甲醇装置采用的原料、燃料、天然气为甲类火灾危险性物质。产品甲醇为甲。类火灾危险性物质、中度危害的有毒物质。中间过程产品硫化氢、一氧化碳、氢气也是易燃、易爆物质,其中一氧化碳、硫化氢还是高度危害的有毒物质。装置存在火灾、爆炸、中毒危害。
生产主要设备为单系列,设备一旦发生故障往往会造成全装置停车。处理不当,甚至造成重大事故。
(一)开停工时危险因素分析及其防范措施
1.开工时危险因素分析及其防范措施
开工过程中,装置设备(管道)要引入各种工艺介质进行吹扫、置换,工艺介质的温度、压力也要逐步从常温、常压提到规定的指标值。开工中各种催化剂要进行升温、还原达到“活化态”。开工中操作繁杂、步骤多、操作参数变化大、要求高、环节多、时间长,因而操作不当极易发生事故。现将开工操作中存在的主要危险及防范措施分析如下:
(1)设备(管线)吹扫、置换、送气(液)操作
设备(管线)进行吹扫、置换、送气操作是开工中前期操作。在这一阶段中,如设备(管线)未吹扫干净就投入运行,在运行中杂质会堵塞管道或损坏阀门的密封面。如果,蒸汽、润滑油系统存在杂质,将是十分危险的,杂质随蒸汽进入透平会造成叶片损坏;杂质进入轴瓦会造成轴瓦磨损;
设备(管线)在开工中必须用工艺介质置换合格,上一工序工艺介质未合格前不能进入下一工序,否则会影响下一工序的正常运行,甚至造成事故。特别要禁止用可燃气直接置换空气。送气(液)前要检查阀门(盲板)的状态。1987年某石化总厂,合成车间制氢装置检修结束,进入开工阶段。检修工人拆除了进装置瓦斯管线上北侧的一个盲板。接着,又拆除该管线上南侧的一个盲板,法兰尚未紧固时,操作工未检查就将瓦斯管线北侧阀门打开,发现后又立即关闭。但瓦斯已泄漏扩散,遇电焊机火花发生空间爆炸。造成11人烧伤。1975年某化肥厂,在调校压缩机三段出口安全阀时,开车前未经置换,开车后,机内焦炉气与空气混合达到爆炸范围发生化学爆炸。事故造成6人负伤,3人死亡,经济损失12万元。
防范措施:一是吹扫、置换必须按操作规程操作,并经检验、分析后,才能确认合格;
二是操作前要检查有关的阀门(盲板)开关是否符合要求;三是吹扫、置换排放口要有安全设施(或标记),防止发生意外事故;四是定期清洗各种过滤器。
(2)设备(管道)升温、升压
设备(管道)从常温、常压升到操作温度、操作压力必须保持一定速率,升温、升压过快产生的热应力、压力降会损坏设备,可造成重大事故。升温过程中,工艺气体(特别是水蒸气)产生的冷凝液,应及时排除(送液时要注意排气)。如排液不及时,气体带液,可造成“水击”损坏设备。各厂开工中都不同程度遇到过“水击”现象,有的甚至造成事故。如1985年某化肥厂,开工过程中工艺气大量放空,在放空管内积水,产生“水击”。“水击”致使部分放空管道从管架上坠落,并拉坏火炬。事故原因是火炬系统的水分离器脱水盲板未拆除,分离器无法排液。
开工过程中,还要认真检查有关的阀门(盲板),防止发生窜气、倒液,造成事故。特别是气(液)窜人装有催化剂的设备内时,还会损坏催化剂。1989年某化肥厂检修后开车,中压蒸汽进行管网暖管、送汽、升压时,由于两只蒸汽阀门未关,蒸汽进入冷态一段转化炉,造成一段转化催化剂水合粉碎。被迫全炉更换催化剂。
防范措施:一是严格控制升温、升压速率;二是操作中,注意温度、压力的变化;三是作业前,认真检查有关阀门(盲板)开关状况;四是操作中,注意排液(或排气)。
(3)加热炉(转化炉)的点火、升温
加热炉(转化炉)点火操作具有一定危险性。因为点火前,如果炉膛内可燃气浓度已达到爆炸范围,未被置换干净,点火操作往往会造成炉膛爆炸。1985年某化肥厂一段炉点火烘炉时,炉膛发生爆炸,直接经济损失11.6万元。事故后,发现点火前有10个烧嘴燃料气阀门没有关闭。
加热炉内一般有耐火衬里,升温速度过快易造成耐火材料产生裂缝、松动、甚至脱落,开工后往往造成炉外壁超温、变形,而导致发生火灾、爆炸。加热炉升温中,如果炉管内工艺介质流量过低,炉管外壁会超温,可烧坏炉管,也可引发爆炸、着火事故。1996年3月某厂甲醇装置,开工中,发生转化炉炉管超温,炉管损坏99根,直接经济损失367.7万元的重大事故。事故原因是开工中,氮气升温阶段,升温中原料预热器翅片管发生破裂泄漏氮气。由于操作人员缺乏经验,加上炉管出口热电偶位置不正确,未及时发现。导致转化炉管干烧、过热而损坏。1986年某维尼纶厂,化工厂一台天然气预热炉,在开车中用氮气升温,由于氮气流量过小(设计只有氮气总流量,未设计单台炉子的氮气计量仪表),加热用燃料气量过大,致使炉管超温,造成辐射段、对流段烧坏。事故直接经济损失约2.5万元。
防范措施:一是点火前要确认燃料阀门已关闭;二是炉膛一定要置换,并分析合格后再点火;三是控制炉管出口或外壁温度,防止工艺介质流量过低而超温;四是严格按升温曲线进行升温、升压操作。
(4)催化剂的升温、还原;
催化剂的升温、还原在开工操作中是十分关键性的操作。其操作的好坏,将影响催化:剂的活性和使用寿命。由于催化剂还原过程一般会放出大量的热量,造成温度上升,控制不当,易发生超温。超温不但降低催化剂活性,减少催化剂使用寿命,严重时,可烧毁催化剂,并损坏设备。开工前还应检查阀门、盲板、仪表状态及升温、还原的条件是否具备,否则也易发生事故。如1979年某化肥厂检修后开车,甲醇合成塔催化剂升温到活性温度后,催化剂温度仍上升,采取开副线,调节循环量等措施后,温度仍不能控制,继续上升,造成甲醇合成催化剂烧毁。事故原因是检修结束后一盲板未拆除,开车前又未发现。
防范措施:一是制定正确的升温还原方案;二是确保仪表指示、检验分析数据正确;三是阀门(盲板)开关无误、不窜气;四是按规程操作。
(5)压缩机开车操作
压缩机组开车包括建立油循环,投用水冷,建立冷凝液系统、盘车置换,静态调试,暖管暖机,冲转,过临界转速,提速提压等步骤。工作环节多,操作步骤繁杂。操作不当,易发生烧轴瓦、振动大、喘振、超温超压、气封泄漏等故障,严重时会造成重大设备事故。
1978年某天然气化工厂合成气压缩机开车操作,开车升速时,由于在临界转速下停留时间过长(两分钟)振动加剧,造成轴瓦磨损。运转两天后停机,发现高压缸止推瓦烧毁。
防范措施:一是开车实行操作票制度,防止误操作发生;二是制订事故处理预案,正确处理不正常情况,防止事故扩大。