向 宏

(湖北新洋豐合成氨廠，湖北荊門 448150)

靜電除焦油塔爆炸事故原因、處理及預(yù)防

向 宏

(湖北新洋豐合成氨廠，湖北荊門 448150)

闡述了合成氨裝置凈化車間靜電除焦油塔塔頂物理爆炸的經(jīng)過。分析發(fā)生爆炸的原因，并論述了事故的處理情況以及預(yù)防類似事故發(fā)生所采取的措施。

靜電除焦油塔；脫碳；爆炸

某合成氨裝置年產(chǎn)液氨150 kt，脫碳系統(tǒng)采用了碳酸丙烯酯脫碳工藝。2015年12月2日15:36 在加量生產(chǎn)過程中，因操作失誤導(dǎo)致凈化車間1#濕式靜電除焦油塔超壓而發(fā)生物理爆炸，全廠被迫停車4 d后才恢復(fù)正常生產(chǎn)，造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失，并嚴(yán)重威脅裝置安全生產(chǎn)。

1 全廠工藝流程

造氣系統(tǒng)生產(chǎn)的半水煤氣經(jīng)氣柜緩沖后，依次經(jīng)凈化系統(tǒng)除塵塔、干式靜電除焦油塔(2臺(tái)并聯(lián))、羅茨風(fēng)機(jī)(4臺(tái)并聯(lián)，加壓至40～48 kPa，)、冷卻塔、預(yù)脫硫塔、脫硫塔、分離器、濕式靜電除焦油塔(2臺(tái)并聯(lián))、凈氨塔等設(shè)備，再進(jìn)入壓縮機(jī)一、二段加壓至0.8 MPa后進(jìn)入變換系統(tǒng)，經(jīng)2級(jí)低壓變換塔、變換氣脫硫塔后進(jìn)入壓縮機(jī)三、四段加壓至2.7 MPa，再送入脫碳系統(tǒng)，依次經(jīng)變換氣冷卻塔、變換氣分離器、脫碳塔、凈化氣分離器、凈化氣洗滌塔、洗滌分離器及活性炭塔后，進(jìn)入壓縮機(jī)五、六段加壓至12 MPa后的氣體進(jìn)入銅洗系統(tǒng)，再回到壓縮機(jī)七段加壓至25～27 MPa后送至合成系統(tǒng)，生產(chǎn)的液氨和氣氨經(jīng)管道輸送至復(fù)合肥分廠。

2 事故發(fā)生經(jīng)過

2015年12月2日14:45，生產(chǎn)部決定加量生產(chǎn)，將原4臺(tái)(6M32-185/314E型)185 m3/min(標(biāo)態(tài))和1臺(tái)110 m3/min氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)(MH20-110/314型)加量為5臺(tái)185 m3/min氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)(6M32-185/314E型，1#至5#)生產(chǎn)。加量前，將4臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)(ZL103NDT)出口壓力由42 kPa降至38 kPa，隨后停運(yùn)110 m3/min壓縮機(jī)，加開1臺(tái)185 m3/min壓縮機(jī)，倒機(jī)后各項(xiàng)指標(biāo)均運(yùn)行正常。15:00，操作工再次將羅茨風(fēng)機(jī)出口壓力調(diào)整至40 kPa。加量后因系統(tǒng)氣體流量增大，脫硫塔出口氣體中CO2體積分?jǐn)?shù)慢慢上漲，15:18，達(dá)到0.42%(工藝指標(biāo)≤0.5%)；調(diào)度要求嚴(yán)格控制氣體中CO2體積分?jǐn)?shù)，將脫碳塔碳酸丙烯酯循環(huán)量從1 260 m3/h增至1 360 m3/h。此時(shí)脫碳塔壓差由4.2 kPa緩慢上漲至6.3 kPa。15：22，發(fā)現(xiàn)脫碳系統(tǒng)凈化氣洗滌段滿液位，判定為脫碳系統(tǒng)帶液，立即要求現(xiàn)場(chǎng)操作工減少碳酸丙烯酯用量；15:29，碳酸丙烯酯的循環(huán)量由1 360 m3/h降至1 260 m3/h，碳酸丙烯酯循環(huán)槽液位從37.0%降至33.4%。與此同時(shí)，要求將羅茨風(fēng)機(jī)出口壓力由40 kPa降至30 kPa(下限)，并將2#壓縮機(jī)四段出口氣體(氣體送至變換系統(tǒng))切斷，但脫碳系統(tǒng)壓力從15:28的2.42 MPa迅速上漲至15:30的2.66 MPa；脫碳塔液位大幅波動(dòng)，碳酸丙烯酯循環(huán)槽液位迅速下降，15:33，碳酸丙烯酯循環(huán)槽無液位。12月2日15:31，脫碳塔壓差下降后又開始上漲，急停1#和2#壓縮機(jī)；15:32，急停5#壓縮機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)5#壓縮機(jī)四段缸噴水并自動(dòng)停機(jī)(檢查發(fā)現(xiàn)氣缸缸體出現(xiàn)裂縫)，隨后4#和3#壓縮機(jī)分別于15:33和15:34因電機(jī)超負(fù)荷自動(dòng)停機(jī)；15:35，5臺(tái)壓縮機(jī)全部停止運(yùn)行。15:32～15:36，4臺(tái)運(yùn)行中的羅茨風(fēng)機(jī)出口壓力迅速由30 kPa上漲至57 kPa，出口氣體自調(diào)閥手動(dòng)開度至100%，已無調(diào)節(jié)余地；15:36，凈化系統(tǒng)的1#濕式靜電除焦油塔塔頂因超壓而發(fā)生物理爆炸。

