大型氮肥装置国产化重点工程事故汇编.docx

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大型氮肥装置国产化重点工程事故汇编

大型氮肥装置国产化工程

同类装置事故汇编

内容：

一、空分装置

二、气化装置

三、净化装置

四、氨合成装置

五、尿素装置

山东华鲁恒升化工股份有限公司

二〇〇二年七月

一、空分装置

案例1：

法液空生产一套70000Nm3/h空分装置在一九九七年十二月二十五日晚，马来西亚宾鲁特壳牌石油公司发生爆炸。

流程为低压分子筛、填料上塔、膜式主冷、不产液氧。

炸后下塔入地内，上塔和主冷飞到350m以外，碎片飞到2.2km，5km内玻璃震裂，150km内听到响声，相称于20tTNT炸药能量，损失达5亿美元。

案例2：

法液空生产一套6000Nm3/h空分装置在一九九七年五月十六日抚顺乙烯化工有限公司内发生爆炸，流程为低压分子筛、膜式主冷。

事故因素：

因原料气中CmHn化合物含量超标并在主冷凝蒸发器液氧中析出积聚，遇高温、火花引起爆炸。

规整填料参加燃爆。

事故教训：

1.严把原料空气质量关。

针对装置三面毗邻化工原料生产装置现状，对大气质量每周分析一次；建立风向标；由总厂制定周边装置紧急排放联系制度。

2.严把空气压缩关。

二级过滤，保证空压机吸气干净；空压机轴封采用无油润滑，保证空气不带油。

空压机自保系统完备，并随时记录第一触发连锁点，为查找停车因素提供根据。

3.加强空气净化关。

保证水、CO2及CmHn化合物不进入冷箱。

4.强化深冷分离安全关。

不采用外压缩和膜式主冷器，采用内压缩浸泡式主冷器并从主冷器底部抽液氧，杜绝CmHn化合物在主冷器中积聚。

制定严格各项指标分析制度，建立八组在线分析仪。

案例3：

铜陵有色金属公司第一冶炼厂KDON－1500/1500型制氧机一九九八年三月五日发生分子筛吸附器反向进水及主换热器冰堵，九月十日发生分子筛粉末进入分馏塔系统事故。

事故现象：

主冷压差增大，压缩机排气压力上升、流量下降，主换热器温差波动，主冷液面下降。

系为污氮在水冷塔中压力过高，把水压向分子筛吸附器。

停车只解决了电加热器和吸附器中水，而忽视了管路中积水，再开车时吹入主换热器冻结，发生冰堵。

九月十日中修开车后发现制冷量不够，主冷液面升不上去，主换热器热端温差增大，分子筛粉末吹到主冷塔

事故教训：

1.严把安装质量关，保证分子筛过滤器安装质量。

2.分子筛被水浸泡或淋湿后应坚决更换，以免损害扩大。

3.进入精馏塔粉末较轻，可在厂小修时，让其液体淋集塔釜，静置排放。

较严重必要停车吹除或清洗。

案例4：

一九九八年六月二十四日镇江氧气厂在充装氧气时，一只回气阀起火燃烧，关死总阀，火熄灭。

经拆检发现：

阀芯头部烧熔，并从颈部烧穿。

该阀型号4L4，压力表阀，阀芯材料为不锈铁，密封填料为浸蜡石棉绳。

事故因素：

该回气阀内漏，当切换总阀时，管道内瞬时压力很高，气体在阀芯处产生高速和气流，导致升温起火。

事故教训：

1.压力表阀不合用高压氧气阀门，应采用QF-2型氧气专用阀门。

2.充氧过程中切换总阀动作要缓慢，以减少高速气流冲击。

3.在设备、管道安装中，对高压纯氧管道、金属软管、阀门密封材料，均要采用不燃或阻燃材料。

案例4：

南化30万吨合成氨中引进美国APCI公司4300公吨/年（约40000Nm3/h）空分装置，近日在裸冷开车时，冷箱内诸多铝制管道焊口开裂，是设计失误导致高频振动，还是安装质量问题，众口不一。

事故总结：

从以上几起事故来看，恶性事故大多余当前纯氧、富氧区，特别在主冷凝蒸发器中，如主冷凝蒸发器中有可燃物析出，则燃烧三要素（可燃物、引燃源、助燃剂）已具其二。

因此温度对燃爆起着很重要作用。

1.主冷凝器中产生高温条件

✧水锤升压

主冷中液氧沸腾时，其液体带着气泡高速运动遇到障碍物，可行成水锤升压，同步温度也会升高。

如两股液体发生对冲，则工况更恶劣。

在构造上可采用主冷筒体周边加倾斜导流板，以避免普通主冷构造在底部形成液体对冲现象。

✧汽蚀升压

一种气泡表面张力会对气泡形成使气泡缩小压力，ΔP=4δ/d，而气泡内部压力升高是同泡径三次方成反比，V=（1/6）πd3，P∝（1/V），泡内压力与表面张力平衡时，泡径维持在某个水平上，普通泡径较大时，泡内压力不会很高，但如气泡直径在分子级距离时，产生汽蚀压力可达到几千个大气压，可见在某点温度也会瞬间提高到上千度。

