加氫裝置氫氣壓縮機爆炸事故原因分析及預防措施
氫氣壓縮機是加氫裝置的關鍵設備,廣泛應用于石蠟加氫、汽油加氫、柴油加氫、加氫裂化等加氫裝置。目前,按照結構劃分,氫氣壓縮機分為兩種,一種是新氫壓縮機和循環氫壓縮機為聯體式,由一臺電機驅動;另一種是新氫壓縮機和循環氫壓縮機為分體式,由不同電機驅動。
1事故簡介
某煉油廠催化重整裝置建于1965年,原設計能力為10萬t/a。此后,經過兩次大的技術改造。2002年10月,在原有2臺循環氫壓縮機的基礎上,新增1臺循環氫壓縮機,采用兩開一備方式運行。現該裝置由30萬t/a催化重整、12萬t/a抽提裝置聯合組成。
2007年6月12日2時33分,催化重整裝置當班壓縮機操作工陳某聽到運行的循環氫壓縮機J—203聲音異常,立即匯報當班班長張某。張班長帶領操作工董某、劉某趕到氫壓機房,確認聲音異常后,決定立即切換備用壓縮機J—202。同時,陳某到隔音室聯系鉗工。操作工董某關閉J—202放空閥后,去一樓檢查冷卻水系統,劉某在班長指揮下打開J—202入口閥門。稍后,J—203附近出現異常聲音,班長決定將J—202入口閥門關閉。此時,異常聲音突然增大,J—203南側入口緩沖罐附近發生泄漏。張班長意識到現場已經極其危險,無法進行機組切換,馬上組織現場人員跑步回到操作室,對裝置進行緊急停工處理。2時39分,氫壓機廠房發生閃爆著火。
2事故原因分析
2.1事故的直接原因
催化重整裝置崗位操作人員確認J—203有異常后,在切換備機J—202時,用氫氣直接置換J—202系統內的空氣,壓力升高后,J—202系統內的空氣竄入正在運行的J—203南側入口緩沖罐內,在罐內發生爆燃。爆燃造成了緩沖罐接管焊口部位及出口法蘭泄漏。泄漏逐漸擴大,約2時39分入口法蘭墊片刺開,致使大量氫氣外泄,19s后達到了爆炸極限,發生爆炸。爆炸造成了壓縮機南側中體斷裂、入口法蘭開裂、支撐板固定螺栓斷裂、地腳螺栓被拔出。
經過調查,該裝置40多年來一直沿用氫氣直接置換氫壓機系統內空氣的操作方法,從來沒有發生過事故。因此,車間一直沒有執行該廠批準的《催化重整車間操作規程》中要求的氫壓機啟動前要用氮氣置換的規定,還認為是編寫錯誤,認為車間制定的《重整裝置壓縮機崗位循環機操作卡》才真實反映了生產運行的實際情況。那么為什么這一次就發生了閃爆事故呢?
大家都知道,發生閃爆事故必須具備3個條件:
①系統中存在可燃物,包括可燃氣體、蒸氣、煙塵等。
②可燃物與空氣混合達到爆炸極限,形成爆炸性氣體混合物。
③存在一定能量的點火源。
在過去一直這樣操作的40年中沒有發生事故,是因為3個條件一直沒有同時具備。而這次恰恰同時具備了3個條件,用氫氣直接置換氫壓機系統內的空氣,氫氣和系統存在的空氣形成了爆炸性氣體混合物,同時存在一定能量的點火源。那么點火源又來自哪里?
氫壓機入口緩沖罐內,氫氣攜帶微量硫化氫,硫化氫與管道、容器的金屬鐵反應產生高自燃物硫化亞鐵,硫化亞鐵長時間積聚,在一定條件下,很有可能自燃。另外,用氫氣置換氫壓機系統內的空氣,如果速度過快,很容易產生靜電火花。切換操作發生在凌晨2時,人的生理和心理都處于極度疲憊狀態,而且在運氫壓機已經存在故障,急于需要切換到備用氫壓機,難免置換速度過快,產生靜電火花。