氮?dú)猸h(huán)境下加氫催化劑卸劑作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)分析及對(duì)策

陳栓洲

(中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司，江蘇 南京 210048)

加氫催化劑在生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)附著較多的硫化亞鐵，在卸劑過(guò)程中如果遇氧氣極易發(fā)生自燃并引發(fā)火災(zāi)、爆炸等安全生產(chǎn)事故，對(duì)作業(yè)人員和反應(yīng)器等設(shè)備設(shè)施造成傷害或損壞，石化系統(tǒng)內(nèi)因硫化亞鐵自燃引發(fā)的生產(chǎn)安全事故時(shí)有發(fā)生[1-2]。因此目前加氫催化劑卸劑作業(yè)過(guò)程一般采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，有效避免硫化亞鐵自燃帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。但由于整個(gè)作業(yè)過(guò)程作業(yè)人員一直處于高濃度氮?dú)猸h(huán)境中，如果采取的安全措施不全面或落實(shí)不到位，極易發(fā)生氮?dú)庵舷⑺劳鍪鹿剩枰扇?yán)密的安全措施進(jìn)行防范。

1 卸劑過(guò)程中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)

1.1 卸劑作業(yè)過(guò)程中的危險(xiǎn)有害因素

(1)硫化亞鐵

硫化亞鐵在常溫下就可以與氧發(fā)生反應(yīng)，在石油煉制塔設(shè)備內(nèi)表面及內(nèi)填料都會(huì)產(chǎn)生硫化亞鐵，在停工維修過(guò)程中，設(shè)備及填料與氧接觸，硫化亞鐵會(huì)因反應(yīng)放熱溫度不斷上升，很容易造成自燃。研究表明：少量水的引入會(huì)導(dǎo)致硫化亞鐵的起始自熱溫度降至常溫，從而使硫化亞鐵在常溫下也能自熱和自燃。但含一定量水(60%以上)的硫化亞鐵起始自熱溫度比干燥硫化亞鐵大大降低，相對(duì)濕度和空氣流量增大均使硫化亞鐵的自熱性能增強(qiáng)，含油污硫化亞鐵的自燃溫度甚至可降低至120 ℃[3]。

(2)氮?dú)?/p>

空氣中氮?dú)夂窟^(guò)高，使吸入氣氧分壓下降，引起缺氧窒息。吸入氮?dú)鉂舛炔惶邥r(shí)，患者最初感胸悶、氣短、疲軟無(wú)力；繼而有煩躁不安、極度興奮、亂跑、叫喊、神情恍惚、步態(tài)不穩(wěn)，稱之為“氮酩酊”，可進(jìn)入昏睡或昏迷狀態(tài)。吸入高濃度氮?dú)?，患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡?/p>

(3)可燃?xì)?/p>

當(dāng)反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行熱氫吹掃、循環(huán)降溫、氮?dú)庵脫Q等工藝過(guò)程中，由于吹掃、降溫、置換的時(shí)間不夠、工藝條件未達(dá)到要求等原因，反應(yīng)器內(nèi)的瓷球、催化劑還會(huì)吸附有一定量的烴類、氫氣、硫化氫、羰基金屬化合物等可燃?xì)怏w。系統(tǒng)中可燃?xì)夂涂諝饣旌仙疃冗_(dá)到爆炸極限時(shí)，在作業(yè)過(guò)程中遇靜電釋放、金屬撞擊火花、不防爆電氣設(shè)備等點(diǎn)火源時(shí)易發(fā)生爆炸事故。

(4)硫化氫

具典型的臭蛋味，低濃度硫化氫人體嗅覺(jué)可聞，隨著濃度增加，嗅覺(jué)疲勞導(dǎo)致人體不能聞到氣味。人員吸入一定濃度的硫化氫后在數(shù)十秒內(nèi)發(fā)生昏倒，吸入高濃度硫化氫會(huì)全身肌肉痙攣，發(fā)生“觸電”樣死亡。反應(yīng)器內(nèi)的瓷球、催化劑會(huì)吸附一定量的硫化氫，當(dāng)在反應(yīng)器內(nèi)作業(yè)過(guò)程中，硫化氫等有毒氣體不斷揮發(fā)，如作業(yè)人員氣防器材使用不當(dāng)，將導(dǎo)致作業(yè)人員中毒事故。

(5)高溫

反應(yīng)器內(nèi)溫度一般高于人體溫度，在作業(yè)過(guò)程中如果氮?dú)夤?yīng)量不足，催化劑床層會(huì)不斷升高，作業(yè)人員長(zhǎng)時(shí)間在高溫環(huán)境中工作，易發(fā)生中暑、過(guò)度疲勞等情況。

1.2 作業(yè)過(guò)程中安全風(fēng)險(xiǎn)

將作業(yè)過(guò)程按吹掃置換、系統(tǒng)隔離、卸劑作業(yè)、催化劑存放四個(gè)主要步驟進(jìn)行JSA分析，各階段存在的主要安全風(fēng)險(xiǎn)見(jiàn)表1。