3 事故原因

3.1 脫碳塔填料阻力增大

2015年全廠停車大修約45 d，脫碳塔內(nèi)部填料間遺留的碳酸丙烯酯液干涸凝固，堵塞了部分通路，導(dǎo)致加開5臺(tái)185 m3/min(標(biāo)態(tài))壓縮機(jī)。脫碳塔下部進(jìn)入的變換氣和上部進(jìn)入的碳酸丙烯酯液體均無法正常通過填料層，造成脫碳塔懸塔；但脫碳系統(tǒng)加量運(yùn)行初期，脫碳系統(tǒng)壓力和脫碳塔壓差、脫碳塔液位等工藝指標(biāo)都僅有略微上漲趨勢(shì)，并未引起相關(guān)操作人員的重視。后當(dāng)羅茨風(fēng)機(jī)出口壓力加至40 kPa、碳酸丙烯酯循環(huán)量加至1 360 m3/h時(shí)，凈化氣帶液已相當(dāng)嚴(yán)重，當(dāng)發(fā)現(xiàn)脫碳塔凈化氣體洗滌段滿液時(shí)，已無法處理，雖對(duì)系統(tǒng)壓力及碳酸丙烯酯循環(huán)量進(jìn)行了調(diào)整，碳酸丙烯酯溶液仍被凈化氣帶至壓縮機(jī)五段進(jìn)口，造成壓縮機(jī)超負(fù)荷自動(dòng)停機(jī)。

3.2 操作失誤

壓縮機(jī)全部緊急停機(jī)或超負(fù)荷自動(dòng)停機(jī)后，脫硫系統(tǒng)操作人員未對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)采取緊急停機(jī)措施，4臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)仍正常運(yùn)行。雖然羅茨風(fēng)機(jī)近路自調(diào)閥已全開(因事發(fā)突然，手動(dòng)近路閥未及時(shí)開啟)，仍造成凈化系統(tǒng)壓力超高限。

3.3 壓縮機(jī)活門漏氣

5臺(tái)壓縮機(jī)均存在一段活門關(guān)閉不嚴(yán)的現(xiàn)象，一段出口0.28 MPa氣體返回至進(jìn)口，造成凈化系統(tǒng)的壓力瞬間急劇上升；靜電除焦油塔安全水封雖有沖破反應(yīng)，但未能及時(shí)完全沖破卸壓，導(dǎo)致靜電除焦油塔瞬間超壓。

3.4 靜電除焦油塔設(shè)備存安全隱患

2014年6月，1#靜電除焦油塔曾因防爆板炸裂，將防爆板加厚；2015年11月大修結(jié)束后開車期間，該塔塔頂西邊鐵板焊縫出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，曾對(duì)裂縫處停車補(bǔ)焊處理，但未對(duì)整塊頂板焊縫進(jìn)行細(xì)致檢查，因而未對(duì)塔頂東邊焊縫進(jìn)行補(bǔ)焊加固處理。此次在脫硫系統(tǒng)嚴(yán)重超壓、1#靜電除焦油塔安全水封未完全沖破、防爆板未爆裂的情況下，由于塔頂東邊焊縫開裂不能承受超高壓力而發(fā)生物理爆炸。

4 防范措施

(1)檢修靜電除焦油塔。事故發(fā)生后，對(duì)事故塔進(jìn)行了全面徹底的檢查，同時(shí)更換了合格的防爆板；在塔頂采用槽鋼加固，對(duì)塔底用加強(qiáng)筋加強(qiáng)焊接，提高了設(shè)備的承壓能力。

(2)加強(qiáng)培訓(xùn)學(xué)習(xí)。因新員工較多，操作技術(shù)不熟練，導(dǎo)致各崗位均存在操作上的隱患，各崗位均加強(qiáng)了對(duì)新員工的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，做好新老員工的傳、幫、帶工作。

(3)制定事故預(yù)案并定期演練。利用每周學(xué)習(xí)兩題業(yè)務(wù)知識(shí)的機(jī)會(huì)，對(duì)已發(fā)生過的安全事故及編制的事故預(yù)案進(jìn)行學(xué)習(xí)，定期對(duì)預(yù)案進(jìn)行演練，讓新老員工均能正確處理生產(chǎn)過程中突發(fā)的事故，以保障安全生產(chǎn)。

(4)在全廠范圍內(nèi)開展設(shè)備安全大檢查。此合成氨裝置已投產(chǎn)運(yùn)行超過10年時(shí)間，許多設(shè)備都存在不同程度的腐蝕、老化現(xiàn)象，日常生產(chǎn)中也多次因設(shè)備腐蝕穿孔而停車處理，因此，設(shè)備安全隱患較多。此次事故發(fā)生后，廠部迅速組織人員在全廠范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)備隱患大排查，對(duì)查出的隱患分別制定可靠的措施進(jìn)行徹底整改，徹底消除了各種安全隱患。

6 結(jié)語

此次爆炸事故導(dǎo)致全廠停車4 d，少產(chǎn)液氨約1 800 t，經(jīng)濟(jì)損失巨大，幸好未造成人員傷亡。2012年12月6日18:00，靜電除焦油塔修復(fù)后，合成氨裝置重新開車，至12月8日18:25裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)，生產(chǎn)恢復(fù)正常。

TQ113.25

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