制氮裝置分餾塔爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與分析

朱偉 孫永紅（蘭州石化動(dòng)力廠空分車(chē)間，甘肅 蘭州730060）

0 引言

制氮裝置分餾過(guò)程是裝置整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中為最重要的環(huán)節(jié)，其中涉及的危險(xiǎn)因素也較多，如出現(xiàn)異常情況，會(huì)影響裝置的正常生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生氮?dú)庵舷?、分餾塔爆炸等風(fēng)險(xiǎn)，造成人員傷亡，所以對(duì)空分單元進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)是非常有必要的。

1 空分單元主要風(fēng)險(xiǎn)因素

1.1 碳?xì)浠衔?/h3>

在空分裝置生產(chǎn)流程中，碳?xì)浠衔镌诜肿雍Y純化器中被吸附，但如果純化器工作狀態(tài)不正常就可能會(huì)造成乙炔等碳?xì)浠衔锓e聚，形成固體顆粒。乙炔碳?xì)浠衔镌谝嚎罩袧饪s到一定程度，固體顆粒與主冷塔壁摩擦、撞擊產(chǎn)生靜電，可以引燃固體乙炔等碳?xì)浠衔?，就有發(fā)生爆炸的可能。

1.2 氮?dú)?、液?/h3>

氮?dú)夂鸵旱鳛楫a(chǎn)品在空分裝置分餾塔中產(chǎn)生，一旦介質(zhì)發(fā)生泄漏，會(huì)造成人員窒息的嚴(yán)重后果，同時(shí)會(huì)造成人體凍傷。

1.3 噪聲

制氮裝置噪聲主要分為氣體動(dòng)力噪聲和機(jī)械噪聲，空分單元噪聲較大的位置主要是膨脹機(jī)和分餾塔集合排空等處，噪聲監(jiān)測(cè)值在93～101dB（A）之間，對(duì)于操作人員聽(tīng)力損傷較大。

2 風(fēng)險(xiǎn)因素辨識(shí)

由于氮?dú)庑孤┮l(fā)的窒息風(fēng)險(xiǎn)在室內(nèi)環(huán)境中，危害較大。制氮裝置分餾塔、液氮罐、送出閥門(mén)等氮?dú)猓ㄒ旱┮装l(fā)生泄漏的部位大部分在室外，且裝置為操作人員配備了正壓式空氣呼吸器、防凍手套等防護(hù)裝備，因此氮?dú)庵舷⒑鸵旱獌鰝ｋU(xiǎn)性較低。

在噪聲控制方面，設(shè)備主要排放口均使用消音器，采取了降噪措施，廠房的進(jìn)口處均懸掛“必須佩戴耳塞”提示標(biāo)志，每名員工配戴耳塞并建立管理制度，因此噪聲防護(hù)方面受控。

對(duì)碳?xì)浠衔锓e聚導(dǎo)致分餾塔爆炸進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，選用常見(jiàn)的一些評(píng)價(jià)方法，如LEC法，評(píng)價(jià)過(guò)程略顯簡(jiǎn)單，并且容易受到評(píng)價(jià)人員的主觀意志的影響。因此本文應(yīng)用“道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)評(píng)價(jià)法”對(duì)分餾塔爆炸進(jìn)行分析。

3 空分單元火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

3.1 確定物質(zhì)系數(shù)

制氮裝置空分單元存在分餾塔爆炸風(fēng)險(xiǎn)的碳?xì)浠衔镏饕且胰?，按美?guó)消防協(xié)會(huì)（MFPA）規(guī)定，選取該物質(zhì)的燃燒性Nf為4，化學(xué)活潑型Nr為3，再由物質(zhì)系數(shù)取值表，可以確定乙炔的物質(zhì)系數(shù)為29。

3.2 確定工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)

工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)F3是由一般工藝系數(shù)F1與特殊工藝系數(shù)F2相乘得出。

（1）一般工藝系數(shù)確定由6 個(gè)部分組成，其基本系數(shù)為1?！胺艧岱磻?yīng)”，裝置采用深冷法，空氣通過(guò)換熱、冷卻、液化，可視為放熱現(xiàn)象，輕微放熱反應(yīng)的危險(xiǎn)系數(shù)為0.3；“密閉單元或室內(nèi)單元”，乙炔沸點(diǎn)為-84℃，精餾過(guò)程中乙炔在液空中濃縮到一定程度就有發(fā)生爆炸的可能，符合在封閉區(qū)域內(nèi)，在沸點(diǎn)以上處理任何可燃?xì)怏w時(shí)，系數(shù)取0.6。其余項(xiàng)目和裝置空分單元實(shí)際工藝情況不相符，系數(shù)取值為0。計(jì)算出一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)F1=1.0+F1a+F1b+……F1f，參見(jiàn)表1。

