靜電除焦油塔爆炸事故原因、處理及預防

向 宏

(湖北新洋豐合成氨廠，湖北荊門 448150)

靜電除焦油塔爆炸事故原因、處理及預防

向 宏

(湖北新洋豐合成氨廠，湖北荊門 448150)

闡述了合成氨裝置凈化車間靜電除焦油塔塔頂物理爆炸的經過。分析發生爆炸的原因，并論述了事故的處理情況以及預防類似事故發生所采取的措施。

靜電除焦油塔；脫碳；爆炸

某合成氨裝置年產液氨150 kt，脫碳系統采用了碳酸丙烯酯脫碳工藝。2015年12月2日15:36 在加量生產過程中，因操作失誤導致凈化車間1#濕式靜電除焦油塔超壓而發生物理爆炸，全廠被迫停車4 d后才恢復正常生產，造成了巨大經濟損失，并嚴重威脅裝置安全生產。

1 全廠工藝流程

造氣系統生產的半水煤氣經氣柜緩沖后，依次經凈化系統除塵塔、干式靜電除焦油塔(2臺并聯)、羅茨風機(4臺并聯，加壓至40～48 kPa，)、冷卻塔、預脫硫塔、脫硫塔、分離器、濕式靜電除焦油塔(2臺并聯)、凈氨塔等設備，再進入壓縮機一、二段加壓至0.8 MPa后進入變換系統，經2級低壓變換塔、變換氣脫硫塔后進入壓縮機三、四段加壓至2.7 MPa，再送入脫碳系統，依次經變換氣冷卻塔、變換氣分離器、脫碳塔、凈化氣分離器、凈化氣洗滌塔、洗滌分離器及活性炭塔后，進入壓縮機五、六段加壓至12 MPa后的氣體進入銅洗系統，再回到壓縮機七段加壓至25～27 MPa后送至合成系統，生產的液氨和氣氨經管道輸送至復合肥分廠。

2 事故發生經過

2015年12月2日14:45，生產部決定加量生產，將原4臺(6M32-185/314E型)185 m3/min(標態)和1臺110 m3/min氫氮氣壓縮機(MH20-110/314型)加量為5臺185 m3/min氫氮氣壓縮機(6M32-185/314E型，1#至5#)生產。加量前，將4臺羅茨風機(ZL103NDT)出口壓力由42 kPa降至38 kPa，隨后停運110 m3/min壓縮機，加開1臺185 m3/min壓縮機，倒機后各項指標均運行正常。15:00，操作工再次將羅茨風機出口壓力調整至40 kPa。加量后因系統氣體流量增大，脫硫塔出口氣體中CO2體積分數慢慢上漲，15:18，達到0.42%(工藝指標≤0.5%)；調度要求嚴格控制氣體中CO2體積分數，將脫碳塔碳酸丙烯酯循環量從1 260 m3/h增至1 360 m3/h。此時脫碳塔壓差由4.2 kPa緩慢上漲至6.3 kPa。15：22，發現脫碳系統凈化氣洗滌段滿液位，判定為脫碳系統帶液，立即要求現場操作工減少碳酸丙烯酯用量；15:29，碳酸丙烯酯的循環量由1 360 m3/h降至1 260 m3/h，碳酸丙烯酯循環槽液位從37.0%降至33.4%。與此同時，要求將羅茨風機出口壓力由40 kPa降至30 kPa(下限)，并將2#壓縮機四段出口氣體(氣體送至變換系統)切斷，但脫碳系統壓力從15:28的2.42 MPa迅速上漲至15:30的2.66 MPa；脫碳塔液位大幅波動，碳酸丙烯酯循環槽液位迅速下降，15:33，碳酸丙烯酯循環槽無液位。12月2日15:31，脫碳塔壓差下降后又開始上漲，急停1#和2#壓縮機；15:32，急停5#壓縮機時，發現5#壓縮機四段缸噴水并自動停機(檢查發現氣缸缸體出現裂縫)，隨后4#和3#壓縮機分別于15:33和15:34因電機超負荷自動停機；15:35，5臺壓縮機全部停止運行。15:32～15:36，4臺運行中的羅茨風機出口壓力迅速由30 kPa上漲至57 kPa，出口氣體自調閥手動開度至100%，已無調節余地；15:36，凈化系統的1#濕式靜電除焦油塔塔頂因超壓而發生物理爆炸。

