静电除焦油塔爆炸事故原因、处理及预防

向 宏

(湖北新洋丰合成氨厂，湖北荆门 448150)

静电除焦油塔爆炸事故原因、处理及预防

向 宏

(湖北新洋丰合成氨厂，湖北荆门 448150)

阐述了合成氨装置净化车间静电除焦油塔塔顶物理爆炸的经过。分析发生爆炸的原因，并论述了事故的处理情况以及预防类似事故发生所采取的措施。

静电除焦油塔；脱碳；爆炸

某合成氨装置年产液氨150 kt，脱碳系统采用了碳酸丙烯酯脱碳工艺。2015年12月2日15:36 在加量生产过程中，因操作失误导致净化车间1#湿式静电除焦油塔超压而发生物理爆炸，全厂被迫停车4 d后才恢复正常生产，造成了巨大经济损失，并严重威胁装置安全生产。

1 全厂工艺流程

造气系统生产的半水煤气经气柜缓冲后，依次经净化系统除尘塔、干式静电除焦油塔(2台并联)、罗茨风机(4台并联，加压至40～48 kPa，)、冷却塔、预脱硫塔、脱硫塔、分离器、湿式静电除焦油塔(2台并联)、净氨塔等设备，再进入压缩机一、二段加压至0.8 MPa后进入变换系统，经2级低压变换塔、变换气脱硫塔后进入压缩机三、四段加压至2.7 MPa，再送入脱碳系统，依次经变换气冷却塔、变换气分离器、脱碳塔、净化气分离器、净化气洗涤塔、洗涤分离器及活性炭塔后，进入压缩机五、六段加压至12 MPa后的气体进入铜洗系统，再回到压缩机七段加压至25～27 MPa后送至合成系统，生产的液氨和气氨经管道输送至复合肥分厂。

2 事故发生经过

2015年12月2日14:45，生产部决定加量生产，将原4台(6M32-185/314E型)185 m3/min(标态)和1台110 m3/min氢氮气压缩机(MH20-110/314型)加量为5台185 m3/min氢氮气压缩机(6M32-185/314E型，1#至5#)生产。加量前，将4台罗茨风机(ZL103NDT)出口压力由42 kPa降至38 kPa，随后停运110 m3/min压缩机，加开1台185 m3/min压缩机，倒机后各项指标均运行正常。15:00，操作工再次将罗茨风机出口压力调整至40 kPa。加量后因系统气体流量增大，脱硫塔出口气体中CO2体积分数慢慢上涨，15:18，达到0.42%(工艺指标≤0.5%)；调度要求严格控制气体中CO2体积分数，将脱碳塔碳酸丙烯酯循环量从1 260 m3/h增至1 360 m3/h。此时脱碳塔压差由4.2 kPa缓慢上涨至6.3 kPa。15：22，发现脱碳系统净化气洗涤段满液位，判定为脱碳系统带液，立即要求现场操作工减少碳酸丙烯酯用量；15:29，碳酸丙烯酯的循环量由1 360 m3/h降至1 260 m3/h，碳酸丙烯酯循环槽液位从37.0%降至33.4%。与此同时，要求将罗茨风机出口压力由40 kPa降至30 kPa(下限)，并将2#压缩机四段出口气体(气体送至变换系统)切断，但脱碳系统压力从15:28的2.42 MPa迅速上涨至15:30的2.66 MPa；脱碳塔液位大幅波动，碳酸丙烯酯循环槽液位迅速下降，15:33，碳酸丙烯酯循环槽无液位。12月2日15:31，脱碳塔压差下降后又开始上涨，急停1#和2#压缩机；15:32，急停5#压缩机时，发现5#压缩机四段缸喷水并自动停机(检查发现气缸缸体出现裂缝)，随后4#和3#压缩机分别于15:33和15:34因电机超负荷自动停机；15:35，5台压缩机全部停止运行。15:32～15:36，4台运行中的罗茨风机出口压力迅速由30 kPa上涨至57 kPa，出口气体自调阀手动开度至100%，已无调节余地；15:36，净化系统的1#湿式静电除焦油塔塔顶因超压而发生物理爆炸。

