该催化重整装置于1965年建成,原设计能力为10万吨/年,经过两次大的技术改造,现催化重整装置由30万吨/年催化重整,12万吨/年抽提装置联合组成,以初顶石脑油,加氢裂化重石脑油为原料,主要产品有:石油苯,高辛烷值汽油调和组分,副产品有:抽余油,氢气,轻汽油,戊烷油,瓦斯。
2事故经过
2007年6月12日2时33分左右,压缩机工陈某听到运行的循环氢压缩机J-203声音异常,立即汇报当班班长张某。张某带领二操作董某,刘某赶到压缩机厂房,确认声音异常后,决定立即切换备用压缩机J-202.同时,陈某到隔音室联系钳工。
操作工刘某在打开J-202入口阀门后(2-3圈),听到J-203附近出现异常声音,班长张某决定将J-202入口阀门关闭,此时J-203异常声音突然增大。班长张某意识到已经无法进行机组切换,且现场极其危险,马上组织二操作董某,刘某撤离压缩机厂房。三人跑步回到操作室后,对装置进行紧急停工处理。2时39分,压缩机厂房发生闪爆着火。
3事故原因分析
3.1从工艺运行参数上分析
(1)事故发生前,装置所有运行参数均在操作指标范围内,没有出现超温,超压,超负荷运行等现象,重整高分罐R-203液位,氢气分油罐R-501液位控制稳定。事故发生后,进到高分罐R-203的油气无法及时抽出,R-203液位上升;氢气分油罐R-501液位受爆炸影响指示波动,表明两个分离罐的液位计指示正常。因此,可以证明事故前压缩机没有发生带液现象。
(2)事故发生前约2分44秒,J-203出口排气温度陡升。
在9秒内从65上升至106,9秒钟后又回落到65,前后时间共计18秒。说明此刻压缩机排出的气体瞬间获得了较高的热量,且此热量具有较快的升温速度及较集中的释放过程。跟据温度陡升的程度,经设计院核算,释放的热量为542.5kca,l即为18g氢气燃烧的放热量。
瞬间释放如此高的热量,之后又迅速恢复正常,是压缩机带液,振动,缸体摩擦,入口泄漏造成压缩比改变,外部燃烧等其他因素都不可能引起的,此现象只有系统内部发生爆燃时才可能产生。因此,可以判定事故发生前约2分44秒左右在J-203机体或入口缓冲罐内部发生了气体爆燃现象。
(3)J-203排气压力在出口排气温度陡升约1分钟后,开始下降。2分25秒后,J-203排气压力,流量大幅度下降。可以判定事故发生前约2分44秒,压缩机系统开始出现泄漏,并逐步扩大。
(4)压缩机厂房顶部设有5台可燃气报警器,报警器在DCS上*早报警的时间为32分05秒,比爆炸时间只早26秒。说明2972010年38卷第6期广州化工压缩机厂发生泄漏后,随即就发生了爆炸。从压缩机到厂房顶部的距离,泄漏气体的扩散速度及报警器的响应时间推算,出现泄漏的时间应在爆炸前约2分半左右。
3.2从设备运行及检验情况上分析
(1)通过查阅重整车间压缩机岗位交接班日记和运行记录,查阅维修车间包机巡检记录,J-203在停机前运行状况正常,没有异常情况。
(2)近两周的状态监测数据显示,该机缸体振动状态正常,被测点振值均远低于标准值(标准值为17.8mm/s),在控制范围之内。表明压缩机运行状况正常。
(3)当班操作工听到的J-203声音异常,均确认没有泄漏,并认为可以进行切换,说明当时只是一般性设备问题。
(4)对损坏设备的检验情况:J-203南侧缸体及入口缓冲罐内部表面均有较严重的积炭现象,而北侧入口缓冲罐内部却没有此现象,证明南侧入口缓冲罐内部发生过缺氧燃烧或爆炸。而从开裂的南侧缸体入口法兰及流程上看,泄漏着火过程中没有发生缓冲罐内部燃烧的可能。因此,可以认定在南侧入口缓冲罐内部发生过爆炸。
委托第三方检测公司对J-203南侧入口缓冲罐进行失效分析发现,J-203南侧入口缓冲罐罐体与接管加强板焊缝处,有五处贯穿性裂纹。对焊缝样品的金相分析显示,裂纹是由于内部超压造成,该裂纹扩展尖端附近的晶粒存在明显的挤压与流动的痕迹,属于内压所致。失效分析报告结论认为:缓冲罐内部压力有突升迹象,焊缝附近,尤其是加强圈与母材刚度的差异导致上述薄弱环节开裂。
