從事故統(tǒng)計數(shù)字可以看出:
(1)尿素裝置投產(chǎn)初期,事故發(fā)生頻繁。隨著各項管理工作加強,生產(chǎn)逐步穩(wěn)定,事故大幅減少,并實現(xiàn)了安全、穩(wěn)定、長周期運行。
(2)尿素裝置投產(chǎn)初期發(fā)生的停車事故中,外因事故停車占一半以上。說明尿素裝置穩(wěn)定運行,應有一個良好的外部條件作保證。
(3)尿素裝置因設備腐蝕造成的停車事故,在設備事故停車中占有不小的比例。事故原因主要是設備鈍化被破壞和采用了不耐腐蝕的材料。
(4)尿素裝置設備事故中,二氧化碳壓縮機造成的重大設備事故一直位居首位,產(chǎn)生原因主要是維護不當、違章作業(yè)和設計、安裝存在缺陷。
(5)人身傷亡事故集中發(fā)生在造粒單元,主要是物體打擊、高空墜落和機械傷害造成。
(二)開工時危險因素分析及其防范措施
尿素裝置開工過程包括:吹掃、置換、送氣(液);升溫與鈍化;壓縮機開車;合成系統(tǒng)開車(系統(tǒng)投料和出料);尿液蒸發(fā)與造粒;水解與解吸開車等步驟。開工中操作步驟相互交錯,又一環(huán)扣一環(huán),相互銜接,相互影響,而且工藝參數(shù)變化大,時間緊湊,操作不當易引發(fā)事故。現(xiàn)將開工操作中存在的主要危險因素及其防范措施分析如下:
1.設備(管道)吹掃、置換、送氣(液)操作
設備(管道)吹掃(清掃)、置換、送液、送氣等操作是開工中的前期操作。如在原始開工中(大修后),設備、管線內(nèi)存有雜質(zhì)未清除干凈。運行中雜質(zhì)會損壞閥門密封或堵塞設備、管線。在潤滑油中如存在雜質(zhì),會損壞軸瓦。在蒸汽中存在雜質(zhì),雜質(zhì)隨蒸汽進入透平,會損壞透平轉(zhuǎn)子葉片。二氧化碳氣體中存在雜質(zhì),進入壓縮機氣缸,會損壞壓縮機。如1979年4月,某化肥廠尿素裝置大修后開車,二氧化碳壓縮機開機升速缸內(nèi)發(fā)生聲響,當即停機。事故造成轉(zhuǎn)子軸彎曲、密封片磨損,軸瓦、油擋磨損。事故原因是檢修時一尼龍布標簽遺漏在管道內(nèi),升速時隨氣流進入一級葉輪入口,造成轉(zhuǎn)子運行不平衡。1980年某化肥廠、1984年某公司化肥廠都發(fā)生尿素裝置汽提塔被雜質(zhì)及甲銨泵填料碎片堵塞汽提管小孔的事故。事故造成汽提效率下降,汽提塔出液超溫,循環(huán)系統(tǒng)超壓,被迫停車檢修。
尿素裝置生產(chǎn)中,另一個特點是尿素、甲銨液易冷凝、結(jié)晶,造成設備、管道堵塞。開工前,應將結(jié)晶物清理、沖洗干凈。結(jié)晶物堵塞管道、設備,往往會使開工過程受阻,被迫重新停車處理。各廠開工中,都遇到過如尿液上塔管堵塞、高壓甲銨泵出口堵塞、甲銨管線堵塞等情況。特別是安全閥人口、出口管道若發(fā)生堵塞,那是極其危險的。開工前,應認真檢查、沖洗、吹掃干凈。1977年某化肥廠,尿素裝置高壓洗滌器氣相連通管被甲銨結(jié)晶堵塞(內(nèi)徑136mm管道,堵塞后僅剩20mm)。由于開工前未發(fā)現(xiàn),開車中高壓洗滌器壓差大,造成防爆隔板破裂,合成塔超壓,被迫停車檢修。