表1 卸劑作業(yè)過(guò)程中存在的主要風(fēng)險(xiǎn)

2 采取的作業(yè)安全措施

2.1 吹掃置換階段

保證系統(tǒng)蒸煮和吹掃置換時(shí)間，確保經(jīng)吹掃置換后系統(tǒng)內(nèi)無(wú)殘存物料，可燃?xì)夂土蚧瘹涞葷舛冗_(dá)到安全交出檢修標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)處置后系統(tǒng)中可燃?xì)怏w濃度應(yīng)小于0.5%(v/v)，硫化氫濃度應(yīng)低于10 mg/m3，氧含量應(yīng)<0.5%(v/v)，反應(yīng)器內(nèi)溫度應(yīng)<50 ℃。制定吹掃置換方案時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注各管線的盲端和吹掃線路，避免吹掃過(guò)程中出現(xiàn)吹掃不到的部位和死角。

為減少催化劑中硫化亞鐵含量，有條件的情況下要對(duì)催化劑進(jìn)行鈍化處理，盡量減少催化劑中硫化亞鐵存量，鈍化是防止硫化亞鐵自燃的本質(zhì)安全措施。

2.2 系統(tǒng)隔離階段

如果盲板隔離不到位，其它系統(tǒng)的物料或空氣可能串入反應(yīng)器中，形成火災(zāi)、爆炸和中毒等風(fēng)險(xiǎn)。因此要事先編制盲板隔離方案，繪制盲板圖，抽堵過(guò)程應(yīng)專人現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)位置，抽堵作業(yè)完畢應(yīng)由另一人進(jìn)行復(fù)核。要重點(diǎn)對(duì)氮?dú)饩€盲板隔離情況進(jìn)行檢查確認(rèn)，氮?dú)夤芫€用氣點(diǎn)多，與各系統(tǒng)連接部位多，如果隔離不到位，氮?dú)鈺?huì)通過(guò)閥門進(jìn)入其它系統(tǒng)，造成意外窒息事故，其它系統(tǒng)的高壓物料也有可能通過(guò)氮?dú)庀到y(tǒng)串入到反應(yīng)器中，因此對(duì)氮?dú)庀到y(tǒng)的隔離要格外關(guān)注，要逐條管線進(jìn)行摸查確認(rèn)。

盲板抽堵過(guò)程中要重點(diǎn)防止硫化氫中毒事故的發(fā)生。長(zhǎng)時(shí)間使用的閥門會(huì)存在關(guān)閉不嚴(yán)或輕微內(nèi)漏的情況，抽堵盲板過(guò)程中，少量泄漏的含硫化氫物料就能造成嚴(yán)重的急性中毒或死亡事故，石化系統(tǒng)內(nèi)已有類似的事故教訓(xùn)。因此抽堵盲板作業(yè)過(guò)程中，作業(yè)人員應(yīng)佩戴空氣呼吸器和便攜式硫化氫報(bào)警儀，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏并進(jìn)行應(yīng)急處置。

2.3 卸劑過(guò)程

在氮?dú)猸h(huán)境下作業(yè)，對(duì)作業(yè)人員專業(yè)素養(yǎng)要求高，作業(yè)過(guò)程需要使用的專用工具和設(shè)備多[4-5]，為確保作業(yè)安全高效，一般應(yīng)委托長(zhǎng)期從事無(wú)氧環(huán)境作業(yè)的專業(yè)公司進(jìn)行卸劑作業(yè)。

為確保反應(yīng)器內(nèi)不發(fā)生硫化亞鐵自燃，防止作業(yè)過(guò)程中反應(yīng)器內(nèi)溫度升高，應(yīng)采用高純度(99.5%) 的氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)。反應(yīng)器頂蓋打開(kāi)之后，應(yīng)始終保持氮?dú)獾某掷m(xù)供給，保證反應(yīng)器始終處于微正壓狀態(tài)。氮?dú)膺M(jìn)氣口應(yīng)選擇合理位置，防止氮?dú)庠诜磻?yīng)器內(nèi)走短路和可燃?xì)怏w在反應(yīng)器死角積聚。

作業(yè)人員供氣系統(tǒng)可靠性是保證作業(yè)安全的最主要措施。供氣系統(tǒng)要采用兩路供電，現(xiàn)場(chǎng)配備應(yīng)急發(fā)電機(jī)，當(dāng)一條供電線路發(fā)生故障時(shí)，能迅速切換到另一路供電；供氣系統(tǒng)上要設(shè)置儲(chǔ)氣罐，供氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能保證供氣不立即中斷；每名作業(yè)人員應(yīng)配備單獨(dú)的供氣管并設(shè)置呼吸狀況監(jiān)測(cè)，確保某個(gè)作業(yè)人員供氣管出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不影響其他人員的正常使用，也便于監(jiān)護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)作業(yè)人員異常情況；每個(gè)作業(yè)人員應(yīng)配備一臺(tái)備用供氣瓶，供氣時(shí)間不低于20分鐘，當(dāng)供氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)作業(yè)人員能有足夠時(shí)間安全逃生。