该缓冲罐处于压缩机入口端,正常运行时工艺上是没有造成内部超压可能的。而厂房爆炸时的冲击波也只能使该罐形成外部受压,失稳变形。只有在缓冲罐内部气体发生爆燃时,才可能引起罐内瞬间超压。因此,可以证明在该缓冲罐内部发生了气体爆燃。爆燃时间应在事故发生前约2分44秒,并造成了J-203出口排气温度陡升。
#委托第三方检测公司对压缩机南侧中体断裂情况进行失效分析表明:压缩机中体材质使用正确,断口没有制造缺陷和原始缺陷,断口应是受到较强外力冲击造成。因此,可以判定南侧中体断裂是在压缩机厂房爆炸时造成。
委托第三方检测公司对现场找到的2条断裂的南侧缸头支撑板螺栓进行失效分析,其中一条(1#)螺栓终断区在断口中部,部分为陈旧断口,部分为瞬间断裂断口,是由于交变应力引起的疲劳断裂;另一条(2#)螺栓断口为杯状,剪切区较大,失效原因为受到较大剪切应力所致。失效分析表明,虽然有一条螺栓事故发生前存在旧的裂纹,但并没有断裂。两条螺栓*终断裂原因均为瞬间较大剪切力造成。另外,南侧缸头支撑板有明显被拉变形的现象,也说明支撑板螺栓是被外力拉断。因此,可以判定南侧缸头支撑板螺栓的断裂是在压缩机厂房爆炸时造成。
3.3从操作上分析
(1)事故发生前,装置运行正常,没有进行任何生产调整。
当班操作工凌晨2时巡检时J-203入口缓冲罐无积液。
(2)操作工回顾,首先关闭了J-202放空阀,然后打开了J-202入口阀。稍后,听到J-203附近出现异常声音,关闭阀门后,异常声音并没消失。因此,可以判定此异常声音的产生与此次操作有直接关系。
(3)有操作工随即看到J-203南侧入口缓冲罐在晃动,且周围有白色烟雾。说明此时缓冲罐受到了较强冲击,同时缓冲罐一些部位已开始发生泄漏。因此,可以判定此时J-203南侧入口缓冲罐内部发生了爆燃,并出现了泄漏。
(4)从操作工听到J-203附近出现异常声音,随即关阀J- 202入口阀门,到组织人跑回操作室,推算时间约在2分钟半左右。由此可以判定,J-203附近出现异常声音的时间与J-203出口排气温度陡升为同一时间,即J-203南侧入口缓冲罐内部发生爆燃时间。
3.4从压缩机备用情况上分析
(1)重整压缩机组1965年装置初建时没有氮气置换系统,2002年装置扩能改造虽然增设了氮气线,但车间为防止氢气倒窜入氮气管网,日常将其加盲板盲断。
(2)日常压缩机停机后只采用关闭出入口阀,打开放空阀进行泄压后,即交付检修。检修完备用时,压缩机出入口阀关闭,放空阀微开,为机体放空状态。以上过程中,压缩机体内必然要进入空气。
(3)日常切换压缩机时一直采用关闭出口阀,放空阀,打开入口阀用氢气充压的方法直接置机内换空气的。此方法不仅在被置换的压缩机内可能形成爆炸性气体,而且压力控制不当还可能将空气存入相并联的其它机组。
(4)压缩机J-201,202,203使用同一脱液线,虽然R-101压力只有03MPa,但因脱液线已不用,总的出口阀门处于关闭状态。因此单机排液阀门内漏时,脱液线内的压力会很快上升,造成气体互窜现象。同时,现场勘查发现J-203南侧入口缓冲罐根部排液阀处于打开状态。因此,可以判定在J-202引气过程中,J-202机内的气体通过入口缓冲罐排液线进入到了J- 203南侧入口缓冲罐。
4结论及事故经验教训
综合以上分析,认为这是一起因管理不到位引起的安全生产责任事故。事故的直接原因是在切换备机J-202时,采用氢气直接置换J-202系统内的空气,空气窜入正在运行的J-203南侧入口缓冲罐内,导致该缓冲罐内部发生爆燃,氢气泄漏,造成氢压机厂房闪爆着火。事故的间接原因一是车间违反%炼化企业生产装置操作规程管理规定&,没有按照操作规程制订岗位操作卡片,操作卡片中没有氮气置换程序。二是车间管理人员安全意识淡薄,将已接入装置的氮气线加装盲板,违反了易燃气体设备和管道使用前应进行惰性气体置换的规定。三是车间对压缩机脱液线系统管理混乱,使之处于失控状态。
事故经验教训主要有:一是炼油厂生产受控管理不到位,没有及时发现和纠正车间管理上存在的问题。二是车间安全管理不到位,习惯性违章的做法还大量存在。三是车间工艺管理不到位,辅助流程管理混乱。四是车间培训工作不到位,操作人员判断,处理岗位生产问题的能力不够。五是关键设备上隐患没有完全消除,仍然存在着有严重缺陷的螺栓,说明设备管理工作还不到位。