乙烯裝置流程長,且復(fù)雜,既有高溫裂解反應(yīng),又有催化反應(yīng),高溫高壓、低溫負(fù)壓,物料大多為甲類危險品,過程中使用堿、氨等腐蝕性物質(zhì),物料中存在H2S等有毒氣體,所以易發(fā)生事故。除出現(xiàn)物料泄漏發(fā)生著火爆炸事故外,干燥劑粉塵、水合物等易造成冷箱凍堵,熱區(qū)和裂解爐還會出現(xiàn)結(jié)焦、聚合等堵塞事故發(fā)生。
乙烯裝置開工過程,裝置從常溫、常壓逐漸升溫升壓或降溫減壓,最終達(dá)到各項(xiàng)正常指標(biāo)。物料、公用工程等將逐步引人裝置。需要經(jīng)歷干燥、氣密、壓縮機(jī)試車一點(diǎn)火炬、燃料氣接入、裂解爐點(diǎn)火升溫一調(diào)質(zhì)油、水接人、循環(huán)、升溫一丙烯、乙烯接人制冷壓縮機(jī)開車、機(jī)泵預(yù)冷一裂解爐投油、裂解氣壓縮機(jī)開車、堿洗、冷箱降溫一甲烷化開車、加氫開車等大量步驟和較長時間。物料引入、送出頻繁,操作參數(shù)波動較大,人員連續(xù)作業(yè)時間長,所以事故易發(fā)生。開工過程步驟緊密相連,一環(huán)扣一環(huán),應(yīng)提前作好開工方案,按部就班進(jìn)行。各階段易發(fā)生事故分析如下:
干燥、氣密是裝置的開工準(zhǔn)備。此段過程時間間隔長,部分在系統(tǒng)引入物料后進(jìn)行,低點(diǎn)大氣排放此時不應(yīng)進(jìn)行,防止大量物料由于閥門關(guān)閉不嚴(yán)竄人處于干燥過程的系統(tǒng),物料泄漏容易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。此類事故以前未出現(xiàn),但有未遂時間,應(yīng)引起重視。
火炬點(diǎn)燃是乙烯裝置正式進(jìn)入開工階段,必須保證該系統(tǒng)氮?dú)庵脫Q合格,防止通入可燃?xì)夂簏c(diǎn)火爆鳴。開工初期物料排放量小,氮?dú)馀欧帕看螅瑧?yīng)控制氮?dú)馀欧?,防止吹滅火炬?/div>
(3)裂解爐點(diǎn)火升溫
裂解爐在每次點(diǎn)火升溫前,均應(yīng)爐膛置換,測爆合格方可點(diǎn)火。對于KTI設(shè)計(jì)的裂解爐在點(diǎn)火前必須進(jìn)行氣密實(shí)驗(yàn),可以有效地防止燃料氣泄漏進(jìn)爐膛,點(diǎn)火爆鳴。而其他爐型沒有此功能設(shè)計(jì),所以多點(diǎn)測爆是必須的,尤其是聯(lián)鎖停爐后的恢復(fù)點(diǎn)火,如果爐膛溫度低于燃料氣的燃點(diǎn)時必須測爆。此類事故曾多次發(fā)生于國內(nèi)外同類裝置。另外聯(lián)鎖動作后切斷閥門未動作或動作不嚴(yán),致使裂解爐飛溫?zé)龤t管的事情也曾有發(fā)生。
(4)接乙烯、丙烯
首先必須保證該系統(tǒng)露點(diǎn)分析合格,否則低溫物料接人容易出現(xiàn)管線、閥門凍堵。輕物料接入時節(jié)流降溫,會使系統(tǒng)材料處在低于正常使用溫度以下,嚴(yán)重時發(fā)生冷脆,物料將大面積泄漏發(fā)生火災(zāi)爆炸等事故。接人輕組分物料,尤其是接人液相時,必須保證系統(tǒng)事先氣相充壓完畢。
(5)壓縮機(jī)暖機(jī)升速
蒸汽暖管、暖機(jī)應(yīng)充分排凝,防止水錘。暖機(jī)不合格時如果升速會因葉輪溫度不均勻而壓縮機(jī)振動超過標(biāo)準(zhǔn),甚至毀壞葉輪。升速過程應(yīng)盡量避免在臨界區(qū)域停留,壓縮機(jī)喘振是該段過程中容易出現(xiàn)的最大問題。喘振不僅會損壞壓縮機(jī)本身,而且容易使系統(tǒng)內(nèi)管線焊口、法蘭撕裂,發(fā)生物料泄漏,延誤開工甚至著火爆炸。目前調(diào)速控制基本上都預(yù)設(shè)臨界區(qū)域的升速速率,解決了人為升速過程可能發(fā)生的問題。