開工中,液氨管道送氨前應用氮氣置換,禁止可燃氣體直接置換空氣。送液(氣)操作前還應認真檢查確認閥門開關(guān)的狀態(tài),防止誤操作造成事故。如某化工廠開車中,操作人員誤將高壓分解塔到高壓吸收塔冷卻器閥門關(guān)死,造成高壓分解系統(tǒng)超壓。又如某化肥廠在開車中,進高壓冷凝器的氨截止閥未開就啟動高壓氨泵,造成安全閥啟跳不能復位,停車13h。
防范措施:一是開工前設備、管線應清掃于凈;二是吹掃、置換作業(yè)應檢驗、分析合格;三是開工前應開啟沖洗泵,用熱冷凝液將管道沖洗干凈;四是開工中應按“規(guī)程”要求及時開啟伴管蒸汽及吹掃蒸汽;五是開工操作前,要確認閥門(盲板)開關(guān)狀態(tài)是否符合要求;六是開工中應定期檢查、清洗泵進、出口過濾器;七是吹掃、置換排放口要有安全設施,防止發(fā)生意外事故。
2.高壓系統(tǒng)升溫、鈍化
裝置開工中,設備(管線)要由常溫、常壓提升到操作溫度、操作壓力。操作中升溫
壓都要保持一定的速率,要防止升溫、升速過快損壞設備。尿素裝置高壓設備的內(nèi)襯和外殼是由不同材料制成的,升溫升壓速度過快產(chǎn)生的應力往往會損壞設備。操作中應特別注意。
高壓系統(tǒng)投料前,都要進行設備鈍化操作,讓設備表面氧化生成一層氧化膜,以防止設備腐蝕。如設備未經(jīng)鈍化,其腐蝕速度與鈍化過的相差1000倍以上。因此,鈍化操作是關(guān)鍵性操作。如開車操作中,鈍化時間不足,投料后,由于腐蝕速度快,成品尿素中含鎳量趕高。往往被迫再次停車,重新鈍化操作,反而會造成更大的損失-o尿素裝置投產(chǎn)初期,由于開停車頻繁,不少裝置曾發(fā)生過類似情況。???
防范措施:按操作規(guī)程進行鈍化、升溫、升壓操作。操作中要控制溫度、壓力、氧氣含量以及鈍化時間,并達到指標值。操作中還要控制升溫、升壓速率,并防止合成塔上下溫差過大。升溫鈍化中,還要注意排液,保持汽提塔液位。
3.合成開車(系統(tǒng)投料與出料)
合成開車包括高壓系統(tǒng)投二氧化碳、投氨;合成塔建立液位、出料;汽提塔進料、出料;高、低壓系統(tǒng)建立循環(huán)等。開車操作中程序多、時間短。如操作不當易發(fā)生超溫、超壓、爆炸、“倒流”等事故。
(1)合成系統(tǒng)超壓???
合成系統(tǒng)開車中,如高壓冷凝器氨、二氧化碳冷凝不好,高壓洗滌器發(fā)生堵塞、二氧化碳氣體發(fā)生“倒流”等,都會造成合成塔超壓。1978年,某天然氣化工廠尿素裝置合成開車投料后,合成塔在放空閥全開下,壓力高達158kgf /cm2(155kPa)。無法出料維持正常生產(chǎn)被迫停車排放。事故原因是操作不當引起的。由于投料時,高壓冷凝器汽包蒸汽補給閥開度大,液位低、溫度高,造成氨、二氧化碳在高壓冷凝器中不冷凝。大量氣體進入高壓洗滌器,產(chǎn)生結(jié)晶又造成堵塞。引起合成塔超溫、超壓。???
(2)二氧化碳氣流的“倒流”。
合成系統(tǒng)在出料時,如操作不當,會造成二氧化碳氣體“倒流”。“倒流”也可造成合成塔超壓。???
二氧化碳氣流的“倒流”是指二氧化碳氣體不按正常流程進人高壓冷凝器,而是從合成塔出液管反向進入合成塔頂部,從高壓洗滌器出口離開高壓系統(tǒng)。“倒流”事故大多發(fā)生在出料時,產(chǎn)生原因是出料管液封消失和合成塔出液閥開度過大。1977年1月某化肥廠、1977年4月北方某化肥廠、1978年2月某天然氣化工廠,尿素裝置開車出料時,都發(fā)生過二氧化碳氣流“倒流”事故。
(3)高壓洗滌器尾氣燃燒爆炸???
