李 磊

(中國石化洛陽分公司，河南洛陽 471012)

一起工業(yè)風(fēng)除油罐爆裂事故分析

李 磊

(中國石化洛陽分公司，河南洛陽471012)

工業(yè)風(fēng)管網(wǎng)中串入易燃易爆等危險介質(zhì)，會給裝置安全運行帶來嚴(yán)重影響。通過對一起工業(yè)風(fēng)除油罐爆裂事故進行原因分析，采取了相應(yīng)控制措施，消除了安全隱患。

工業(yè)風(fēng) 單向閥失效 油水分離器 靜電 爆燃 事故分析

1 概述

2016年2月9日20時32分，中國石化洛陽分公司催化裝置崗位職工巡檢發(fā)現(xiàn)Szorb(即催化汽油吸附脫硫)裝置工業(yè)風(fēng)入口西側(cè)干燥吸附塔的底部管線發(fā)紅并逐漸向上部蔓延至除油罐至干燥吸附塔之間的管線，及時匯報主控制室，班長趕往現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)除油罐(即油水分離器)發(fā)生罐體撕裂的現(xiàn)象，除油罐中部裂開一個20 cm圓形口子，周圍地面散落有未充分燃燒后形成的碳粉，周邊運行設(shè)備及管線沒有受到影響。

2 生產(chǎn)情況簡介

中國石化洛陽分公司工業(yè)風(fēng)供應(yīng)來自空壓站，該裝置主要設(shè)備系1996年更新的兩臺進口離心式空壓機組，通過空壓機增壓至0.55 MPa，利用管網(wǎng)輸送至各裝置用戶。壓縮空氣增壓過程無油潤滑，機組運行恒壓控制，自動化控制較高，實現(xiàn)了外供工業(yè)風(fēng)無油、長周期安全穩(wěn)定運行。崗位嚴(yán)格執(zhí)行工業(yè)風(fēng)管網(wǎng)巡回檢查維護相關(guān)制度，2003年8月23日17時，崗位人員曾及時發(fā)現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)經(jīng)七路與緯八路路口工業(yè)風(fēng)切水閥切水時有汽油排出，配合調(diào)度查找，發(fā)現(xiàn)是常壓裝置脫硫醇系統(tǒng)汽油串入工業(yè)風(fēng)管網(wǎng)，避免了次生惡性事故發(fā)生。

洛陽分公司催化裝置所用工業(yè)風(fēng)來自分公司DN200工業(yè)風(fēng)管網(wǎng)，從東到西依次用于催化裂化裝置、液化氣脫硫醇裝置、Szorb裝置、催化脫硫脫硝裝置生產(chǎn)需要，具體見表1。

3 原因分析

本起事故與福建煉化1996年”4·21”事故類似。1996年4月21日2時32分，中國石化福建煉化公司催化裂化裝置汽油脫硫醇單元由于誤操作造成系統(tǒng)憋壓，汽油、堿液經(jīng)失效的單向閥反串至工業(yè)風(fēng)管網(wǎng)長達1 h以上，最終在靜電作用下，導(dǎo)致催化裝置工業(yè)風(fēng)緩沖罐(容積52 m3)發(fā)生爆炸并引發(fā)周邊瓦斯管線著火，事故造成直接經(jīng)濟損失93萬元，全廠停產(chǎn)12天。

由于發(fā)現(xiàn)及時，本起次生事故可控，生產(chǎn)影響較小。事故后公司積極開展了事故調(diào)查分析。

表1 工業(yè)風(fēng)進催化裝置、液化氣脫硫醇、Szorb等裝置情況

鋼質(zhì)壓力容器的局部撕裂是指鋼質(zhì)壓力容器還保持著一個整體, 但在某一局部被撕開了一個口子。這種破壞形式一般是由于容器局部耐壓強度減弱或容器內(nèi)部壓力升高所致。對于鋼質(zhì)壓力容器局部耐壓強度的減弱一般就是由于局部受到熱源的作用, 使容器整體受熱溫升不均勻所致。