(6)裂解爐投油
裂解爐由熱備轉(zhuǎn)入投料,此過程需將蒸汽切人汽油分餾塔,切換過程操作不當(dāng),將使裂解氣或塔內(nèi)汽油蒸汽竄出,進(jìn)人大氣,既造成污染又可能著火。
(7)機(jī)泵預(yù)冷、乙烯出料
由于開工需要乙烯,填充乙烯精餾塔、給壓縮機(jī)開車提供密封氣,所以乙烯出料提前投用,出料泵預(yù)冷時間或盤車不充分,則預(yù)冷不均勻,機(jī)泵密封易泄漏。乙烯在丙烯壓縮機(jī)開車前的汽化必須由低壓蒸汽完成,一側(cè)是200℃的低壓蒸汽,一側(cè)是—30℃的液體乙烯,溫差大,換熱器封頭泄漏嚴(yán)重。遇火則蔓延,在冷區(qū)將釀成大禍。2002年上海某廠就是由于堵漏時引燃乙烯出料換熱器而出現(xiàn)重大停工火險。
(8)裂解氣送冷箱
堿洗合格后,裂解氣逐級降溫進(jìn)入冷箱。由于乙烯壓縮機(jī)吸人罐為熱虹吸式,切人時操
阼不當(dāng),乙烯壓縮機(jī)出口壓力控制不住,將聯(lián)鎖停車。
2.停工時危險分析與防范措施
裝置停工是裝置由正常操作狀態(tài)逐漸降溫、降壓、降量的過程,其操作參數(shù)變化較大,屬于不穩(wěn)定操作,操作不當(dāng)會造成設(shè)備損壞、著火爆炸,因此應(yīng)重點(diǎn)注意。
(1)裂解爐切出汽油分餾塔前吹掃干凈,防止原料油、急冷油排人大氣。同時切出操作必須保證裂解氣大閥閥前壓力高于閥后0.05MPa,否則裂解氣反竄,排至大氣引發(fā)火災(zāi)。
(2)汽油分餾塔等熱油系統(tǒng)蒸煮、水洗過程,由于溫度從較高點(diǎn)迅速降下,補(bǔ)人適量的氮?dú)馐怯幸娴?,可以防止系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)壓,損壞設(shè)備。蒸煮可以將殘存在填料層中的聚合物清洗干凈,這些低聚物自燃點(diǎn)較低,燃燒時熱值較高,不易撲滅。曾經(jīng)有打開人孔后自聚物自燃將塔燒塌的事故案例發(fā)生,事故中1人死亡。
(3)堿洗塔在倒空后也進(jìn)行蒸煮,不但除去其中的聚合物、堿,還除去殘存在塔內(nèi)的H2S,進(jìn)入檢修以前,除分析氧氣含量、可燃?xì)夂恳酝?,同時分析H2S含量。1992年某乙烯裝置曾在檢修后期出現(xiàn)堿洗塔清理過程中人員中毒事故。
(4)系統(tǒng)倒空時,先倒液后泄壓,防止泄壓過程中液體物料揮發(fā)造成設(shè)備處于設(shè)計(jì)外低溫,發(fā)生脆裂事故。排放火炬時應(yīng)先排放輕物料,后排重物料??梢员苊廨p物料排放時低溫凍結(jié)重物料。
(5)冷區(qū)倒空置換過程應(yīng)注意在無液體后接氮?dú)?,死角液體存在也可能使局部壓力超高,物料反竄進(jìn)氮?dú)?,造成事故?/div>
(6)裝置回流罐尤其是重?zé)N塔一定不要過滿,否則回流罐頂安全閥會在塔系統(tǒng)壓力正常的情況下起跳。重?zé)N進(jìn)入火炬系統(tǒng),由于燃燒不完全,可能會下火雨。汽油在倒空過程中不易倒干凈,一定要多次倒液,尤其降溫后進(jìn)行倒液。
(7)含碳四各塔存積大量丁二烯、苯乙烯自聚物和共聚物,人孔開啟后,可能自燃,甚至爆炸。最好澆水使之潤濕,1993年北京某乙烯曾出現(xiàn)清理過程燃燒、爆鳴事故。
(二)正常生產(chǎn)中危險因素分析及其防范措施
正常生產(chǎn)時系統(tǒng)相對穩(wěn)定,但是不是一成不變的。裝置需要進(jìn)行負(fù)荷的升降,外界條件影響、設(shè)備運(yùn)行情況、季節(jié)變化、人員變化、儀表可靠度等都對長周期運(yùn)行發(fā)生影響。正常生產(chǎn)過程中仍存在許多的危險,現(xiàn)就各單元的危險因素和防范措施分析如下:
1.裂解爐
裂解爐切換、升溫降溫是日常較為頻繁的操作。裂解爐是乙烯裝置日常維護(hù)工作量最大的單元。
2。急冷單元
