含硫天然氣凈化廠生產運營的危險性分析

李銘

（四川省誠實安全咨詢技術服務有限責任公司， 四川 成都 610041）

含硫天然氣凈化廠的主要生產工藝裝置包括：過濾分離裝置和脫硫裝置、脫水裝置、硫磺回收裝置、硫磺成型裝置、火炬及放空系統等。

1 過濾分離裝置和脫硫裝置運營期的危險性分析

（1）在過濾分離裝置和脫硫裝置生產運行中，管道、壓力容器因竄氣、超壓和腐蝕引發的潛在危險。（2）天然氣脫硫時，原料氣重力分離器、原料氣過濾分離器、脫硫吸收塔（以上為高壓）、閃蒸塔（中壓）、再生塔、回流罐（低壓）等在不同壓力下運轉，在出現液位過低（或假液位）、聯鎖閥門失效等情況下，可能造成高壓氣竄入較低的壓力容器，從而引發管線或壓力容器破裂的事故。（3）當設備內的操作壓力超過其設計壓力時，將可能損壞設備，引起有毒及可燃氣體的泄漏，從而導致火災、爆炸的事故發生。（4）脫硫裝置停止循環后，如果高、中、低系統之間的隔斷閥門內漏，可能發生竄壓事故。（5）熱、冷循環過程中，如果再生塔的壓力控制不好，加之塔內溫度大范圍變化，可能造成再生塔出現負壓抽空事故。（6）水洗過程中如果操作不當，可能造成再生塔出現負壓抽空事故。（7）熱循環結束時重沸器停止使用蒸汽，如鍋爐房不及時降低負荷，可能造成管網超壓。（8）原料氣分離器。如果用于制造分離器的鋼板在軋制過程中出現白點（由鋼中氫引起的一種內部缺陷，此外它還與鋼材中的微量元素含量超標、加工焊接過程中有殘余應力以及鋼材金相組織、強度等因素有關），則會影響分離器的抗開裂性能，導致設備出現分層缺陷。在濕H2S工況下，一旦這些內部分層缺陷沿壁厚方向疊加，發展成垂直于壁厚的應力導向氫致開裂（SOHIC）時，就會大大減弱設備強度，甚至產生縱向裂紋，造成設備機械撕裂。原料氣過濾器“O”形圈泄漏，焊縫或閥門因腐蝕泄漏。（9）在濕H2S酸性環境下，脫硫塔塔體接頭及焊縫區域往往容易發生應力腐蝕開裂，處置不當會造成嚴重后果。脫硫塔上開孔接管的焊縫、閥門或與之相連的儀表引壓管線因維修作業不當引起的泄漏。（10）再生塔的腐蝕通常比吸收塔嚴重。再生塔重沸器，重沸器氣相返回線，再生塔下部，半貧液管線、貧富液換熱器富液出口等是腐蝕嚴重的部位。再生塔至硫磺回收裝置的管線、設備、儀表上的焊縫或接頭處因腐蝕泄漏。（11）換熱器中流動的是待加熱及待冷卻的甲基二乙醇胺，易發生由于腐蝕穿孔和減薄導致的火災爆炸事故。（12）原料氣過濾分離器需定期清洗或更換過濾元件，因分離器內含有大量的易自燃的硫化鐵，操作不當可能引發火災，甚至爆炸事故。過濾分離器更換濾料時，可能因閥門泄漏造成人員中毒。（13）原料氣過濾分離器排出的污水含有硫化鐵，操作不當易引發火災，甚至爆炸。（14）貧液循環泵的葉輪，在使用過程中由于氣穴腐蝕引起大量蝕坑，嚴重處成海綿狀。（15）含硫天然氣自上游來的溫度高，影響吸收塔中H2S的吸收效果，造成濕凈化氣中H2S含量超標，對下游裝置造成損壞，導致人員中毒。

2 脫水裝置運營期的危險性分析

（1）濕凈化氣脫水時，TEG吸收塔、TEG閃蒸罐、TEG再生塔、TEG緩沖罐、TEG再生氣分流罐、產品氣分離器等在不同壓力下運轉，在出現液位過低、相關閥門未關閉或緊急停電等情況下，可能造成高壓氣竄入較低的壓力容器，從而引發管線或壓力容器破裂的事故。（2）脫水裝置停止循環后，如果高、中、低系統之間的隔斷閥門內漏，可能發生竄壓事故。（3）當設備內的操作壓力超過其設計壓力時，將可能損壞設備，引起有毒及可燃氣體的泄漏，從而導致火災、爆炸事故的發生。（4）設備或管線及其焊縫、接頭、墊圈、儀表、閥門等因少量硫化氫、二氧化碳等的腐蝕而造成泄漏，但因裝置處理的是凈化天然氣，其腐蝕程度遠遠低于原料氣的腐蝕。（5）高溫管道和高溫設備存在高溫燙傷的危險。（6）脫水工藝TEG循環泵、補充泵等設備存在噪聲、振動的危害。