鋼質(zhì)壓力容器的局部撕裂具有方向性, 因此它可以給我們指明火災(zāi)蔓延的方向。鋼質(zhì)壓力容器的迎火面往往受到火焰的直接作用或受到火焰的熱輻射作用而首先失去耐壓強度發(fā)生撕裂, 所以鋼質(zhì)壓力容器出現(xiàn)裂口的一面就是迎火面。通過現(xiàn)場勘察，該罐疲勞破壞在氣液分離器出口后除油罐入口附近，可以推斷為劇烈燃燒處；另據(jù)當(dāng)事人反映及現(xiàn)場查看，除油罐及干燥塔之間管線由于高溫導(dǎo)致防腐漆層已經(jīng)全部脫落，火勢具有明顯流動性，可以證明燃燒介質(zhì)的量比較大。工業(yè)風(fēng)進催化裝置、液化氣脫硫醇、Szorb裝置流程及事故模擬見圖1。

圖1 工業(yè)風(fēng)進催化裝置、液化氣脫硫醇、Szorb裝置流程及事故模擬

當(dāng)日20時36分，Szorb操作人員關(guān)閉工業(yè)風(fēng)進裝置F138閥,切斷工業(yè)風(fēng)流程，著火部位迅速熄滅；20時37分，液化氣脫硫醇裝置操作人員關(guān)閉氧化再生塔注風(fēng)點手閥，檢查液化氣脫硫醇裝置進裝置工業(yè)風(fēng)罐(V714)底部排凝F3閥，發(fā)現(xiàn)有汽油、堿液流出。催化裝置當(dāng)班職工第一時間匯報調(diào)度，并會同工業(yè)風(fēng)供出單位空壓站及化驗分析人員對工業(yè)風(fēng)管網(wǎng)進行排查，經(jīng)從空壓站供出沿工業(yè)風(fēng)管線到催化裝置逐個排污閥(F2等)進行排查，未發(fā)現(xiàn)明顯異常情況，化驗人員用便攜式分析儀在工業(yè)風(fēng)切水閥處現(xiàn)場取樣分析，也沒有可燃介質(zhì)析出；距離Szorb裝置上游50 m處的液化氣脫硫醇裝置工業(yè)風(fēng)緩沖罐(V714)切水閥F3閥處有汽油液體排出，并伴有明顯刺激性堿味。

液化氣脫硫醇裝置自2015年10月裝置檢修改造后，增加了反抽提油循環(huán)系統(tǒng)(DN40管線)，該注風(fēng)點與油氣互串可能性大，通過對液化氣脫硫醇裝置的工業(yè)風(fēng)注入點進行倒串實驗，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場工業(yè)風(fēng)注入點單向閥F1(旋啟式單向閥)在立管上豎直安裝，由于閥板自重原因，密封失效，汽油、堿液極易發(fā)生倒串。進Szorb裝置工業(yè)風(fēng)干燥吸附器執(zhí)行吸附-排空-再生-吸附5 min切換規(guī)律，具有周期性工業(yè)風(fēng)壓力波動規(guī)律，同時離液化氣脫硫醇裝置僅50 m，管線較細(xì)，用風(fēng)量小，壓力降大，易形成介質(zhì)流動的凹陷區(qū)，當(dāng)Szorb裝置操作人員在事故發(fā)生時，及時切斷了工業(yè)風(fēng)進裝置F138閥，從劇烈燃燒到火勢自行迅速熄滅,證明可燃物來自上游管網(wǎng)。

從圖1中虛線所示流程可見，由于單向閥F1失效，導(dǎo)致反串的汽油經(jīng)過DN40管線進入液化氣脫硫醇裝置工業(yè)風(fēng)緩沖罐(V714，容積2 m3)，通過F114閥經(jīng)DN80管線串入工業(yè)風(fēng)DN200總管，進而通過F138閥經(jīng)DN100管線進入Szorb裝置工業(yè)風(fēng)凈化處理氣液分離器(容積0.45 m3)，最終在除油罐(容積1.44 m3)內(nèi)部由于靜電等相互作用下爆燃，高溫高壓氣體導(dǎo)致該罐體(材質(zhì)Q345R)疲勞撕裂。

