1物料的火貝爆炸危險(xiǎn)性

　　某石蠟加氫裝置所用原料蠟分別來自本廠生產(chǎn)的58#,66#脫油蠟，溶劑脫油裝置生產(chǎn)的70#和噴霧脫油裝置生產(chǎn)的75#脫油蠟。新氫為重整氫，組成見表1;白土為活性白土;燃料氣來白瓦斯管網(wǎng)，組成見表2。產(chǎn)品主要是油蠟和微油蠟，還有部分輕烴和污油產(chǎn)生。此外，新鮮的催化劑使用二甲基二硫作為硫化劑。上述物料在生產(chǎn)過程中大多處于高溫、高壓條件，一旦出現(xiàn)泄漏，易引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。

　　(1)石蠟

　　石蠟是高質(zhì)石油餾分，呈白色至淡黃色，常溫下為固態(tài)。石蠟主要由C16以上的正構(gòu)烷烴組成，也含有少量異構(gòu)烷烴和帶側(cè)鏈的環(huán)烷烴。隨著分子量增高，異構(gòu)烷烴和長側(cè)鏈環(huán)烷烴的含量逐漸增多，其平均分子量為300~500,閃點(diǎn)大于120℃，按火災(zāi)危險(xiǎn)性分類原則，石蠟屬于丙類火災(zāi)危險(xiǎn)物質(zhì)。

　　(2)氫氣

　　氫氣是無色無味的氣體，爆炸極限(V%)為4.0%~75.0%，引燃溫度為560℃，按照可燃?xì)怏w火災(zāi)危險(xiǎn)性分類原則，氫氣屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)物質(zhì)。氫氣與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱或明火即會(huì)發(fā)生爆炸，氣體比空氣輕，在室內(nèi)使用或儲(chǔ)存時(shí)，漏氣上升滯留屋頂不易排出，當(dāng)達(dá)到其爆炸下限濃度時(shí)，遇火星會(huì)引起爆炸。在高壓下，氫氣爆炸范圍加寬，燃點(diǎn)降低，并且高壓下鋼與氫氣接觸易產(chǎn)生氫脆和氫腐蝕，這是氫管道泄漏以致于出現(xiàn)損壞的重要原因之一。

　　(3)燃料氣

　　燃料氣中15.94%為甲烷。甲烷為無色無臭易燃?xì)怏w。爆炸極限(V%)為5.3%~15.0%，引燃溫度540℃，屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱源和明火有供燒爆炸的危險(xiǎn)。

　　燃料氣中11.12%為乙烷。乙烷為無色無臭易燃?xì)怏w。爆炸極限(V%)為3.0%~16.0%，引燃溫度515℃，屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)。

　　燃料氣中還含有約12.36%的乙烯。乙烯為無色氣休，略具烴類特有的臭味。爆炸極限(V%)為2.7%~36.0%,引燃溫度425℃，為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險(xiǎn)。此外，乙烯有聚合的危險(xiǎn)性。

　　丙烯在供料氣中占12.67%,無色，有烴類氣味的氣體。爆炸極限(V%)為2.0%~11,1%，引燃溫度460℃，為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。

　　燃料氣中部分物質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性如表3所示。此外，燃料氣中還含有CO、C3H8等低碳烴類，雖然這些物質(zhì)大多為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)，但其組分較少，其火災(zāi)危險(xiǎn)性不作詳細(xì)分析。綜上，燃料氣為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)。

　　二甲基二硫?yàn)榇呋瘎┑念A(yù)硫化劑，淡黃色透明液體，有惡臭味，易燃,遇明火供燒，與氧化劑反應(yīng)劇烈，遇高熱或接觸酸霧能分解有毒氣體，不溶于水，能與醇、醚混溶，為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)。

　　本工藝過程中的輕烴類為氣態(tài)，屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)。污油為液態(tài)，閃點(diǎn)在45~120℃，為丙類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)。

