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合成氨装置危险因素分析及其防范措施

  
评论: 更新日期:2011年04月26日

 合成氨装置采用的原料、燃料、过程产物及产品大多为甲类、乙类火灾危险性物质,其中还有有毒物质,操作又在高温、高压下进行。其生产特点为:高温、高压、易燃、易爆、易中毒。由于主要设备为单系列,因而设备一旦发生故障,往往会造成全装置停车。故障处理不当,甚至造成重大事故发生。

  (一)装置事故统计分析

  我国70年代引进的大型合成氨装置,在生产初期曾频繁发生事故。自1977年至1979年三年间,十一套装置曾发生人身伤亡事故43次,重大停车事故307次。停车事故中以设备事故最多,停车次数为199次,占事故总数的64.82%。详见表7—5。

 

  设备重大停车事故共199次,按设备类别分,见表7—6。

 

  其中,主要设备发生重大停车事故54次,以合成气压缩机发生停车事故最多,为30次。详见表7—7。

 

  我国大型合成氨装置投产初期,催化剂发生损坏的事故也较多。1977年到1980年四年期间,13套大型合成氨装置八种催化剂中七种催化剂更换了58次。其中,因事故更换23次共760.02t,按计划更换35次共1316.66t,事故更换催化剂占总更换量的36.6%。整炉更换共46炉。其中,事故更换13炉,计划更换33炉。事故更换次数最多的是一段转化催化剂。详见表7—8(1)

 

  从上述统计可以看出,我国大型合成氨装置生产初期,装置重大停车事故频繁发生,按每厂、每年平均停车事故次数计达12.79次,平均每厂每月停车一次以上。停车事故中以设备事故占的比例大,损失也大。而主要设备停车事故又以合成气压缩机事故次数最多。同时,催化剂损坏事故也较多,经济损失也大。其中,一段转化炉催化剂事故更换次数为最多。

  装置运行进入正常期后,事故次数大幅下降,装置实现了安全、稳定、长周期运行,长周期运行都达到一年以上。从石化总公司所属企业1983年到1993年11年间发生的774例典型事故看,合成氨装置为36例(大型合成氨装置22例,中型合成氨装置14例),占总次数的4.65%。10套大型合成氨装置发生的22例典型事故中,人身事故2例,设备及生产操作事故20例,按每厂、每年事故次数计已不足一次。20例事故按设备部位分类见表7—9。

 

  由表可见,一段转化炉(气化炉)事故次数为最多。发生催化剂损坏事故共5次。其中,一段转化催化剂事故更换4次,合成催化剂更换1次。

  从上述合成氨装置事故统计情况,可以看出装置中易发生故障的部位和危险因素。现分析如下:

  (1)合成氨装置投产初期为事故多发期。重大停车事故中,以设备事故次数最多,生产操作事故次之。事故发生情况表明,设备存在缺陷、维护不当、违章作业是造成事故多发的主要原因。通过切实做好设计、制造、施工、生产准备等前期工作,可减少事故的发生。

  (2)投产初期设备事故中,仪表造成停车事故多。主要是自动控制、自动联锁采用常规仪表,故障率高,使用、维护又不当造成的。通过采用集散型控制系统(DCS)及故障安全控制系统(1SC),可减少因仪表故障造成的重大停车事故。

  (3)投产初期重大设备停车事故中,转动设备造成事故最多。四大机组中又以合成气压缩机为最多。合成气压缩机发生的事故中,以烧轴瓦事故次数为最多,以透平转子断叶片事故最为典型。事故主要原因是维护不当和设备存在缺陷。只要把好设备设计、制造、安装、试车关,可避免此类事故的发生。

  (4)装置生产正常稳定后,各类事故大幅下降,但转化(气化)系统事故次数下降幅度不大,成为事故多发部位。主要是一段转化催化剂中毒、结碳和设备内部爆炸等事故,事故损失大,危害大。因此,转化(气化)单元是装置重点危险部位,对其在开、停工及正常生产中,存在的各种危险因素应采取重点防范措施。

  (5)装置使用的催化剂种类多,催化剂事故更换,在生产事故中一直占有不小的比例。其中,以一段转化催化剂事故更换次数最多。造成催化剂损坏的原因,除设备故障影响外,绝大多数是在开、停工过程中,违章作业、维护使用不当引起的。因此,在开、停工中,应按催化剂操作规程的要求采取防范、保护措施。

  (6)合成氨高压系统发生重大事故的次数较少,重大设备事故主要是密封面发生泄漏及合成塔内件损坏。其中,合成塔内件损坏事故由于经济损失大,装置停工时间长,应重点预防。事故发生的主要原因是设备存在缺陷,加上操作不当(如:升温快、压差大)引起的。

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