高壓洗滌器出口尾氣中含有C02、NU3、H2、O2、N2等氣體。如冷凝溫度低,可造成尾氣中二氧化碳及氨含量下降,而形成爆炸性氣體。開工操作中,由于溫度較低,冷凝量大,易發(fā)生尾氣燃燒、爆炸事故。1977年某化肥廠尿素裝置開車,合成塔出料時,打開高壓洗滌器氣相出口閥后,尾氣在管內(nèi)燃燒,出口管線被燒紅。事故原因是高壓洗滌器調(diào)溫水僅86℃(指標125℃)未及時提溫,造成尾氣中二氧化碳、氨含量過低,尾氣組成進入燃燒、爆炸范圍。
(4)循環(huán)系統(tǒng)超壓
高壓系統(tǒng)出料時,如汽提塔溫度未及時提高或汽提塔存在故障,造成汽提效率低時,過量的甲銨進入循環(huán)系統(tǒng),會造成循環(huán)系統(tǒng)超壓。生產(chǎn)中,如汽提塔液位過低,大量高壓氣竄入循環(huán)系統(tǒng),也會造成系統(tǒng)超壓,嚴重時甚至造成設備爆炸。開工出料過程中要注意防范。
防范措施:合成系統(tǒng)開車,由于時間短、步驟多、操作交替進行,一定要嚴格按開工操作規(guī)程進行操作。操作中,并注意以下幾點:
?、俸铣伤鲆汗鼙3炙?,防止二氧化碳“倒流”;②汽提塔進料時,要及時調(diào)整殼側(cè)蒸汽壓力,防止汽提效率低;③高壓冷凝器要控制好汽包液位和蒸汽壓力,防止冷凝效率低;④高壓洗滌器要及時調(diào)節(jié)、提高調(diào)溫水溫度,防止氨、二氧化碳過度冷凝;⑤汽提塔出料要保持液位,防止液位低,高壓氣竄人低壓循環(huán)系統(tǒng)。
4.蒸發(fā)、造粒開車
蒸發(fā)、造粒單元開車中,應控制好真空度和蒸發(fā)溫度。如真空度與蒸發(fā)溫度控制不當,往往會造成尿素成品中水分含量高或造成結(jié)晶堵塞。如尿素成品中水分高,還可造成尿素結(jié)塊、粘塔。如1980年某化肥廠尿素裝置蒸發(fā)開車中,由于二段蒸發(fā)溫度過低,真空提的快,上造粒塔的熔融尿液管線發(fā)生堵塞。由于處理時間長,裝置被迫封塔停車。
防范措施:按開工操作規(guī)程的要求進行開車操作。操作中注意先提蒸發(fā)溫度,后提真空,并防止真空提的過快。各項工藝指標達到正常值后,再進行造粒操作。
5.壓縮一透平機組開車
二氧化碳壓縮一透平機組開車包括前期準備、油循環(huán)、調(diào)試、暖管暖機、置換、沖轉(zhuǎn)、過臨界轉(zhuǎn)速、提速提壓等操作。開車操作中,如操作不慎或設備存在缺陷,可發(fā)生振動大、軸瓦溫度高以及氣封、轉(zhuǎn)子損壞等設備事故。1988年某化工廠,尿素車間二氧化碳壓縮機開車提轉(zhuǎn)速中,由于轉(zhuǎn)速與出口壓力不匹配,造成壓縮機高壓缸三、四段缸葉輪、六塊隔板以及軸封、密封全部損壞,事故直接經(jīng)濟損失20萬元。事故原因:一是轉(zhuǎn)速與壓力不匹配;二是人口壓力波動;三是軸位移聯(lián)鎖未投用。1979年某化肥廠,尿素車間二氧化碳壓縮機透平由于存在設計制造缺陷,開車中發(fā)生透平第七級葉輪葉片斷裂事故。同年,另一化肥廠同型號透平也發(fā)生葉片斷裂事故。
防范措施:開車實行操作票制度,防止誤操作發(fā)生;開車操作中遇到不正常情況應及時處理,防止事故擴大;聯(lián)鎖及各種安全設施應投用,以保護設備和人身安全。???
(三)停工時危險因素分析及其防范措施???
裝置停工有短期停車(高壓系統(tǒng)封塔)及長期停車(高壓系統(tǒng)排放)兩種。停工中存在的危險因素有腐蝕、結(jié)晶堵塞、倒液、爆炸等。介紹如下:
1.封塔造成的腐蝕???
高壓設備耐尿素、甲銨液腐蝕的機理是不銹鋼表面保持一層鈍化膜。封塔后,由于停止通人氧氣,液相中氧氣含量會不斷下降。封塔時間過長,液相中氧氣含量下降到一定程度時,會引起不銹鋼表面鈍化膜破壞而活化,而加快腐蝕速度。裝置投產(chǎn)初期,由于封塔次數(shù)多,封塔時間過長,往往易發(fā)生腐蝕。如1977年,某化肥廠尿素裝置,由于停車封塔時間過長,開車后尿素呈紅色,分析成品尿素中鎳含量高達3.7×10-6(指標<0.2×10-6)。?
防范措施:按操作規(guī)程要求進行封塔操作。確保封塔條件,嚴格限制封塔時間。停車前,若發(fā)生斷氧,應禁止封塔,系統(tǒng)進行排放,重新升溫鈍化。???