由于原料組成變化較大,急冷油黏度變化較大,嚴(yán)重時機(jī)泵運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷大,電機(jī)吃力。渣油送出不暢通,致使在管路中降溫凝結(jié),影響裝置運(yùn)行。在急冷設(shè)計(jì)過程中選擇合理的流程非常重要。渣油外送困難,易灌腸是所有乙烯裝置的通病,送出不間斷,適量配人輕油可以避免類似問題發(fā)生。
3。裂解氣壓縮單元
4.分離單元
該部位有加氫反應(yīng)器,又存在大量的輕質(zhì)可燃?xì)馊鐨錃?、乙烯、丙烯,還有碳五、汽油等,泄漏后能夠著火爆炸,應(yīng)該重點(diǎn)注意防火、防爆。其次單元中存在許多干燥器,操作不當(dāng)既可能造成低溫部位凍堵,又可能使高壓物料竄人再生系統(tǒng),影響燃料壓力,裂解爐飛溫,系統(tǒng)波動大。
5.制冷壓縮機(jī)單元
制冷壓縮機(jī)單元包括丙烯機(jī)、乙烯機(jī)、二元壓縮機(jī),主要故障原因分析和防范措施分析見表3—11。
6.其他單元
廢堿處理和尾氣精制單元都是主流程外間歇操作的,主要可能發(fā)生的問題有H2S泄漏、EVA傷人等事故。廢堿處理由于該系統(tǒng)腐蝕性較強(qiáng),物料本身較臟,管線、設(shè)備易堵或泄漏,H2S泄漏不僅易燃易爆還有毒,所以發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時停車處理。冬季火炬線由于帶入部分油污和水,經(jīng)常出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象,所以火炬系統(tǒng)最好有一定量的伴熱。EVA廢料需要裝車送出,建有裝車站臺,人員裝車時如果不做防護(hù),醋酸既有腐蝕又有刺激性氣味,容易造成事故。此單元火炬排放時應(yīng)確定液面未超高,防止固體廢料堵塞火炬排放管線。
7.火炬單元
火炬單元屬于緊急保護(hù)單元,火炬系統(tǒng)出現(xiàn)較大故障時是正常生產(chǎn)過程最大的隱患。這種情況出現(xiàn)時既不可以停車,又可能無法達(dá)到動火處理的條件,是乙烯裝置必須絕對避免的一種狀態(tài)。保證火炬投用完好,防止回火、蒸汽保護(hù)火炬頭、防止下火雨、緩慢排放低溫物料防止管線冷脆、避免空氣進(jìn)入,隨時能夠點(diǎn)燃是應(yīng)對的最好措施。在我國曾經(jīng)出現(xiàn)過不滅火炬檢修引起的爆鳴事故。
(三)設(shè)備防腐
乙烯裝置生產(chǎn)過程中含腐蝕性物料,有堿和廢堿、EVA廢料、裂解氣中酸性氣體。此部位管材均選耐腐蝕材料或者在其中注入緩蝕劑、中和劑等,急冷水pH值控制不當(dāng),可以出現(xiàn)堿性、酸性腐蝕。堿性條件下腐蝕換熱器封頭鋁制墊片,酸性腐蝕則針對所有的金屬。在pH低于4.0以下時腐蝕是十分嚴(yán)重的,1996年北京某乙烯裝置曾由于急冷水pH值低塔
盤全部被溶解、管線彎頭連續(xù)泄漏等問題。
由于系統(tǒng)中存在超高溫、超低溫存在。系統(tǒng)的設(shè)備管線材料較為特殊,管線保溫防腐也十分重要。材料選擇錯誤特別是在低溫部位、超高溫部位,都有可能出現(xiàn)問題,并且后果均十分嚴(yán)重。某乙烯裝置曾出現(xiàn)不銹鋼鍛件材質(zhì)有問題,管線在降溫后出現(xiàn)75%環(huán)向裂縫的情況,由于及時發(fā)現(xiàn)未造成嚴(yán)重后果。由于管線溫度低于常溫,如果防腐不好,會出現(xiàn)管線結(jié)露的情況,天長日久,空氣作用下管線易腐蝕。老的珍珠巖保溫材料在干燥條件下保溫性能較好,但在潮濕的條件下就會腐蝕金屬材料。高溫部位的保溫不僅有利于節(jié)能,還有利于防燙。裂解爐燃料中含有微量硫,最終產(chǎn)物為S0
2,排煙溫度依據(jù)S0
2含量確定,過低則會形成露點(diǎn)腐蝕,管件、爐體均有損壞,修理困難。