　　2、工藝設(shè)備的火災(zāi)危險(xiǎn)性

　　加熱爐用來為反應(yīng)提供熱量，如爐管壁溫超高，會(huì)縮短爐管壽命;當(dāng)超溫嚴(yán)重、爐管強(qiáng)度降低到某一極限時(shí)，可能導(dǎo)致爐管爆裂，造成惡性爆炸事故。材質(zhì)缺陷、施工質(zhì)量低劣、高溫腐蝕、閥門不嚴(yán)、違章操作、點(diǎn)火等造成爐管和燃料系統(tǒng)泄漏，是爐區(qū)發(fā)生火災(zāi)的主要原因。爐管焊口、回彎頭等處是容易發(fā)生火災(zāi)的主要部位。按《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定，加熱爐屬于丙類火災(zāi)危險(xiǎn)設(shè)備。

　　反應(yīng)器是石蠟加氫裝置的關(guān)鍵設(shè)備，包括加氫精制第一反應(yīng)器和加氫精制第二反應(yīng)器。器內(nèi)主要介質(zhì)為石蠟、氫氣，且器內(nèi)操作溫度高、壓力高，反應(yīng)器在發(fā)生泄漏或超溫超壓時(shí)，有火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)性。高壓氫與鋼材長期接觸還會(huì)使鋼材強(qiáng)度降低(氫脆)，出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致物理性火災(zāi)爆炸。

　　例如:美國某煉油廠加氫裂化裝置，在操作壓力17.2MPa的高壓反應(yīng)器上，有一道47.5cm的裂口。使可燃?xì)庑輫姵?，引起裝里泄壓，造成重大火災(zāi)。

　　按《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定，以反應(yīng)器為主要反應(yīng)設(shè)備的加氫精制屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)設(shè)備。

　　高壓分離器包括熱高壓分離器(操作條件:17.3MPa,240℃)和冷高壓分離器(操作條件:17.2MPa、140℃)。高壓分離器既是反應(yīng)產(chǎn)物的氣液分離設(shè)備，又是反應(yīng)系統(tǒng)的壓力控制點(diǎn)。分離器內(nèi)壓力非常大，如液面控制不好，液面過高，會(huì)造成循環(huán)氫帶液而損壞循環(huán)氫壓縮機(jī);液面過低，容易發(fā)生高壓系統(tǒng)竄入低壓系統(tǒng)而發(fā)生爆炸事故。其玻璃液面計(jì)、壓力表、安全閥、調(diào)節(jié)閥，任何一個(gè)部件失靈都可能導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。

　　新氫和循環(huán)氫壓縮機(jī)是本裝里的重要設(shè)備，其主要功能是保證反應(yīng)系統(tǒng)氫氣循環(huán)，為反應(yīng)過程提供操作用全部高壓氫氣(出口壓力18.7MPa),由于氣體經(jīng)過壓縮產(chǎn)生高溫、高壓，所以壓縮機(jī)缸體、部件、軸密封、管線、閥門、儀表等處容易發(fā)生泄漏和損壞，泄漏氣體容易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。此外，高壓分離器液面過高導(dǎo)致循環(huán)氫帶液，也會(huì)使壓縮機(jī)失去平衡，產(chǎn)生振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞設(shè)備，造成氫氣漏氣，引起燃爆。

　　例如某石化廠，因氫壓機(jī)入口管線破裂，大量氫氣逸出，場炸起火，8人當(dāng)場死亡，14人受傷，4套裝里被炸毀，搶修60多天才恢復(fù)生產(chǎn)，直接損失180余萬元。

　　按《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定，氫壓縮機(jī)屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)設(shè)備。

　　本裝置新增21個(gè)容積為700~3000m3的拱頂罐，主要有熱高分分蠟罐、冷高分分蠟罐等。這些儲(chǔ)蠟罐設(shè)有過熱蒸汽(200℃)加熱器，正常生產(chǎn)時(shí)，石蠟的加熱溫度為80℃，若加熱溫度超過罐內(nèi)蠟油的閃點(diǎn)或100℃時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)危險(xiǎn)或冒罐事故。