為什么會在油水分離器中爆燃？通過該氣液分離器、除油罐結(jié)構(gòu)分析，該氣液分離器采用鮑耳環(huán)(塑料材質(zhì))用來分離工業(yè)風(fēng)中水分雜質(zhì)，后置除油罐設(shè)計采用玻璃纖維，用于攔截工業(yè)風(fēng)可能存在的油污，由于采用纖維材料，攔截的過程必然會產(chǎn)生靜電以進一步捕捉氣液分離器后的霧滴，攔截沉降的水分雜質(zhì)通過底部排凝閥排放，該排凝閥常開，確保除油罐內(nèi)部無水分雜質(zhì)積聚；同時由于冬季防凍防凝需要，兩個罐體外部均安裝了纏繞管束，并通以1.0 MPa蒸汽伴熱防止管路凍凝；事故近1 h后，巡查操作人員反映該罐體溫度計顯示溫度170 ℃(遠(yuǎn)超過該罐的設(shè)計溫度125 ℃)，該罐通過蒸汽盤管伴熱，長時間處于較高的溫度(40 ℃以上)，玻璃纖維屬于易燃物，氣流快速流動與玻璃纖維攔截過程形成摩擦產(chǎn)生靜電，直到出現(xiàn)一定數(shù)量的輕組分揮發(fā)性強、低閃點的汽油，在罐內(nèi)部發(fā)生劇烈燃燒(當(dāng)時巡檢崗位職工見證了除油罐罐體發(fā)紅)，除油罐發(fā)生撕裂，罐內(nèi)部20根玻璃纖維全部燃燒殆盡。

4 防范措施

a)汽油倒串至工業(yè)風(fēng)管網(wǎng)主要原因是液化氣脫硫醇裝置豎直安裝的旋啟式單向閥密封失效，生產(chǎn)異常波動情況下極易導(dǎo)致汽油、堿液倒串，改為水平安裝，同時考慮選用性能更好的單向閥。同時對液化氣脫硫醇裝置的工業(yè)風(fēng)管線進行改造，液化氣脫硫醇裝置注風(fēng)壓力由0.45 MPa提高至0.55 MPa，確保不低于汽油、堿線壓力，從源頭上消除物料互串風(fēng)險。

b)停用Szorb裝置干燥吸附塔前氣液分離器、除油罐的蒸汽加熱盤管，該除油罐通過蒸汽盤管伴熱，長時間處于較高的溫度(40 ℃以上)，不僅不利于干燥塔吸附運行，同時也存在不安全隱患。工業(yè)風(fēng)由于存在凝結(jié)水，冬季氣溫低于0 ℃時，除油罐及附屬管線會發(fā)生凍凝，干燥吸附塔可以考慮改用露點在-40 ℃的凈化風(fēng)，消除生產(chǎn)工藝上風(fēng)險。

c)設(shè)備定期切換、加強日常維護。保持設(shè)備良好的靜電接地，定期檢查氣液分離器、除油罐排污有無物料串入的異常情況。對除油罐中采用玻璃纖維攔截工業(yè)風(fēng)中油污雜質(zhì)的工藝設(shè)計與生產(chǎn)廠家溝通是否存在必要性。

5 結(jié)語

工業(yè)風(fēng)管網(wǎng)遍布裝置角角落落，有據(jù)可查的工業(yè)風(fēng)管網(wǎng)串入可燃物料的典型案例雖然不多，但是后果往往非常嚴(yán)重，對于大型連續(xù)化生產(chǎn)裝置在系統(tǒng)單元前期投入較少，更要在后期維護、管理制度上下功夫，降低安全風(fēng)險。

[1] 福建煉油化工有限公司重大爆炸事故的原因分析[J].石油化工安全技術(shù)，1996(1)：14-15.

[2] 王宗印.淺析鋼質(zhì)壓力容器在火災(zāi)現(xiàn)場中的破壞形式[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2007(6)：47-48.

AccidentAnalysisonanIndustrialWindOilRemovalTankBurst

Li Lei

(SINOPEC Luoyang Refining & Chemical Co. Ltd., Henan, Luoyang, 471012)

When inflammable and explosive dangerous goods string into industrial wind pipe network, it brings serious influence to the device safe operation. Through the analysis of an industrial wind oil removal tank burst, take the appropriate control measures to eliminate the safety risks.

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2016-06-14

李磊，工程師，注冊安全工程師，2010年畢業(yè)于浙江嘉興學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)主要從事安全管理工作。