一、重點部位及設備
(一)重點部位
1.高壓合成與汽提系統
高壓合成與汽提系統主要由合成塔、汽提塔、高壓冷凝器、高壓洗滌器四臺高壓設備組成。這四臺高壓設備集中安裝在一個高框架內,是裝置的主要設備。合成、汽提系統操作壓力14MPa(表),操作溫度在160—185℃范圍內,工藝介質為氨、二氧化碳、尿素和甲銨液工藝介質具有強腐蝕性。
高壓設備密封發生泄漏,設備發生腐蝕而泄漏,都可造成設備事故、裝置停運。高壓設備由承受高壓的外殼及耐腐蝕的內襯組成,一旦內襯腐蝕穿孔,外殼會很快腐蝕損壞。系統在運行中如發生超溫、超壓也會加快腐蝕速度,造成重大設備事故。并有可能引發中毒、爆炸、火災事故。???
汽提塔、高壓冷凝器、高壓洗滌器設備內有換熱管束,如管子、管板發生腐蝕泄漏,還會污染蒸汽、冷凝液或調溫水;高壓洗滌器如操作不當,還可能發生爆炸;合成塔由于操作溫度較高,易發生腐蝕。四臺高壓設備是裝置中安全監控的重點設備。???
2.高壓泵區???
高壓泵區位于框架的一樓,主要由兩臺高壓氨泵和兩臺高壓甲銨泵組成。生產中,—開一備。???????
高壓氨泵壓縮介質為液氨,出口壓力為16MPa(表);高壓甲銨泵壓縮介質為甲銨溶液,出口壓力為14.5MPa(表)。一般采用柱塞泵,用背壓式汽輪機或電動機驅動。
由于壓力高,動密封易發生泄漏。液氨如發生泄漏還可造成著火、爆炸、中毒事故。甲銨液大量泄漏也可造成人員傷害。
高壓氨(甲銨)泵運行中如發生重大設備事故,也可造成全裝置停車。
(二)重點設備
1.二氧化碳壓縮一透平機組
二氧化碳壓縮機為離心式多級壓縮機組,用蒸汽透平驅動。壓縮機為兩缸、四段、多級的離心式壓縮機。低壓缸轉速約7000r/min,高壓缸轉速約13900r/min,功率7600kW左右,壓縮介質為二氧化碳氣體,人口壓力一般0.02MPa(表),出口壓力14.5MPa(表)。透平為中壓、抽汽、冷凝式透平,人口蒸汽壓力3.8MPa(表)。
二氧化碳壓縮機組在高壓、高轉速下運行,密封、潤滑條件要求高,控制調節系統復雜。運行中如發生喘振、帶液、軸瓦磨損、氣封損壞等都可造成機組停車。由于設備復雜,維修、安裝要求高,如維護不當也容易引起機組故障或設備損壞。二氧化碳在一定的條件下,還具有腐蝕性,可造成設備腐蝕損壞。由于二氧化碳壓縮機組為單系列設備,一旦發生停機事故,尿素裝置都被迫停車。該機組是裝置關鍵重點設備,也是安全監控的重點設備。
2.尿素合成塔
合成塔是尿素裝置中體積、重量最大的設備,也是裝置的“心臟”設備。殼體用普通低合金鋼制成,承受塔內的高壓;內襯采用316L不銹鋼,可耐尿素一甲銨液的腐蝕。塔內設有多層篩板。
在生產過程中,塔內尿素和甲銨混合溶液,對設備有強腐蝕作用,在高溫、高壓下腐蝕尤為嚴重。如操作不當,發生超溫、超壓、鈍化膜破壞,腐蝕會加劇而造成設備損壞。嚴重時,甚至發生設備爆炸事故,造成災難性的后果。
二、危險因素分析及其防范措施
尿素裝置的生產特點是:高溫、高壓、強腐蝕。原料液氨為易燃、易爆、有毒物質。生產設備采用單系列、大機組,一旦發生故障,易造成事故。裝置具有一定的危險性。
(一)裝置事故統計分析
我國20世紀70年代引進的大型尿素裝置,在投產初期曾頻繁發生事故。從統計數字看,自1977年至1979的三年期間,投產的11套尿素裝置曾發生重大停車事故674次。其中,外部原因造成事故停車373次,占總事故次數的55.3%;設備事故停車269次,占總事故次數的39.9%。詳見表7—22。
外因重大停車事故373次,按事故原因分類,詳見表7—23。
設備重大停車事故269次,按設備類別分類統計,見表7—24。其中,二氧化碳壓縮機發生停車事故117次,位居第一,占設備重大停車事故總數的43.49%。
設備事故中,主要設備發生重大停車事故160次。按設備類別分,見表7—25。
從上述統計表可以看出,尿素裝置發生的重大停車事故674次中,位于首位的是外因引起的停車事故,停車次數為373次,占總數的55.3%。外因事故中,合成氨裝置停車造成的有172次,占外因事故總次數的46.1%。由此可見,合成氨裝置的生產運行情況對尿素裝置的正常生產影響最大。位于第二位的是設備重大停車事故,其次數為269次,占總次數的39.9%。設備事故停車中,以二氧化碳壓縮機發生的停車事故最多,為117次,占設備事故停車總次數的43.49%,占主要設備事故停車總次數的73.12%,而事故造成的損失也最大
尿素裝置投產初期重大停車事故按廠逐年平均統計見表7—26。
上表中,除1976年由于投產的5套生產裝置均在下半年,統計數字顯示偏低外。從表中可以看出:尿素裝置投產初期事故較多,隨著運行趨于正常,事故逐年減少。進入80年代,各廠相繼都實現了長周期、安全、穩定運行。
從石化總公司1983年至1993年期間,收集的典型事故中看,收集的774例典型事故中,10套大型尿素裝置占11例。其中,人身傷亡事故3例,設備事故8例。設備事故中主要是高壓系統腐蝕及二氧化碳壓縮機事故。詳見表7—27。