　　如某廠蠟油罐因溫度控制設(shè)施失靈，過熱蒸汽加熱器長時(shí)間加溫，使其溫度達(dá)到115℃，最終導(dǎo)致冒罐事故。

　　按《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定，石蠟儲(chǔ)罐屬于丙類火災(zāi)危險(xiǎn)設(shè)備。

　　(6)其他

　　冷凝器、冷卻器和換熱器因腐蝕、安裝質(zhì)量差、熱力作用等原因，冷換頭蓋大法蘭、進(jìn)出口閥門、法蘭等處常發(fā)生泄漏或內(nèi)漏，是石化企業(yè)經(jīng)常引發(fā)火災(zāi)的部位

　　3、工藝裝置火災(zāi)危險(xiǎn)性

　　石蠟加氫生產(chǎn)過程中有甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)存在，且操作溫度高、壓力大，一旦系統(tǒng)中出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，有可能引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。按照(石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范)附表5.1對(duì)工藝裝置或裝置內(nèi)單元的火災(zāi)危險(xiǎn)性確定的原則，石蠟加氫裝里應(yīng)為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性工藝裝置

　　4、爆炸性氣體環(huán)境分區(qū)

　　在石蠟加重生產(chǎn)過程中，一旦出現(xiàn)泄漏，就會(huì)在裝置區(qū)作業(yè)環(huán)境的空氣中形成爆炸性氣體混合物。因此，裝置區(qū)域內(nèi)屬于爆炸危險(xiǎn)環(huán)境。根據(jù)本裝置爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間，按照(爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范)第2.2.1條對(duì)爆炸性氣體環(huán)境分區(qū)劃分的原則，本裝置主要生產(chǎn)區(qū)域應(yīng)為2區(qū);區(qū)域內(nèi)的地坑、地溝等應(yīng)為1區(qū)

　　5、設(shè)備腐蝕危險(xiǎn)

　　石蠟加氫過程中有硫化氫及氫氣存在，因此以硫化氫及氫氣為介質(zhì)的工藝設(shè)備、管道可能存在氫脆、氫腐蝕和硫化氫腐蝕的問題。

　　氫脆現(xiàn)象是在高應(yīng)力和氫氣的聯(lián)合作用下發(fā)生的一種脆性破壞，使金屬延性和韌性降低，甚至產(chǎn)生裂紋。通過熱處理控制材料的強(qiáng)度，并盡可能地消除焊接和加工的殘余應(yīng)力，能有效防止氫脆裂紋的產(chǎn)生。

　　氫腐蝕是離溫下侵入鋼中的氫與金屬晶體間碳化物反應(yīng)產(chǎn)生甲烷氣泡，并在金屬晶體間和非金屬灰渣部位聚集，引起延性和韌性劣化的現(xiàn)象。

　　硫化氫對(duì)鐵有腐蝕作用，特別在260℃以上時(shí)，硫化氫的腐蝕速度加快，生成硫化鐵和氫氣。硫化鐵銹皮的形成，會(huì)阻礙硫化氮接觸母材，減緩腐蝕速度，而當(dāng)氫氣和硫化氫共同存在時(shí)，腐蝕速度加快，因?yàn)樵託洳粩嗲秩肓蚧锏墓笇又校斐晒笇邮杷啥嗫?，使硫化氫介質(zhì)擴(kuò)散滲透。另一方面，硫化氫的存在，會(huì)阻止氫原子再組合成氫氣，使溶解在鋼中的原子氫濃度增大到1Oppm以上(一般為2~6ppm)，容易造成受壓容器氫脆開裂。

　　因此，在該工程初步設(shè)計(jì)中，如何采取有效措施，防止生產(chǎn)工藝設(shè)備、管道出現(xiàn)氫脆、氫腐蝕問題，是防止物料泄漏、防火防爆的重要措施之一。