我國大型合成氨裝置投產初期,催化劑發生損壞的事故也較多。1977年到1980年四年期間,13套大型合成氨裝置八種催化劑中七種催化劑更換了58次。其中,因事故更換23次共760.02t,按計劃更換35次共1316.66t,事故更換催化劑占總更換量的36.6%。整爐更換共46爐。其中,事故更換13爐,計劃更換33爐。事故更換次數最多的是一段轉化催化劑。詳見表7—8(1)。
從上述統計可以看出,我國大型合成氨裝置生產初期,裝置重大停車事故頻繁發生,按每廠、每年平均停車事故次數計達12.79次,平均每廠每月停車一次以上。停車事故中以設備事故占的比例大,損失也大。而主要設備停車事故又以合成氣壓縮機事故次數最多。同時,催化劑損壞事故也較多,經濟損失也大。其中,一段轉化爐催化劑事故更換次數為最多。
裝置運行進入正常期后,事故次數大幅下降,裝置實現了安全、穩定、長周期運行,長周期運行都達到一年以上。從石化總公司所屬企業1983年到1993年11年間發生的774例典型事故看,合成氨裝置為36例(大型合成氨裝置22例,中型合成氨裝置14例),占總次數的4.65%。10套大型合成氨裝置發生的22例典型事故中,人身事故2例,設備及生產操作事故20例,按每廠、每年事故次數計已不足一次。20例事故按設備部位分類見表7—9。
由表可見,一段轉化爐(氣化爐)事故次數為最多。發生催化劑損壞事故共5次。其中,一段轉化催化劑事故更換4次,合成催化劑更換1次。
從上述合成氨裝置事故統計情況,可以看出裝置中易發生故障的部位和危險因素。現分析如下:
(1)合成氨裝置投產初期為事故多發期。重大停車事故中,以設備事故次數最多,生產操作事故次之。事故發生情況表明,設備存在缺陷、維護不當、違章作業是造成事故多發的主要原因。通過切實做好設計、制造、施工、生產準備等前期工作,可減少事故的發生。
(2)投產初期設備事故中,儀表造成停車事故多。主要是自動控制、自動聯鎖采用常規儀表,故障率高,使用、維護又不當造成的。通過采用集散型控制系統(DCS)及故障安全控制系統(PSC),可減少因儀表故障造成的重大停車事故。
(3)投產初期重大設備停車事故中,轉動設備造成事故最多。四大機組中又以合成氣壓縮機為最多。合成氣壓縮機發生的事故中,以燒軸瓦事故次數為最多,以透平轉子斷葉片事故最為典型。事故主要原因是維護不當和設備存在缺陷。只要把好設備設計、制造、安裝試車關,可避免此類事故的發生。??????
(4)裝置生產正常穩定后,各類事故大幅下降,但轉化(氣化)系統事故次數下降幅度不
大,成為事故多發部位。主要是一段轉化催化劑中毒、結碳和設備內部爆炸等事故,事故損失大,危害大。因此,轉化(氣化)單元是裝置重點危險部位,對其在開、停工及正常生產中,存在的各種危險因素應采取重點防范措施。???
(5)裝置使用的催化劑種類多,催化劑事故更換,在生產事故中一直占有不小的比例;其中,以一段轉化催化劑事故更換次數最多。造成催化劑損壞的原因,除設備故障影響外;絕大多數是在開、停工過程中,違章作業、維護使用不當引起的。因此,在開、停工中,應按催化劑操作規程的要求采取防范、保護措施。
(6)合成氨高壓系統發生重大事故的次數較少,重大設備事故主要是密封面發生泄漏及合成塔內件損壞。其中,合成塔內件損壞事故由于經濟損失大,裝置停工時間長,應重點預防。事故發生的主要原因是設備存在缺陷,加上操作不當(如:升溫快、壓差大)引起的。
(二)開停工危險因素分析及其防范措施???
1.開工時危險因素分析及其防范措施???
開工過程中,裝置設備(管道)要引入各種工藝介質進行吹掃、置換,工藝介質的溫度壓力也要逐步從常溫、常壓提到規定的指標值。開工中各種催化劑要進行升溫、還原達到“活化態”。開工中,操作繁雜、步驟多、操作參數變化大、要求高、環節多、時間長。因而,操作不當,極易發生事故。現將開工操作中,存在的主要危險及防范措施分析如下:
(1)設備(管線)吹掃、置換、送氣(液)操作???