2.可燃物析出

普通来说，可燃物经前端纯化解决已大大减少，进入主冷后也会溶解在液氧中，而溶解态乙炔和碳氢化合物是不会发生爆炸，但如局部增浓析出，则会有爆炸也许。

因而，要设法使主冷中无液体流动死角，才是安全办法。

主冷应采用全浸式构造，设计主冷构造时应考虑避免死角或通道突然狭窄区。

3.关于燃爆现象

近年来大量精馏塔采用规整填料，这更增长了主冷爆炸威力，经事故现场分析，主冷爆炸时，也存在填料燃爆现象，如抚顺某化工公司6000Nm3/h空分装置在一九九七年五月十六日发生恶性燃爆事故就属这种状况，普通状况下，铝、铁不会燃烧，但如温度升高，比表面积增大（规整填料），在氧纯度较高状况下，就成为可燃物，如比表面积参数与温度恰当，就会变成燃爆。

4.高压氧换热器中烃浓缩

据文献（江楚标译自“ReportonscienceandTechnology”1996年第57期）简介，烃在沸腾液氧中积累倾向随压力提高而减少，加热超临界氧可避免所有烃浓缩，为避免累积烃引起燃爆，则加压氧要比无压氧蒸发更安全，这个结论与实际状况是一致，已经在使用50多套内压缩流程空分装置中，迄今还没有发生过任何意外事故。

同步，使用能有效去除乙炔、乙烯和CmHn化合物办法是必要,这可以保证高压氧蒸发器安全运营。

二○○○年十二月十二日，宁夏化肥厂28000Nm3/h内压缩空分装置爆炸，因素待查，它至少能阐明，虽然内压缩流程，在安全面也是不可掉以轻心。

内蒙古化肥厂空分装置一段氧气管道，在一道白光过后，（爆炸声音很小）弯头、三通所有烧毁，管道裂开，内有黑色烧熔物。

经分析以为，施工时某些焊口未用氩弧焊，管道内侧有焊瘤，开车后气化炉有可燃物倒入，本次开车时氧阀突然开大，使氧气急速摩擦焊瘤升温，使可燃物燃烧，管道强度减少而破裂。

故障解决

1.安庆石化总厂化肥厂2#FON－150/600空分塔，一九九五年开始，下塔液空液位不稳定，感到液空节流阀有堵塞，液空液面控制在150mm水柱以上，仍感到液空节流阀有液体夹带气体流动声，氧，氮纯度不稳定。

因素液空过冷器进口管板处有杂物，蒸发釜内空气进口管与液空出口管相对高度几乎相似，且水平间距仅有65mm容易引起液空抽吸夹气现象，釜内有粒状焊料，塔板有堵塞现象。

主冷，节流阀未发现异常。

2.首钢氧气厂8#、9#空分是法液空制造16000Nm3/h机组，为全低压，切换板式主冷，氮气膨胀流程。

1998年12月4日开车50小时后，需二台膨胀机才干维持冷量，板翅式换热器热端温差达6℃。

送氧、氮气后工况更加恶化。

板翅式换热器内漏，导致物流不平衡。

且有自动阀箱单向阀故障。

3.扬子石化公司烯烃厂空分冷箱内漏氧使气体冷凝，跑冷损失增长，并在冷箱底部形成富氧环境，导致潜在不安全因素，

解决办法：

冷箱密封工作要作好，保证冷箱内密封氮气正常供应，经常检查冷箱内压力和冷箱内气体成分，

4.马钢引进法液空35000Nm3/h为低压分子筛吸附，膨胀空气进上塔氧气某些内压缩流程，于1998年11月10日通过了24小时性能考核，下面是改进办法。

✧安装存在问题

分子筛系统三杆止回阀门，或安装方向出错，或安装位置颠倒，导致分子筛在大活化期间阀门无法依照程序做出对的动作。

氧气透平压缩机安装过程中，因施工管理疏忽，导致氧透内部严重锈蚀。

✧增强制氧装置安全防爆性

增长主冷及粗氩冷凝器液位控制器，其低限液位连锁（35%）将导致冷箱跳车，在主冷加二个、液氧泵加一种碳氢化合物手动分析取样点。

因原料空气中有害物质含量大大超过原设计值，为减少它在液氧液氧中积聚，在液氧某些内压缩流程上增长一套液氧循环吸附器系统，并将原先28000Nm3/h增至70000Nm3/h循环量。