3 事故原因

3.1 脫碳塔填料阻力增大

2015年全廠停車大修約45 d，脫碳塔內部填料間遺留的碳酸丙烯酯液干涸凝固，堵塞了部分通路，導致加開5臺185 m3/min(標態)壓縮機。脫碳塔下部進入的變換氣和上部進入的碳酸丙烯酯液體均無法正常通過填料層，造成脫碳塔懸塔；但脫碳系統加量運行初期，脫碳系統壓力和脫碳塔壓差、脫碳塔液位等工藝指標都僅有略微上漲趨勢，并未引起相關操作人員的重視。后當羅茨風機出口壓力加至40 kPa、碳酸丙烯酯循環量加至1 360 m3/h時，凈化氣帶液已相當嚴重，當發現脫碳塔凈化氣體洗滌段滿液時，已無法處理，雖對系統壓力及碳酸丙烯酯循環量進行了調整，碳酸丙烯酯溶液仍被凈化氣帶至壓縮機五段進口，造成壓縮機超負荷自動停機。

3.2 操作失誤

壓縮機全部緊急停機或超負荷自動停機后，脫硫系統操作人員未對羅茨風機采取緊急停機措施，4臺羅茨風機仍正常運行。雖然羅茨風機近路自調閥已全開(因事發突然，手動近路閥未及時開啟)，仍造成凈化系統壓力超高限。

3.3 壓縮機活門漏氣

5臺壓縮機均存在一段活門關閉不嚴的現象，一段出口0.28 MPa氣體返回至進口，造成凈化系統的壓力瞬間急劇上升；靜電除焦油塔安全水封雖有沖破反應，但未能及時完全沖破卸壓，導致靜電除焦油塔瞬間超壓。

3.4 靜電除焦油塔設備存安全隱患

2014年6月，1#靜電除焦油塔曾因防爆板炸裂，將防爆板加厚；2015年11月大修結束后開車期間，該塔塔頂西邊鐵板焊縫出現裂縫現象，曾對裂縫處停車補焊處理，但未對整塊頂板焊縫進行細致檢查，因而未對塔頂東邊焊縫進行補焊加固處理。此次在脫硫系統嚴重超壓、1#靜電除焦油塔安全水封未完全沖破、防爆板未爆裂的情況下，由于塔頂東邊焊縫開裂不能承受超高壓力而發生物理爆炸。

4 防范措施

(1)檢修靜電除焦油塔。事故發生后，對事故塔進行了全面徹底的檢查，同時更換了合格的防爆板；在塔頂采用槽鋼加固，對塔底用加強筋加強焊接，提高了設備的承壓能力。

(2)加強培訓學習。因新員工較多，操作技術不熟練，導致各崗位均存在操作上的隱患，各崗位均加強了對新員工的業務培訓，做好新老員工的傳、幫、帶工作。

(3)制定事故預案并定期演練。利用每周學習兩題業務知識的機會，對已發生過的安全事故及編制的事故預案進行學習，定期對預案進行演練，讓新老員工均能正確處理生產過程中突發的事故，以保障安全生產。

(4)在全廠范圍內開展設備安全大檢查。此合成氨裝置已投產運行超過10年時間，許多設備都存在不同程度的腐蝕、老化現象，日常生產中也多次因設備腐蝕穿孔而停車處理，因此，設備安全隱患較多。此次事故發生后，廠部迅速組織人員在全廠范圍內進行設備隱患大排查，對查出的隱患分別制定可靠的措施進行徹底整改，徹底消除了各種安全隱患。

6 結語

此次爆炸事故導致全廠停車4 d，少產液氨約1 800 t，經濟損失巨大，幸好未造成人員傷亡。2012年12月6日18:00，靜電除焦油塔修復后，合成氨裝置重新開車，至12月8日18:25裝置滿負荷生產，生產恢復正常。

TQ113.25

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1674- 2931(2017)03- 0020- 02

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