1 概述
陕西黄陵煤化工有限责任公司30万吨焦炉煤气制甲醇项目, 配套20000Nm3/h空分装置, 为外压缩流程[1], 配套20000Nm3/h氧气透平压缩机, 由沈阳鼓风机厂设计、制造。为节能降耗, 加快开车进度, 针对开、停车期间氮气用量大、所需压力高 (单台螺杆式氮压机的额定气量为42Nm3/min, 出口压力为0.6~0.7MPa, 螺杆式氮压机出口氮气管与氧压机氮气外送管在氧压机出口氮气外送手动阀后合并) , 设计利用氧压机压缩氮气供后系统置换升温/降温置换, 开车正常后, 关闭出口氮气阀, 将氧压机进口氮气倒为氧气, 开氧气外送阀供转化配氧[2]。而后由螺杆式氮压机压缩氮气供压缩工段火炬放散的保护氮气以及三台压缩机的密封气、隔离气;供合成工段各储罐的保护气及置换气。2015年6月甲醇系统进行计划检修, 开车正常后, 合成工段发现洗醇塔总是置换不合格, 置换气中氧含量总是有所偏高, 而后, 甲醇压缩工段火炬放散系统每当放散时总会有闪爆声, 严重时管道有被烧透现象, 严重威胁生产安全。经过反复检查、分析, 判断为氧压机出口氧气串入氮气管网[3], 氮气中氧含量超标所致, 后经分析、查找、处理, 甲醇系统恢复安全生产。
2 事故现象
2015年6月30万吨焦炉煤气制甲醇检修完成后, 系统进行置换升温, 到达额定温度后, 切换为两台螺杆式氮压机为后系统供氮气, 氧压机压缩氧气供转化反应。开车期间, 打开充氮阀对洗醇塔进行置换24h后, 置换气出口氧含量始终在11%~14%之间, 氧含量超标, 一度影响开车进度。陕西黄陵煤化工有限责任公司因配煤比的问题, 导致系统焦炉煤气量常有波动, 而对于甲醇生产系统来说, 当煤气量突然大幅度增大时, 系统来不及调节, 只能将多余的煤气放散燃烧, 每当进行放散时, 总有闪爆现象发生, 最严重时将煤气放散管烧透, 迫使将煤气放散系统隔离进行检修, 系统安全生产严重受到威胁。
3 事故原因
基于甲醇煤气放散系统多次闪爆, 对进入放散系统的氮气进行分析化验, 两次取样结果发现氮气中氧含量达到20%, 沿氮气管网详细进行分析、查找, 判断为氧压机出口氮气外送自调阀及手动阀未关死及存在内漏现象, 氧压机高压氧气串入氮气管网所致。
3.1 人员责任心不强
在甲醇后系统置换升温完毕后, 氧压机氮气倒氧气后, 未将氮气外送手动阀用“F”扳手关死, 由于氧气压力远远高于氮气总管压力 (0.6~0.7MPa) , 导致氧气串入氮气管网。
3.2 阀门质量问题
氧压机出口氮气管线设置两道阀门。第一道为DN200的自调阀, 第二道为DN100的截止阀, 两个阀门均存在内漏现象, 导致高压氧气串入氮气管网。
3.3 氧压机设计缺陷
氧压机进口氮气、氧气管道均设置有“8”字盲板, 当甲醇后系统置换升温完成后, 启动螺杆式氮压机, 为氮气管网送气, 将氧压机压缩氮气切换为氧气, 为转化配氧。而氧压机出口氮气外送自调阀与手动阀之间未设计盲板。导致高压氧气经氮气外送自调阀、外送手动阀内漏后串入低压氮气管网, 从而造成氮气管网中氧含量超标的事故发生。
3.4 先入为主的本位思想
首先, 当洗醇塔利用氮气置换不合格时, 思想不够重视, 没有及时彻底排查氮气管网是否有氧气或空气串入, 而是先入为主的认为氮气不可能存在问题, 总以为管道可能存在死角, 一时没有置换干净, 加上置换不彻底对系统不会造成什么影响, 就没有引起重视。
其次, 当甲醇生产系统煤气放散系统频繁发生闪爆时, 再次先入为主的认为氮气是惰性气体, 不可能有问题, 而是怀疑火炬放散系统本身存在问题, 设计存在缺陷。因氮气管是垂直焊接在煤气放散管上, 怀疑有可能是氮气量过大, 火炬放散自调阀存在内漏, 形成真空, 将煤气吸出后引燃, 加上垂直进入的氮气将火焰吹向对面管壁从而将管子烧穿。
4 预防措施
4.1 对区域阀门进行分级管理
将区域内的阀门划分等级, 分为一般、重要、特别重要三类, 一般阀门是指由现场操作工日常操作, 阀门内漏或关不严不会对系统生产、安全造成影响, 或者是关不严视觉上可以看见, 能及时纠正过来的阀门。重要阀门是指虽然由现场操作, 但是阀门内漏或关不严对系统会造成影响, 或者当时对系统不会造成影响, 但是出现紧急情况时, 会对生产系统造成影响, 需要班组长一级进行确认, 查看阀门是否关闭。特别重要阀门是指一旦阀门关不严或内漏, 会对生产系统造成重大影响、造成生产中断或严重威胁安全生产的情况, 由工段一级进行确认, 查看阀门是否关严或内漏。
4.2 保证阀门的质量
在采购阀门时, 特别是上述提到的特别重要的阀门应向质量信得过的单位进行采购, 并要求有试压合格记录, 阀门到场后, 现场由专业人员再次试压, 确认无内漏, 对此类阀门进行标记, 专项专用, 禁止出现胡乱使用, 给后续安全生产埋下隐患。
4.3 对本身存在的缺陷进行改进
在氧压机出口氮气外送自调阀后增加盲板, 具体方案是在自调阀后先增加两个手动截止阀, 两个阀门中间由一截不小于300mm的短管连接, 在短管下部安装一个DN25的带有阀门的导淋 (倒换盲板时泄压用) , 而后在第二个阀门前安装成型的“8”字盲板, 而后是氮压机出口来的氮气管并入氧压机出口氮气管网。
4.4 消除本位思想
在任何时候, 一旦出现异常情况, 必须一一彻底进行排查, 直至发现问题, 团结一切力量排除艰难险阻及时处理解决, 将安全隐患消除在萌芽状态。
在氧压机氮气出口管, 后系统其他介质有可能会串入氮气管网的导淋处进行检测, 定时取样分析, 以便其他介质串入氮气后对甲醇系统的安全生产形成威胁。
5 结语
因为氮气本身具有的特性, 所以在化工生产中将氮气作为保护气、密封气、置换用气、灭火用气, 所以对氮气管网应引起重视, 一旦其他介质串入氮气管网, 尤其是与氮气最密切的氧气, 起不到保护气的同时反而会起反作用, 严重时对化工生产带来不可估量的严重后果。
摘要：针对外压缩流程20000m3/h氧压机出口氧气串入氮气管网事故进行回顾, 根据现场工艺管道的布置及后系统氮气使用情况, 分析氧气串入氮气管网事故发生的原因及有可能造成的后果, 并提出相应的预防措施。
关键词：氧气,氮气管网,原因分析
参考文献
[1] 汤学忠, 顾福民.制氧流程[M].新编制氧工问答, 北京:冶金工业出版社, 2012.
[2] 毛绍融, 朱朔元, 周智勇.透平压缩机应用技术[M].现代空分设备技术与操作原理, 杭州:杭州出版社, 2005.
[3] 汤学忠, 顾福民.压缩机与泵[M].新编制氧工问答, 北京:冶金工业出版社, 2012.