由于反應(yīng)器在卸劑過(guò)程中是開(kāi)口狀態(tài)，作業(yè)過(guò)程中難免有少量空氣進(jìn)入到反應(yīng)器中，因此要對(duì)反應(yīng)器溫度進(jìn)行不間斷監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器床層明顯升溫時(shí)，要通過(guò)增加氮?dú)夤饬亢图尤敫杀确绞綔p少氧含量并給予降溫，保障作業(yè)環(huán)境安全。為保證反應(yīng)器內(nèi)氮?dú)馕⒄龎涵h(huán)境，應(yīng)在反應(yīng)器頂部開(kāi)口位置設(shè)置飄帶等方式檢測(cè)反應(yīng)器出口氣體流向和大致流量，并及時(shí)調(diào)整氮?dú)夤┙o量。

反應(yīng)器內(nèi)作業(yè)環(huán)境差，溫度高，作業(yè)人員易疲勞，因此一般應(yīng)采用多個(gè)作業(yè)班組進(jìn)行輪換的方式進(jìn)行作業(yè)，并根據(jù)作業(yè)人員身體狀況及時(shí)調(diào)整作業(yè)時(shí)長(zhǎng)。為防止作業(yè)過(guò)程中作業(yè)人員相互影響、供氣管發(fā)生糾纏等情況，并保證應(yīng)急狀態(tài)下人員安全撤離，同一時(shí)間內(nèi)反應(yīng)器內(nèi)作業(yè)人數(shù)一般不應(yīng)超過(guò)3人。

要加強(qiáng)作業(yè)過(guò)程監(jiān)護(hù)，作業(yè)應(yīng)實(shí)行雙監(jiān)護(hù)，施工單位監(jiān)護(hù)人員應(yīng)在反應(yīng)器入口處監(jiān)護(hù)，為防止高處墜落和氮?dú)庵舷?，其監(jiān)護(hù)過(guò)程中應(yīng)全程系掛安全帶，佩戴供氣面罩；甲方監(jiān)護(hù)人應(yīng)在反應(yīng)器旁安全位置進(jìn)行監(jiān)護(hù)，重點(diǎn)對(duì)整現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)狀況和施工單位監(jiān)護(hù)人履職情況進(jìn)行監(jiān)督，應(yīng)佩戴便攜式氧含量報(bào)警儀，防止從反應(yīng)器逸出的氮?dú)庠斐芍舷?；監(jiān)護(hù)人員還應(yīng)配備便攜式可燃?xì)夂土蚧瘹鋱?bào)警儀，監(jiān)測(cè)反應(yīng)器周邊環(huán)境狀況，催化燃燒型可燃?xì)鈭?bào)警儀需要在有氧條件下才能工作，因此不能用于反應(yīng)器內(nèi)可燃?xì)鉂舛鹊谋O(jiān)測(cè)。

為強(qiáng)化作業(yè)過(guò)程監(jiān)控，要建立反應(yīng)器內(nèi)、外視頻監(jiān)控系統(tǒng)和實(shí)時(shí)通話系統(tǒng)，每名作業(yè)人員、施工方監(jiān)護(hù)人、監(jiān)控室人員都應(yīng)配備通話器。施工單位應(yīng)安排專人對(duì)供氣系統(tǒng)運(yùn)行情況、作業(yè)人員呼吸狀況以及現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行不間斷監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處置異常情況。

應(yīng)制定作業(yè)應(yīng)急處置措施，重點(diǎn)針對(duì)氮?dú)夤?yīng)中斷、作業(yè)人員供氣中斷以及發(fā)生火災(zāi)、中毒事故時(shí)如何處置，人員如何撤離制定相關(guān)的應(yīng)急預(yù)案?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)安排專業(yè)氣防和醫(yī)護(hù)人員待命，及時(shí)處置突發(fā)狀況。

2.4 催化劑存放

卸出的廢催化劑應(yīng)按照環(huán)保要求盡快進(jìn)行合法處置，盡量不在現(xiàn)場(chǎng)存放，必須存放時(shí)應(yīng)與可燃物、設(shè)備設(shè)施保持一定的安全距離。要采用加干冰、噴水降溫等安全措施防止自燃，?，F(xiàn)場(chǎng)要準(zhǔn)備好滅火蒸汽、水管和滅火器等應(yīng)急器材，并安排專人值守或納入班組巡檢管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自燃情況并采取滅火措施。

3 結(jié) 論

加氫催化劑卸劑過(guò)程中存在硫化亞鐵自燃、氮?dú)庵舷?、可燃?xì)獗ā⒘蚧瘹渲卸镜扔泻σ蛩睾桶踩L(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)JSA分析識(shí)別各階段存在的主要風(fēng)險(xiǎn)，采取針對(duì)性安全措施并嚴(yán)格作業(yè)過(guò)程監(jiān)管后，作業(yè)安全可以得到保障，避免安全事故的發(fā)生。