含硫天然氣凈化裝置火災爆炸危險性評價

縱 孟 易 俊，2 王文和 李 麗

(1.重慶科技學院安全工程學院，重慶 401331;2.重慶工程職業(yè)技術(shù)學院，重慶 400037;3.川中油氣礦摩溪天然氣凈化廠，四川 遂寧 629000)

近年來，隨著國家對天然氣資源的需求增大，全國相繼建成了一些大型天然氣凈化廠。但有些廠經(jīng)過數(shù)十年的生產(chǎn)以及多處技術(shù)改造，致使現(xiàn)有的生產(chǎn)裝置無法滿足安全生產(chǎn)的需要，裝置發(fā)生火災、爆炸、泄漏等潛在風險的可能性增加。

道化學火災爆炸指數(shù)法主要用于對石油、化工生產(chǎn)裝置進行安全評價，可以對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜、用概率難以表述其危險性裝置或單元進行定量分析與評價，從而確定可能引起事故發(fā)生或使事故擴大的裝置。因此，嘗試采用道化學火災爆炸指數(shù)法對天然氣凈化廠脫硫裝置進行安全評價。

1 道化學火災爆炸指數(shù)評價方法

美國道化學火災爆炸指數(shù)評價法是以以往事故統(tǒng)計資料和現(xiàn)行安全預防措施為依據(jù)，以單元或裝置內(nèi)危險物物質(zhì)系數(shù)為基礎(chǔ)，同時考慮工藝過程的危險性，計算出單元火災爆炸指數(shù)。該方法主要是對工藝單元或裝置內(nèi)危險物質(zhì)的火災爆炸和反應危險性逐步推算，將推算結(jié)果大小分成幾個等級，按等級的要求及火災爆炸危險的分組采取相應的安全措施。道化學火災爆炸指數(shù)評價程序見圖1。

2 天然氣凈化工藝及主要危險裝置分析

2.1 生產(chǎn)工藝流程簡介

含硫天然氣進入聯(lián)合裝置脫硫單元，經(jīng)過重力沉降分離和過濾分離等預處理工藝，除去原料氣中攜帶的機械雜質(zhì)、游離水以后，進入脫硫吸收塔，用MDEA水溶液脫除原料中的H2S和部分CO2。濕凈化氣進入脫水單元，在脫水吸收塔內(nèi)用三甘醇將濕凈化氣中水脫除，得到的干凈化氣即為產(chǎn)品氣。脫硫單元胺溶液再生后得到酸性氣體進入硫磺回收單元?；厥樟蚧呛蟮奈矚饨?jīng)灼燒后，通過煙囪排入大氣，其工藝流程如圖2所示［3］。

圖1 道化學火災爆炸指數(shù)評價程序圖

圖2 天然氣凈化廠工藝流程圖

2.2 主要危險分析

以日處理量達130×104m3的某廠為例，主要由脫硫單元、脫水單元、硫磺回收單元、硫磺成型單元、火炬放空單元、污水處理單元、氮氣站、水處理及蒸汽鍋爐單元和儀表風單元(共9大單元)組成。根據(jù)道化學火災爆炸指數(shù)評價法對危險工藝單元裝置的選取要求，選取9大單元中15種危險性較高的裝置進行安全評價，危險裝置危險性分析見表1。

表1 危險裝置危險性分析表

3 危險性評價

根據(jù)表1對天然氣凈化裝置的危險介質(zhì)和可能發(fā)生的危險進行分析，通過確定物質(zhì)系數(shù)、工藝危險系數(shù)、安全措施補償系數(shù)等一系列參數(shù)得出各裝置的危險程度以及補償后的危險等級［1－4］，評價結(jié)果見表2。

表2 天然氣凈化裝置火災爆炸危險指數(shù)評價結(jié)果

表2 續(xù)

4 結(jié)果分析

(1)該凈化廠的15個生產(chǎn)裝置中屬于Ⅴ等級“極端嚴重”程度的裝置是脫硫單元的MDEA再生塔和酸氣分離器，經(jīng)過安全措施補償后其危險程度都降至Ⅱ等級“較輕”程度。屬于Ⅳ等級“嚴重”程度的裝置分別是脫硫單元的MDEA吸收塔和MDEA貧富液換熱器，硫磺回收單元的主風機和主燃燒爐換熱器，硫磺成型單元的液流池和污水處理單元的污水池，經(jīng)過安全補償措施后其危險程度都降至Ⅱ等級“較輕”程度。屬于Ⅲ等級“中等”程度的裝置分別是脫硫單元的原料氣過濾分離器，硫磺回收單元的余熱燒爐，火炬放空單元的火炬塔，水處理及蒸汽鍋爐單元的鍋爐和儀表風單元的自動閥門，經(jīng)過安全補償措施后余熱燒爐和自動閥門降至Ⅰ等級“最輕”程度，而火炬塔和鍋爐降至Ⅱ等級“較輕”程度。脫水單元的TEG貧富液換熱器和氮氣站的氮氣儲罐屬于Ⅰ等級，其危險程度“最輕”，進行安全補償后危險程度不變。

(2)脫硫單元中的MDEA吸收塔、MDEA再生塔、酸氣分離器、MDEA貧富液換熱器以及火炬放空單元中的火炬塔都含有濃度較高的H2S，極易腐蝕設(shè)備，造成H2S氣體泄漏，發(fā)生H2S中毒事故。因此加強對生產(chǎn)設(shè)備維護，壽命的預測以及管壁的測厚尤為重要。原料氣過濾分離器長期與原料氣中的H2S氣體接觸生成硫化鐵混合物，在開爐檢修時應嚴防硫化鐵混合物自燃灼傷維修人員。硫磺回收單元中的主風機在出現(xiàn)故障時會發(fā)生H2S倒吸，建議安裝故障聯(lián)動裝置，一旦出現(xiàn)故障，主風機立即停止工作。水處理及蒸汽鍋爐單元中的鍋爐含有高壓高溫蒸汽，易發(fā)生燙傷事故，應加強鍋爐設(shè)備的監(jiān)管。

5 結(jié)論

用道化學火災爆炸指數(shù)法對天然氣凈化廠脫硫裝置進行安全評價，可得到較為直觀的評價結(jié)果，能夠較為準確地確定脫硫裝置的危險等級，分析結(jié)果可為降低該廠生產(chǎn)裝置風險提供一定的數(shù)據(jù)參考。

［1］趙雪娥，蔣軍成.自然環(huán)境中硫化鐵自然機理及影響因素［J］.燃燒科學與技術(shù)，2007，13(5):443-444.

［2］雷達，張建文，馮文興.含硫天然氣泄露事故硫化氫中毒災害研究［J］.安全與環(huán)境學報，2012(3):224-225.

［3］彭小明，周后珍，謝翼飛，等.石油類突發(fā)水污染事故應急處理技術(shù)研究進展［J］.安全與環(huán)境學報，2011，11(5):240-242.

［4］王文和，於孝春.催化裂解裝置危險性分析與風險評價［J］.石油與天然氣化工，2006，35(5):418.