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炼厂含油水罐事故分析与防范措施,值得借鉴!

 西风漫卷dyuhai 2020-07-13



导 读



炼化企业中有大量含油水罐,如酸性水罐、冷焦水罐、污水罐等,这些储罐既不同于油罐,也不同于水罐大部分都没有加氮封没有设计消防灭火管线,操作非常频繁,污水中含硫、含油,固有风险很高。但在企业中,这些储罐都未按油罐来管理,而是按水罐来管理。由于设计、设备、操作、管理等原因,这类储罐发生了很多火灾、爆炸事故。



事故总体情况介绍



从储罐类型、事故类型、点火源、操作阶段等方面,对36起事故进行统计分析。

存在的问题

1
含油水罐设计问题


很多企业的污水罐都没有加氮封。

①酸性水罐

a)储罐负压时,空气可突破安全水封,进入罐内。

此设计解决了罐体被抽瘪的问题,当酸性水罐内负压时,外界大气压将突破水封,向酸性水罐补充空气,从而保持罐内外压力平衡。但是,空气进入罐内,与油气混合,会形成爆炸性混合气体。

b)设计油水分离设施时,只考虑了油水分离效率,在安全方面考虑不足。如某公司酸性水罐,为提高油水分离效率,进水管入口高度设计为5m,在储罐液位低于5m时进料,必然会造成喷溅式进料,可产生静电火花,如果罐内存在大量空气,极易引起爆炸事故发生。

c)焚烧炉回火问题。部分企业将酸性水罐顶气体引至焚烧炉燃烧,解决了烃类排放大气的问题,但存在回火等安全问题。

d)储罐联通问题。各储罐通过气相管线联通,没有加阻火器,一旦一个储罐爆炸,可引起其他储罐连续爆炸。如某石化公司“6·9”酸性水罐爆炸事故中,6#罐爆炸后,由于气相管线联通,7#、8#罐相继发生闪爆。

②冷焦水罐

部分企业在冷焦水罐罐顶增设固体脱硫剂罐,冷焦水罐不再通氮气或蒸气保护,恶臭气体直接通过固体脱硫剂脱臭后排大气,缓解或解决了环境污染问题,但是安全问题比较突出。

如某公司“7·16”冷焦水罐爆炸事故。

事故原因:冷焦水罐顶部脱硫剂罐内脱硫剂饱和,罐内的硫化氢气体与碳钢材质的脱硫剂罐罐体发生化学反应,生成硫化亚铁,附着在脱硫剂上,硫化亚铁遇空气自燃,引爆罐内混合气体。

③酸/碱渣罐

碱渣罐没有设计氮封,采用上部进料方式,在进料时,引起喷溅,产生静电火花,可引起罐内可燃性气体爆炸。各储罐通过气相管线联通,没有加阻火器,一个罐爆炸后,会引起其他罐爆炸。如2002年某公司碱渣罐爆炸事故。罐V201属上部进料,进料口离罐底约7.8m,当时液位3.3m,罐液面之上存在较大的可燃气体空间,而且碱渣面上有大量油品。在启泵开阀的瞬间,物料喷溅,产生静电火花,引起罐内可燃性气体爆炸,并引爆了相连通的另一罐。

2
设备防腐问题


①储罐内部防腐

a)防腐层破损造成腐蚀严重。酸性水、冷焦水中有H2S等组分,如果储罐内部防腐涂层破损,会造成罐体腐蚀,发生泄漏事故。

b)罐壁腐蚀产生的硫化亚铁发生自燃。储罐内部防腐涂层破损后,罐内壁被硫化物腐蚀,产生硫化亚铁,发生自燃,可发生爆炸事故。

c)一些储罐的防腐涂层不符合规范要求,导静电能力差。

②罐顶气相管线和水封罐防腐

冷焦水、酸性水罐的罐顶气相管线都是碳钢材质,在硫化氢腐蚀环境下,会形成硫化亚铁,易发生自燃。

如某公司酸性水罐爆炸事故。对酸性水罐的罐顶气相管线、水封罐进行检查,发现水封罐内有大量沉积物。经检测,罐顶气相管线、水封罐均含有硫化亚铁,水封罐沉积物中硫化亚铁含量比较高。对罐顶气相联通管道内壁和水封罐内部各部位沉积物取样,进行了X-射线衍射分析和能谱分析(“√”代表含有;“×”代表不含)。

酸性水罐的水封罐内水温60~80℃,根据硫化亚铁的形成机理可知,高温、潮湿环境条件有利于硫化亚铁的生成。

3
工艺操作问题


①进料流速控制不当

在进料流速过快时,易产生静电,静电积聚放电,可引起储罐内的空气与可燃气体混合物闪爆。

②液位控制不当

冷焦水罐操作不平稳,冷焦水大进大出,导致大量空气吸入,与油气形成爆炸性混合气体,如果遇罐内硫化亚铁自燃或静电火花,会发生爆炸事故。如某石化公司冷焦水罐爆炸事故。事故特征:罐向外倒水过程中,液位急剧下降,空气吸入罐内形成爆炸性混合物,硫化亚铁自燃,引起爆炸。

③氮气置换不彻底

在投用空的酸性水罐时,如果氮气置换不彻底,罐内存在大量空气,由于静电火花或硫化亚铁自燃,引起油气与空气混合物闪爆。如某企业酸性水罐爆炸事故。

事故特征:


(1)投用空罐,罐内存在大量空气;

(2)没有进行氮气置换;