3 硫磺回收裝置運營期的危險性分析

（1）酸氣分離器因竄氣導致管線、壓力容器破裂，從而導致人員中毒事故。（2）緊急停電時，主燃燒爐供風突然停止，如果酸氣關閉不及時或泄漏，則酸氣可能通過空氣管線從風機入口倒出造成酸氣中毒。（3）當裝置突然發生停電時，酸性氣反串入空氣管線，從風機入口泄漏造成酸氣中毒、裝置停工事故。（4）主燃燒爐點火時，可能因未認真對爐內進行徹底吹掃（尤其是點火失敗后的再點火）或因點火工具不可靠（特別是點火槍）以及直接利用爐膛高溫引燃酸氣點火時，容易發生點火爆炸。（5）主燃燒爐可能在因緊急停電及酸氣系統波動時而熄火，而熄火后又沒有及時切斷酸氣和空氣，則極易發生由爐膛高溫再點燃的爆炸事故（即熄火爆炸）。（6）主燃燒爐回火時，可能引發酸氣系統發生回火爆炸。（7）主燃燒爐為高溫設備，可能引發灼傷事故。（8）由于耐火及隔熱材料質量差、施工質量差或振動等原因，可能使爐頂耐火材料脫落，導致爐膛燒穿事故。（9）硫磺回收裝置的腐蝕介質是SO2、S（蒸氣）、H2S、CO2、H2O（蒸汽）。在裝置高溫部位——廢熱鍋爐、換熱器、冷凝器中，上述介質與碳鋼互相發生化學反應，生成硫化鐵。這種硫化鐵的保護作用小，化學腐蝕繼續進行，如果有水進入系統，則將產生H2SO3、H2CO3及H2S的強電化學腐蝕。高濃度酸氣易對設備和管線造成腐蝕、穿孔破裂，泄漏的高濃度酸氣易造成嚴重的硫化氫中毒事故。（10）酸氣放空管線、設備、儀表管線上的焊縫或接頭處因腐蝕泄漏。（11）因液硫管線內液硫溫度在120℃以上，排放時溫降又較慢，容易造成燙傷事故。硫磺在溫度較低時易發生凝固堵塞。

4 尾氣處理裝置、酸水汽提裝置運營期的危險性分析

（1）再生塔頂回流罐與污水池間若酸氣分液罐的液位過低，酸氣外漏，將致使污水池邊的工作人員酸氣中毒。（2）尾氣焚燒爐緊急停電時，尾氣焚燒爐爐供風突然停止，如果過程氣關閉不及時，單向閥失效或泄漏。（3）尾氣焚燒爐含硫過程氣可能通過空氣管線從風機入口倒出，造成人員中毒。（4）尾氣焚燒爐爐內吹掃不徹底（尤其是點火失敗后的再點火）或因點火工具不可靠以及直接利用爐膛高溫引燃燃料氣點火，可能發生點火爆炸。（5）尾氣焚燒爐可能因緊急停電而熄火，而熄火后又沒及時切斷燃料氣，極易發生由爐膛高溫再點燃的爆炸事故（熄火爆炸）。（6）余熱鍋爐缺水造成鍋爐損壞；陶瓷保護管套堵塞及爐管和管板連接處的金屬出現高溫硫化腐蝕，造成蒸汽和酸氣泄漏；鍋爐滿水引起蒸汽管線水擊，損壞設備管線、可能造成灼傷事故；鍋爐給水水質不達標使爐管管壁結垢，可能發生高溫腐蝕。（7）換熱器流體為腐蝕性介質，對管壁造成腐蝕，流體含有的固體物、懸浮物，冷卻水中的藻類、細菌、泥沙等都會導致嚴重結垢，對管壁造成腐蝕，引起泄漏。（8）在高溫下過程氣中的硫化氫、二氧化硫、二氧化碳等易造成設備、管線以及各焊縫或接頭處的腐蝕；溶液管線及設備中的硫化氫、胺類溶液等腐蝕而造成泄漏，造成設備損壞和中毒事故。

5 輔助生產設施運營期的危險性分析

5.1 硫磺成型

（1）硫磺成型車間的硫磺在成型過程中，產生大量硫磺粉塵對職工造成衛生危害，且在其爆炸極限范圍（35～1400g/m3）內遇明火發生爆炸。（2）液硫脫氣效果不良存在人員中毒危害的可能。（3）硫磺成型車間液硫池、液硫儲罐硫磺遇火易燃，易引發火災。（4）排送液硫的管線，因管線內液硫溫度在120℃以上，排放時溫降又較慢，容易造成燙傷事故。

5.2 火炬及放空系統

（1）放空系統可能由于氣液混流，即氣體管線中積存有液體，或液體管線中積存有氣體而產生強大的沖擊力，使管線劇烈振動，甚至帶動相連接的設備跳動（即管線水擊事故），危險性較大。（2）高壓天然氣緊急放空和硫回收裝置酸氣放空時，火炬產生輻射熱和噪聲。（3）由于放空管道或放空分液罐內積液，導致在系統泄壓過程中，天然氣、酸氣、燃料氣等不能順利放空至火炬，導致放空管道劇烈震動，造成放空管網損壞。（4）在脫硫、脫水單元進行空氣吹掃過程中，可能發生空氣竄入火炬進而造成火炬系統的閃爆事故。

6 含硫天然氣凈化廠生產運營危險有害因素匯總

綜合上述分析，含硫天然氣凈化廠生產運營存在的主要危險有害因素包括：火災、爆炸、中毒、窒息、觸電。