設備(管線)進行吹掃、置換、送氣操作是開工中前期操作。在這一階段中,如設備(管線)未吹掃干凈就投入運行,在運行中雜質會堵塞管道或損壞閥門的密封面。如果蒸汽、潤滑油系統存在雜質,將是十分危險的,雜質隨蒸汽進入透平會造成葉片損壞;雜質進入軸瓦會造成軸瓦磨損。
設備(管線)在開工中,必須用工藝介質置換合格。上一工序工藝介質未合格前不能進入下一工序,否則會影響下一工序的正常運行,甚至造成事故。特別要禁止用可燃氣直接置換空氣,以免發生爆炸。1975年某化肥廠,焦爐氣壓縮機未經置換,就用來壓縮空氣。開車過程中,三段缸系統產生爆炸,造成設備損壞、人員傷亡。
防范措施:一是吹掃、置換必須按操作規程操作。并經檢驗、分析后,才能確認合格;二是操作前要檢查有關的閥門(盲板)開關狀況是否符合要求。三是吹掃、置換排放口要有安全設施(或標記),防止發生意外事故。四是定期清洗各種過濾器。
(2)設備(管道)升溫、升壓
設備(管道)從常溫、常壓升到操作溫度、操作壓力時必須保持一定速率。升溫、升壓過快產生的熱應力、壓力降會損壞設備,可造成重大事故。1992年某化肥廠發生一起合成塔內件損壞和觸煤報廢事故,事故造成直接經濟損失220.3萬元。事故原因:一是合成塔內件中心管處存在軸向力;二是合成塔升溫速度過快。
設備(管線)升溫操作中,工藝氣體(特別是水蒸氣)產生的冷凝液,應及時排除(送液時要注意排氣)。如排液不及時,氣體帶液,可造成“水擊”損壞設備。1985年某化肥廠,開工前,由于火炬系統的水分離器脫水盲板未折除。開工后,大量工藝氣放空,放空管內積水,“水擊”致使部分管道從管架上墜落,并拉壞火炬。
設備(管線)升壓前,還要認真檢查有關的閥門(盲板),防止發生竄氣、倒液而造成事故。特別是氣(液)竄人裝有催化劑的設備內時,還會損壞催化劑。1989年某化肥廠檢修后開車,中壓蒸汽進行管網暖管、送汽、升壓時,由于兩只蒸汽閥門未關,蒸汽進入冷態一段轉化爐,造成一段轉化催化劑水合粉碎。被迫全爐更換催化劑。
防范措施:一是嚴格控制升溫、升壓速率;二是操作中注意溫度、壓力、液位的變化;三是作業前,認真檢查有關閥門(盲板)開關狀況;四是操作中,注意排液(或排氣)。
(3)加熱爐的點火、升溫
加熱爐(一段轉化爐、氣化爐)點火操作具有一定危險性。因為點火前,如果爐膛內可燃氣濃度已達到爆炸范圍,未被置換干凈,點火操作往往會造成爐膛爆炸。1985年某化肥廠,—段爐點火烘爐時,爐膛發生爆炸,直接經濟損失11.6萬元。事故后,發現有10個燒嘴燃料氣閥門沒有關閉。
加熱爐內一般有耐火襯里,升溫速度過快易造成耐火材料產生裂縫、松動、甚至脫落。開工后往往造成爐外壁超溫、變形,而導致發生火災、爆炸。1990年某化工廠合成氨裝置,氣化爐由于升溫中爐內產生爆燃振動,耐火磚脫落。投用后,爐頸過熱,焊縫開裂,引起爆炸著火。
加熱爐升溫中,如果爐管內工藝介質流量過低,爐管外壁會超溫,可燒壞爐管,也可引發爆炸、著火事故。
防范措施:一是點火前,要確認燃料閥門已關閉;二是爐膛一定要置換,并分析合格;三是控制爐管出口溫度,防止工藝介質流量過低;四是嚴格按升溫曲線進行升溫、升壓操作。
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