3 事故原因

3.1 脱碳塔填料阻力增大

2015年全厂停车大修约45 d，脱碳塔内部填料间遗留的碳酸丙烯酯液干涸凝固，堵塞了部分通路，导致加开5台185 m3/min(标态)压缩机。脱碳塔下部进入的变换气和上部进入的碳酸丙烯酯液体均无法正常通过填料层，造成脱碳塔悬塔；但脱碳系统加量运行初期，脱碳系统压力和脱碳塔压差、脱碳塔液位等工艺指标都仅有略微上涨趋势，并未引起相关操作人员的重视。后当罗茨风机出口压力加至40 kPa、碳酸丙烯酯循环量加至1 360 m3/h时，净化气带液已相当严重，当发现脱碳塔净化气体洗涤段满液时，已无法处理，虽对系统压力及碳酸丙烯酯循环量进行了调整，碳酸丙烯酯溶液仍被净化气带至压缩机五段进口，造成压缩机超负荷自动停机。

3.2 操作失误

压缩机全部紧急停机或超负荷自动停机后，脱硫系统操作人员未对罗茨风机采取紧急停机措施，4台罗茨风机仍正常运行。虽然罗茨风机近路自调阀已全开(因事发突然，手动近路阀未及时开启)，仍造成净化系统压力超高限。

3.3 压缩机活门漏气

5台压缩机均存在一段活门关闭不严的现象，一段出口0.28 MPa气体返回至进口，造成净化系统的压力瞬间急剧上升；静电除焦油塔安全水封虽有冲破反应，但未能及时完全冲破卸压，导致静电除焦油塔瞬间超压。

3.4 静电除焦油塔设备存安全隐患

2014年6月，1#静电除焦油塔曾因防爆板炸裂，将防爆板加厚；2015年11月大修结束后开车期间，该塔塔顶西边铁板焊缝出现裂缝现象，曾对裂缝处停车补焊处理，但未对整块顶板焊缝进行细致检查，因而未对塔顶东边焊缝进行补焊加固处理。此次在脱硫系统严重超压、1#静电除焦油塔安全水封未完全冲破、防爆板未爆裂的情况下，由于塔顶东边焊缝开裂不能承受超高压力而发生物理爆炸。

4 防范措施

(1)检修静电除焦油塔。事故发生后，对事故塔进行了全面彻底的检查，同时更换了合格的防爆板；在塔顶采用槽钢加固，对塔底用加强筋加强焊接，提高了设备的承压能力。

(2)加强培训学习。因新员工较多，操作技术不熟练，导致各岗位均存在操作上的隐患，各岗位均加强了对新员工的业务培训，做好新老员工的传、帮、带工作。

(3)制定事故预案并定期演练。利用每周学习两题业务知识的机会，对已发生过的安全事故及编制的事故预案进行学习，定期对预案进行演练，让新老员工均能正确处理生产过程中突发的事故，以保障安全生产。

(4)在全厂范围内开展设备安全大检查。此合成氨装置已投产运行超过10年时间，许多设备都存在不同程度的腐蚀、老化现象，日常生产中也多次因设备腐蚀穿孔而停车处理，因此，设备安全隐患较多。此次事故发生后，厂部迅速组织人员在全厂范围内进行设备隐患大排查，对查出的隐患分别制定可靠的措施进行彻底整改，彻底消除了各种安全隐患。

6 结语

此次爆炸事故导致全厂停车4 d，少产液氨约1 800 t，经济损失巨大，幸好未造成人员伤亡。2012年12月6日18:00，静电除焦油塔修复后，合成氨装置重新开车，至12月8日18:25装置满负荷生产，生产恢复正常。

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