一、重點(diǎn)部位及設(shè)備
(一)重點(diǎn)部位
1.轉(zhuǎn)化系統(tǒng)
轉(zhuǎn)化系統(tǒng)由二段轉(zhuǎn)化爐、二段轉(zhuǎn)化爐、廢熱鍋爐以及燃料燃燒、煙氣廢熱回收設(shè)備組成。高溫設(shè)備集中,一段爐爐膛高達(dá)1300℃,二段爐出口950℃,廢熱鍋爐產(chǎn)生IOMPa(表)高壓蒸汽。設(shè)備內(nèi)為易燃、易爆氣體,壓力達(dá)4MPa(表)。
轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是裝置中的高溫區(qū),其特點(diǎn)是高溫、高壓、易燃、易爆、有毒。若發(fā)生超溫,易造成設(shè)備損壞,工藝氣體泄漏,而引發(fā)重大火災(zāi),爆炸事故。
2.合成系統(tǒng)
合成系統(tǒng)由合成塔、水加熱器、熱交換器、冷交換器、水冷器、氨冷器、氨分離器等高壓設(shè)備組成。是裝置中高壓設(shè)備集中的區(qū)域。設(shè)備壓力等級(jí)一般為20~25MPa(表)。設(shè)備內(nèi)工藝介質(zhì)為H2、N2、NH3等。
由于壓力高,設(shè)備發(fā)生泄漏,易造成火災(zāi)、中毒、爆炸事故。如設(shè)備存在缺陷或產(chǎn)生氫脆、產(chǎn)生裂紋,在發(fā)生物理爆炸的同時(shí),還可發(fā)生化學(xué)爆炸,往往造成災(zāi)難性的后果。
(二)重點(diǎn)設(shè)備
1.一段轉(zhuǎn)化爐
一段轉(zhuǎn)化爐承擔(dān)著將原料烴類(lèi)與蒸汽發(fā)生反應(yīng)制取原料氣的任務(wù)。其操作、運(yùn)行是否正常影響到整個(gè)裝置的安全運(yùn)行,是裝置中結(jié)構(gòu)復(fù)雜,操作條件苛刻的關(guān)鍵設(shè)備。一段轉(zhuǎn)化爐曲輻射段、對(duì)流段及燃料系統(tǒng)組成。輻射段一般有幾百根轉(zhuǎn)化爐管,爐管內(nèi)裝填催化劑,烴類(lèi)與水蒸氣在爐管內(nèi)反應(yīng)。爐管外用燃料氣(油)燃燒形成的火焰直接加熱,爐管外壁溫度高達(dá)900-950℃,爐管內(nèi)壓力為4MPa(表),運(yùn)行條件比較苛刻。對(duì)流段為有效回收熱能,采傭多種工藝物料與煙氣換熱,換熱方式較復(fù)雜。一段轉(zhuǎn)化爐在生產(chǎn)中,如發(fā)生催化劑中毒、結(jié)碳,水碳比失調(diào),燃料系統(tǒng)故障、爐管超溫等都可造成事故。如發(fā)生設(shè)備損壞、泄漏還可引發(fā)重大火災(zāi)、爆炸事故。
2.壓縮透平機(jī)組
合成氨裝置有合成氣壓縮機(jī)、氨氣壓縮機(jī)、工藝空氣壓縮機(jī)、原料氣壓縮機(jī)四大機(jī)組采用離心式多級(jí)壓縮機(jī)組,用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)。原料氣壓縮機(jī)壓縮氣體為天然氣或干氣,出口壓力4MPa(表);氨氣壓縮機(jī)壓縮氣氨,出口壓力1.6—1.8MPa(表);工藝空氣壓縮機(jī)壓縮空氣,出口壓力4MPa(表);最重要的是合成氣壓縮機(jī),壓縮氣體為H2、N2氣體,出口壓力—般為20—25MPa(表),采用10MPa(表)高壓蒸汽透平驅(qū)動(dòng),轉(zhuǎn)速可達(dá)11000r/min,被稱(chēng)為合成氨裝置的“心臟”。
大機(jī)組一般在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行,密封、潤(rùn)滑條件要求高,調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)復(fù)雜。運(yùn)行中如發(fā)生喘振、氣體帶液、軸瓦磨損、密封損壞、軸位移高等都可造成機(jī)組故障。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維護(hù)保養(yǎng)、檢修安裝要求高。如維護(hù)不當(dāng),檢修安裝未達(dá)到精度標(biāo)準(zhǔn),也容易發(fā)生設(shè)備故障。而四大機(jī)組均為單系列運(yùn)行,無(wú)備用機(jī)組,任何一臺(tái)機(jī)組的停機(jī),都可造成全裝置停車(chē)。而且泄漏出來(lái)的NH3、H2、N2,原料氣還可造成重大的火災(zāi)、爆炸、中毒事故。
3.合成塔
合成塔是裝置的主要設(shè)備,氫氣與氮?dú)庠诤铣伤?nèi)反應(yīng)生成氨。合成塔是高溫、高壓設(shè)備,工作壓力20~25MPa(表),反應(yīng)溫度500℃左右。由承受高壓的外殼及承受高溫的內(nèi)件組成。內(nèi)件由熱交換器及觸煤筐組成,觸煤筐內(nèi)充填合成觸煤,內(nèi)件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
合成塔運(yùn)行中,如發(fā)生觸煤中毒、觸煤超溫、入塔H2/N2比失調(diào)等,可造成裝置運(yùn)行正?;蛲\?chē)。塔內(nèi)件如壓差過(guò)大,可引起內(nèi)件變形,而造成重大設(shè)備事故。
氮?dú)狻錃庠诟邷?、高壓下?huì)對(duì)金屬材料發(fā)生滲氮、氫脆脫碳腐蝕。外殼發(fā)生超溫,是十分危險(xiǎn)的,可使設(shè)備材料遭受破壞,造成災(zāi)難性的后果。???
二、危險(xiǎn)因素分析及其防范措施
合成氨裝置采用的原料、燃料、過(guò)程產(chǎn)物及產(chǎn)品大多為甲類(lèi)、乙類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì),其中還有有毒物質(zhì),操作又在高溫、高壓下進(jìn)行。其生產(chǎn)特點(diǎn)為:高溫、高壓、易燃、易爆易中毒。由于主要設(shè)備為單系列,因而設(shè)備一旦發(fā)生故障,往往會(huì)造成全裝置停車(chē)。故障處理不當(dāng),甚至造成重大事故發(fā)生。???
(一)裝置事故統(tǒng)計(jì)分析???
我國(guó)70年代引進(jìn)的大型合成氨裝置,在生產(chǎn)初期曾頻繁發(fā)生事故。自1977年至1979年三年間,十一套裝置曾發(fā)生人身傷亡事故43次,重大停車(chē)事故307次。停車(chē)事故中以設(shè)備事故最多,停車(chē)次數(shù)為199次,占事故總數(shù)的64.82%。詳見(jiàn)表7—5。???
設(shè)備重大停車(chē)事故共199次,按設(shè)備類(lèi)別分,見(jiàn)表7—6。
其中,主要設(shè)備發(fā)生重大停車(chē)事故54次,以合成氣壓縮機(jī)發(fā)生停車(chē)事故最多,為30次。詳見(jiàn)表7—7。