，甚至发生过有人硫化氢中毒，参与抢救人员措施不当，导致自身也中毒的恶性事故。加氢处理反应产生大量的硫化氢气体，特别是在反应部份和分储系统的硫化氢汽提塔部份浓度高达2%一旦泄漏，可能产生的后果极其严重。日常生产中应加强装置防硫化氢中毒的管理，要加强班组人员气防器材培训和气防预案演练，提高他们防硫化氢中毒的意识，学会急救和互救。做到确保生产现场硫化氢气检测仪的灵敏可靠，日常巡检中要求巡检人员必须
11、佩戴便携式硫化氢气体检测仪。3.4 高温、高压设备设计或制造不当、设备质量缺陷引发的事故国外某厂加氢处理循环氢压缩机出口管线材质错用，导致生产中弯曲部分管段炸裂，大量氢气泄漏遇火花产生爆炸，造成操作室和机械室9人死亡。某加氢处理装置高压立式换热器下部膨胀圈，因焊接质量不良，首次开工受热后焊缝开裂造成大火。某炼油厂加氢处理装装置当班人员发现高压分离器酸性水线有酸性水流射出，硫化氧浓度高，经检查为检修中新更换仅投用不足10天的阀门由于本身存在缺陷导致阀体焊缝开裂所致。设备质量涉及到设计、制造、安装和运行维护过程，按照设备寿命周期理论做好各个环节的管理，才能提高装置的本质安全。3.5 高低压设备串压
12、引发的事故由于高压分离器与低压分离器压差很大，如果高压分离器减油过快造成液面低可导致高分气串至低压分离器.造成爆炸等恶性事故。某加氢处理装置高压分离器排放酸性水时，造成串压，导致低压的酸性水罐被炸飞。某加氢装置在停工进行热氢带油阶段，由于高分液面计失灵，高压分离器液位过低导致串压.低分罐安全阀起跳。因此，操作中要密切注意高压分离器工艺参数的变化，严格控制压力和液位在工艺指标范围内。日常生产中各控制仪表、调节阀必须定期检查校验，保证灵活好用，液面计和界面计保证清晰、准确。3.6 原料油性质不合格引发事故、影响装置长周期运转原料油中的铁、铜、锐、银等金属离子具有粘结和固化催化剂的性质，使催化剂永久
13、性中毒，并且增加系统压降。例如原料油中的铁离子进入反应器，与加氢精制过程中产生的硫化氢反应，生成铁的硫化物（主要为FeS）,沉积在催化剂床层上，导致催化剂严重结块，引起床层压力降升高。华东某炼油厂加氢处理装置自开工以来，共进行过三次催化剂撇头，撇头的直接原因一是加工原料油中的残炭、正庚烷不溶物含量远远超出设计值，且原料油没有氮封系统，致使催化剂上积碳量增加，影响床层压降。二是铁离子含量超出设计值，形成硫化亚铁沉积在催化剂上，造成床层堵塞和压降升高。严格规定对原料的质量指标要求，才能保证生产装置的正常运行。因而对催化剂床层压降升高来说，要解决原料油质量问题，但加强对原料的过滤才是关键。目前我厂加
14、氢处理装置处理多种劣质蜡油，日常生产中蜡油的性质变化大，虽然加强了过滤管理，但反应第一床层的压降上升速度比设计的要快，很有可能要提前对反应器催化剂进行撇头。主要原因是现场有过滤设施不能达到实际运行环境的要求，要通过更新过滤器滤芯来满足生产的实际工况。3.7 装置设备腐蚀引发的事故分析连多硫酸的形成是由于设备在含有高温硫化氢的气氛下操作时生成了硫化铁，而当设备停止运转或停工检修时，它与出现的水分和进入设备内的空气中的氧发生反应的结果。随着加工高硫油数量的增加，硫化物的腐蚀速度在进一步加快。有炼油厂在1995年检修时.发现原料油高压换热器不锈钢管表面腐蚀严重，下半部钢管表面有大量结焦、管子出现裂纹
15、，主要是由于介质中硫离子产生了连多硫酸导致了腐蚀，同时氯离子引起了应力腐蚀裂纹的发生，因此应严格控制原料油中氯离子、硫离子的含量，对高压换热器的低点排污管要实行定时排放，避免硫化物的堆积，提高设备本身材质，对材料表而进行针对性的防腐处理，并对腐蚀情况进行跟踪检测等。加氢处理装置设计使用分储塔顶含油污水回用做为高压空冷系统的注水的补充水，但使用一段时间后发现：由于分储塔的蜡油中硫化氢在汽提塔中未完全汽提出来，含油污水中含有硫化氢形成酸性环境对管线和高压注水泵造成腐蚀，多次导致高压注水泵检修。随着分公司加工高硫高酸原油和加氢处理装置本身的特点，做好日常工艺运行管理，通过加注缓蚀剂和做好工艺参数监控防止在用设备腐蚀。3.8 检修期间硫化亚铁自燃损坏设备引发事故随着高硫VGO处理量的增加和装置检修周期的延长，加氢处理的分储