(3)水封罐及其联通管线内存在硫化亚铁;

(4)爆炸前,储罐压力多次发生大幅度波动。

④上游装置操作不稳

酸性水罐的酸性水来自加氢裂化、常减压、焦化等装置,如果上游装置操作不稳,出现串压,会导致罐内压力急剧升高,罐体撕裂,气体高速喷出,产生静电,引发闪爆。如2014年某企业酸性水罐爆裂事故。事故特征:加氢裂化装置操作不稳,氢气窜入储罐,引发储罐爆裂。

⑤储罐抽瘪

a)储罐内装有液体,在封闭状态下抽出或排出液体,造成负压抽瘪。

b)储罐中存有蒸汽或其它高温气体,当罐内进入低温介质或气温下降时,气体体积迅速减小,造成负压抽瘪。

如2004年某公司酸性水汽提装置污油罐抽瘪事故。事故原因:白天清扫完成后,将进出口阀门全部加上了盲板盲死、人孔封闭,为次日现场动火做准备。夜间,气温由白天的30℃左右,下降到20℃以下,罐内形成了负压,将罐抽瘪。

⑥储罐突沸

由于操作不当,导致高温油品与水接触,导致突沸,乃至火灾、爆炸。如1988年某厂污油罐爆裂事故。事故原因:扫线进罐的冷凝水接触该罐的高温热油,汽化突沸,导致储罐爆裂。

3
管理问题


主要问题是违章动火。污水处理设施属于辅助设施,企业没有将其与正在运行的工艺生产装置区按照同一标准对待,这些储罐都不按油罐来管理,而是按水罐来管理,在管理上降低了标准,在防爆区域划分、用火作业、施工管理等方面存在很多漏洞,导致污水处理设施成为安全管理的薄弱环节。

建议及措施

01

设计

a)采用氮封系统与水封罐相结合的方案。设置氮封的目的是防止外界空气进入罐内,有效地防止罐内爆炸性混合气体的形成。配备水封罐的目的是在压力过高时,水封可起到呼出气体的作用,保护储罐,当氮封系统故障,原料水罐内负压达到一定值时,可通过水封吸入空气,确保原料水罐不致变形损坏,事后需对罐内氧含量严格控制,确保氧含量在5%以内。

b)建议设计单位对酸性水罐、碱渣罐进料方式的安全性进行再评估,考虑将上部进料的酸性水罐、碱渣罐改为下部进料的可行性,防止液体从高处溅落,产生静电。

c)在酸性水和冷焦水罐进口设置流量波动联锁,防止罐内液位剧烈变化,导致大量空气进入罐内。

d)针对冷焦水罐罐内液体大进大出的情况,在设计氮封和水封时应进行最大流量估算,防止氮气供应不足,导致空气突破水封进入罐内或罐体抽瘪,或罐内压力升高时气体不能迅速排出,导致罐体撕裂。

e)建议污水罐之间通过气相管线连接,降低用氮量,从而降低成本。为了防止一个罐起火后,火焰沿管线传播,引起其他储罐爆炸,建议在各罐气相连接线上安装阻火器。

f)针对酸性水罐顶气体进焚烧炉燃烧的工艺,考虑设置安全水封等方式,防止回火。

g)对于仍在冷焦水罐上使用固体脱硫剂脱臭工艺的企业,建议停用,防止固体脱硫剂自燃,引起爆炸事故。

02

防腐

a)目前酸性水罐的水封罐和气相管线大多采用碳钢制造,没有进行防腐处理,建议将碳钢改为304或316L等不锈钢材质,减少水封罐及管线内硫化亚铁的形成。

b)对在用碳钢污水罐,建议用钛纳米防腐涂料或氧化煤沥青或内衬不锈钢板进行防腐,尤其要关注罐内不容易做防腐部分的腐蚀问题。

c)做好储罐的气相硫含量、特别是硫化氢等活性硫数据的收集、分析和整理工作,监控储罐运行工况。

d)定期对酸性水进行分析,分析应包括pH值、硫含量、氯离子浓度、铁离子浓度等数据,为全面掌握储罐腐蚀状况提供依据。

03

操作

a)对酸性水罐,规范氮气置换操作规程,严格控制罐内氧含量在5%以内。

b)建议在未加氮封之前,酸性水空罐投用前通过外接氮气,进行氮气置换,确保氧含量合格,并先注入一定的水(不含油),建立初始液位,降低储罐投用初期液体从高处进料、喷溅产生静电的风险。

c)加强储罐进出料流速控制,保持储罐平稳运行,避免由于操作剧烈波动等原因导致液位大幅度下降,空气进入储罐,防止储罐抽瘪。

d)加强上游加氢裂化装置的操作控制,防止高压氢气窜入酸性水罐。

e)储罐蒸罐时宜控制罐内温度不大于75℃,避免对储罐涂层造成损坏,同时打开储罐人孔、通光孔等,遇突降雨和降温天气时要停止蒸罐作业,避免罐内形成负压。

f)定期排放储罐中的存油,降低罐区的总存油量。

04

管理

a)污水处理设施的危险性并不低于生产装置,建议企业按照生产装置的安全标准,进一步加强污水罐区动火作业管理,严格执行用火作业安全管理规定,切实落实现场安全措施,特别是对罐体、罐附件及其管线的动火作业,必须进行彻底的工艺处理,严禁未经可燃气体浓度检测或未加盲板进行动火作业。

b)加强承包商安全监管,加强现场作业的安全监护。

来源:化工活动家

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