✧为在不断机状况下进行膨胀机加热、解冻和检修，在增压机先后各加一种气密性蝶阀，膨胀机进口管线上增长一种低温气密性蝶阀、一段两吋管线，吹除阀、安全阀。

✧空压机防喘振控制改进空压机喘振实验是在单机试车中进行。

喘振控制是将喘振曲线放大1.21倍设定，在冷箱不带液开车时，运营始终不错。

但在1998年9月12日在冷箱带液状况下，空压机向冷箱送气阀门幅度过大，使出口压力流量急剧变化，10分钟后便因喘振引起振动超限跳车，而在此压力急剧变化期，放空阀动作仅受PIC控制器作用，而喘振控制器并没有起到抑制和消减喘振作用。

后将喘振曲线在原有基本上下移20%，并调节控制器PID参数，现空压机运营状态良好。

✧空压机入口过滤器改进

原进口过滤器不适合国情，换滤芯周期为一周，严重影响生产，后改为反吹袋式过滤器，设定阻力自动反吹，效果良好。

✧冷箱低温泵密封气改换

低温泵密封气采用是冲气迷宫，需要一定压力和流量，原设计用氮气，因氮压机冷却器漏水而使密封面结冰。

后改为分子筛后空气，解决了此问题。

✧氮压机、膨胀机油冷却器后油温和电机温度升高，重要设计冷却回路不合理，改造消除。

5.辽宁渤海造船厂动力分厂氧气站300Nm3/h制氧机近年来，空分壳外大面积结冰塔壳结合处冒白气，打开冷箱后发现：

氧换热器多处漏气，冷凝蒸发器液氧出口管、液氧排出阀漏液氧，膨胀机至下塔进口管漏。

解决办法：

把多处难以补焊地方改成法兰连接，把法兰连接处在试压时一一用医用注射器注肥皂水试漏，对阀门、法兰、垫片进行检修更换。

再未发生过结冰、冒烟现象。

6.鞍山钢铁集团氧气厂35000Nm3/h空分设备是1991年从美国APCI公司引进，为分子筛增压膨胀流程，环流筛板塔，带1050Nm3/h氩提取设备。

在1999年11月27日因电网故障，主空压机跳车，重新开车后，氩成分迟迟不合格。

因素空压机跳车后，上塔、粗氩塔冷凝器压力为零（表压），液空温度降为82.68K而塔顶氩馏分固化温度为84.1K，因而氩在冷凝器内固化影响了传热效果。

再熔化时，氩固液混合物很粘，极易堵塞回流管。

要想尽快熔化，最佳用液空暖管、液氩冲洗双重作用，这时把上塔压力控制在80～90kPa（表压），温度为91.93K，既使液空温度比正常状况高3.2K，又有液氩产生。

普通30～60分钟可恢复正常。

在正常生产时，如果液空含氮量过高，而氩塔操作压力过低，理论上也可使氩固化，当注意。

7.天津钢铁集团公司氧气厂2#6000Nm3/h空分设备由杭氧制造，1992年元旦投产。

常规可逆切换式流程，1997年7月，冷箱13m高处有0.5m×1m×0.1m冰层。

扒砂后发现液空管道与上塔连接处浮现裂口110mm。

因素分析：

✧冷箱自投产来从未检查，问题发现不及时。

✧冷箱内只在开车时有氮气填充，检修时则停下，而检修多在多雨潮湿春夏季，导致湿气入侵。

✧冷箱顶部人孔年久密封性能下降，使湿气入侵，珠光砂吸潮结块，保温性能下降，并对设备导致潜在隐患。

✧结块珠光砂由于设备振动整体下沉，使管道和设备产生应力，导致故障。

8.齐鲁石化腈纶厂有二套四川空分厂KDN-3000型空分装置1992年开车成功，1999年8月28日冷箱主冷出大面积结霜，扒砂后发现通道板式封头与板式焊接处有一520mm裂纹，周边有许多腐蚀小坑，深者达5mm。

随后又发现许多管线在管卡处存在较严重腐蚀现象。

经查铝合金管在碳钢管卡处遇水形成电化学腐蚀，后更换为不锈钢管卡；主冷普通是由液空中乙炔、二氧化碳甚至珠光砂在压力脉冲、静电等作用下，发生局部微爆所致，此外，近年低温运营及频繁、急剧冷热变化，也会使主冷板式中本来就有缺陷焊缝开裂。

9.黑龙江浩良河化肥厂空分装置是哈氧1997年制造KDON-6000/13000型机组，1998年10月4日，因电网事故停车，再开车时膨胀机无转