表1 一般工藝危險(xiǎn)基本系數(shù)（F1）

（2）特殊工藝危險(xiǎn)指數(shù)確定由12 部分組成，其基本系數(shù)為1?！暗蜏亍保に囇b置操作溫度等于或低于介質(zhì)轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，系數(shù)取0.3。其余項(xiàng)目和裝置空分單元實(shí)際工藝情況不相符，系數(shù)取值為0。計(jì)算出特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2=1.0+F2a+F2b+……F2l，參見(jiàn)表2。

表2 特殊工藝危險(xiǎn)基本系數(shù)（F2）

根據(jù)工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)F3＝（F1×F2）的計(jì)算原則，得出理論的工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)F3為2.47，

一般情況下火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)（F&E1）由物質(zhì)系數(shù)和工藝單元危險(xiǎn)指數(shù)相乘得出。故制氮裝置空分單元分餾塔爆炸的危險(xiǎn)指數(shù)（F&E1）為：F&E1＝F3×MF＝2.47×29＝71.63

制氮裝置空分單元分餾塔爆炸的危險(xiǎn)等級(jí)為較輕級(jí)。

3.3 確定安全補(bǔ)償系數(shù)

道化學(xué)指數(shù)評(píng)價(jià)法中設(shè)置了能對(duì)危險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)陌踩胧〤，安全措施補(bǔ)償系數(shù)C是由工藝控制補(bǔ)償系數(shù)C1、危險(xiǎn)物質(zhì)隔離補(bǔ)償系數(shù)C2和消防措施補(bǔ)償系數(shù)C3三部分構(gòu)成，每部分各有若干項(xiàng)內(nèi)容。

在實(shí)際生產(chǎn)中，制氮裝置空分單元分餾塔爆炸風(fēng)險(xiǎn)采用諸多安全措施，更有效降低了該單元發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)性，如：連續(xù)進(jìn)行排液，設(shè)置連續(xù)監(jiān)測(cè)在線(xiàn)儀表，在DCS上設(shè)置報(bào)警，每年進(jìn)行裝置加溫吹除等。

（1）工藝控制補(bǔ)償系數(shù)的確定有9 項(xiàng)內(nèi)容?！熬o急停車(chē)裝置”：工藝單元出現(xiàn)異常時(shí)只能報(bào)警，系數(shù)為0.99，若能停車(chē)，系數(shù)取0.96；“計(jì)算機(jī)控制”：設(shè)置了在線(xiàn)計(jì)算機(jī)以幫助操作者，但不直接控制關(guān)鍵設(shè)備時(shí)，系數(shù)為0.97；“操作規(guī)程”：正確操作指南、完整的操作規(guī)程保證正常生產(chǎn)，系數(shù)為0.98；“其他工藝過(guò)程危險(xiǎn)分析”：就是選用其他的一些危險(xiǎn)分析工具進(jìn)行評(píng)價(jià)，分餾塔爆炸采用故障類(lèi)型和影響分析（FMEA）,得到的補(bǔ)償系數(shù)為0.94。其余幾方面和裝置空分單元實(shí)際工藝情況不相符，補(bǔ)償系數(shù)取值為1.0。計(jì)算工藝控制補(bǔ)償系數(shù)C1=C1a×C1b×C1c……C1i，參見(jiàn)表3。

表3 工藝控制補(bǔ)償系數(shù)（C1）

（2）危險(xiǎn)數(shù)值隔離補(bǔ)償系數(shù)的確定有4 項(xiàng)內(nèi)容。“排放系統(tǒng)”：設(shè)置排放設(shè)施，能夠通過(guò)排放處理危險(xiǎn)介質(zhì)，系數(shù)為0.91。“遠(yuǎn)距離控制閥”、“備用卸料裝置”、“連鎖裝置”這三方面和裝置空分單元實(shí)際工藝情況不相符，補(bǔ)償系數(shù)取值為1.0。計(jì)算工藝控制補(bǔ)償系數(shù)C2=C2a×C2b×C2c×C2d，參見(jiàn)表4。

表4 危險(xiǎn)物質(zhì)隔離補(bǔ)償系數(shù)（C2）

（3）防火設(shè)施補(bǔ)償系數(shù)的確定有9項(xiàng)內(nèi)容?！跋浪?yīng)系統(tǒng)”：消防水壓力為690KPa（表壓）或更高時(shí)，補(bǔ)償系數(shù)為0.94；“手提式滅火器/水槍”：配備了相適應(yīng)的手提式滅火器，補(bǔ)償系數(shù)為0.98。其余內(nèi)容和實(shí)際情況不相符，補(bǔ)償系數(shù)取值均為1.0。計(jì)算工藝控制補(bǔ)償系數(shù)C3=C3a×C3b×C3c……C3i。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)制氮裝置空分單元分析可知，制氮裝置空分單元危險(xiǎn)指數(shù)為66.12，其危險(xiǎn)程度較輕。在經(jīng)過(guò)安全措施補(bǔ)償后，其危險(xiǎn)等級(jí)下降為最輕級(jí)別，可以認(rèn)定是安全可控的，風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生幾率極低，說(shuō)明目前裝置的安全性是可靠的，能夠保證安全正常運(yùn)行。