加氢处理装置安全特点和常见事故分析(汪加海)

1、加氢处理装置安全特点和常见 事故分析（汪加海）加氢处理装置安全特点和常见事故分析摘要：本文简要介绍了广州石化分公司 210210 万吨/ 年加氢处理装置及其原理，论述了装置的安全特 点和安全设计内容。总结了加氢处理装置容易发 生的事故，并列举和分析了国内外同类装置发生 的相关事故，结合加氢处理装置开工以来生产实 际运行状况，有针对性的提出防范事故的方法， 为装置安全生产提供保障。关键词： 加氢处理、事故、安全、防范加氢处理是重质油深度加工的主要工艺之 一，集炼油技术、高压技术和催化技术为一体。 加氢处理装置处于高温、高压、临氢、易燃、易 爆、有毒介质操作环境，属甲类火灾危险装置。 从原料到产品

2、在操作条件下均具有易燃易爆特 性，装置所有区域均为爆炸危险区。因此分析装 置的安全特点，掌握装置的安全技术，了解容易 发生的事故，对于确保装置顺利开工及正常生产 是十分重要的。i 装置的生产原理及简介加氢处理采用劣质蜡油加氢处理技术，加 氢处理催化剂采用 FRIPPFRIPP 的 FF14FF14（保护剂采用 FZCFZC 系列） 。加氢处理过程是在较高压力下，烃 类分子与氢气在催化剂表面进行也发生加氢脱 硫、脱氮和不饱和烃的加氢反应，同时部份裂解 和加氢反应生成较小分子的转化过程。其化学反 应包括饱和、还原、裂化和异构化。烃类在加氢 条件下的反应方向和深度，取决于烃的组成、催 化剂的性能以及

3、操作条件等因素。加氢处理单元 主要由反应、分馏等工段组成。反应部分采用炉 前混氢方案、热高分工艺流程。催化剂的硫化采 用湿法硫化。催化剂再生采用器外再生方案；分 馏部分采用汽提塔、常压分馏塔切割石脑油和柴 油等馏分方案。主要原料为常减压蜡油、焦化蜡 油和溶剂脱沥青油等蜡油。主要产品为粗石脑 油、柴油和精制蜡油等。2 加氢处理装置安全特点2.12.1 临氢、易燃易爆氢气具有易扩散、易燃烧、易爆炸的特点。 氢气的化学性质很活泼，氢气的火焰有不可见 性”，而且燃烧速度很快，在空气中，只要微小 的明火甚至猛烈撞击就会发生爆炸。其爆炸浓度 范围为 4.1%4.1%75%75%闪点低于 2828C的易燃液

4、体、 爆炸下限低于 10%10%的可燃气体为甲类。生产中属 于甲类物质的有氢气、石脑油、硫化剂（DMDSDMDS）表 1 主要易燃易爆物料的安全理化特性等。具体见表 1 1580580 e甲590590650650十甲750750-22-22510510甲 B B20205305304545350350乙 B B120120380380介质名称性质爆炸极闪自燃火灾危限 V%V%点C点C险类别燃料.气易燃、易爆 3 31313石脑易燃、易爆1.41.4油7.67.6柴油易燃1.51.54.54.5蜡油易燃2.22.2DMDSDMDS 易燃19.719.7MDEAMDEA 易燃硫化易燃、易4.34

5、.3氢爆、剧毒45.545.5 120120300300380380丙 B B1515300300甲 A A 139139丙 A A260260甲氢气易燃、易爆 4 47575表 1 主要易燃易爆物料的安全理化特性2.22.2 系统高温高压和危险介质分布点广 加氢处理装置反应条件较苛刻，反应压力10MPa,10MPa,反应入口温度 375375 C C，要求在生产操作 中，高低压界面注意保持液位稳定，防止串压， 否则会引发爆炸。表 2 生产过程中的主要危险岗位分析、危场所或设备介质厲性“高温、高压、泄y y 油 y y 油气加氢反应器(R4001R4001) 一、漏时易燃易爆、氢气、H H2S

6、 S 士土有毒高温、高压、泄 高压换热器油、油气、 高 换热 油一油气漏时易燃易爆、(E4001A.B.C.E4002)(E4001A.B.C.E4002)氢气、H H2S S有毒高温、高压、泄 反应进料加热炉油、油气、沖时漏时易燃易爆、(F4001F4001)氢气、H H2S S 亠士有毒分馏塔进料加热炉渝渝厂高温、噪声、泄 油、油气(F4002F4002)漏时易燃易爆高压、噪声、泄 压缩机(C4001C4001、氢气、H H2S S、一漏时易燃易爆、C4002A,BC4002A,B烃类气体一击有毒泵油气、油易燃、噪声空冷器油气噪声、泄漏时易 气 燃易爆冷热高压分离器油、油气、高压、泄漏时易

7、（V4002V4002、V4003V4003） 氢气、H H2S S 燃易爆、有毒 催化剂装填粉尘有毒脱硫化氢汽提塔 HSHS、烃类有毒、泄漏时易 （T4001T4001）气体燃易爆分馏塔及侧线分田塔 侧线油气、油泄漏时易燃易爆（T4002T4002、T4003T4003）循环氢脱硫塔 HLSHLS、氢气、高压、有毒、易 （T4004T4004）胺液 燃易爆2.32.3 有毒有害化学品多本装置使用的有毒有害化学品多，包括硫化 剂、催化剂、碱液等，并且在生产中产生硫化氢、 COCO 羰基镍等有毒物质，其中羰基镍具有致命性， 硫化氢是强烈的神经毒物，因此应加强巡检工 作.防止泄漏，并对有害化学用品

8、的性质及防护 熟练掌握出现问题及时处理，及时汇报，以免事 态扩大。3 加氢处理易发生的事故和预防措施3.13.1 反应飞温引发事故加氢处理反应为放热反应，如反应热不能及 时从反应器取走。将引起反应器床层温度的骤 升,即飞温，使催化剂活性受到损坏，寿命缩短， 对反应系统的设备造成危害，导致高压法兰泄 漏。曾经发生在国外的炼油厂发生过反应器飞温 后，造成反应器大面积堆焊层剥离和堆焊层熔敷 金属裂纹和破坏现象。高压加氢处理装置的催化 剂温度控制非常重要，不论升温还是事故，都要 严格控制好催化剂的温度。当温度超过控制指标 时，及时投用急冷氢注入反应床层降低催化剂温 度，当加大冷氢仍不能控制反应床层温度

9、时，应迅速启动 7bar7bar/ mimin n 紧急卸压系统降低反应系统 压力，防止床层温度失控。在南方某炼厂加氢裂 化装置因加氢反应器超温时事故处理不及时和 果断，导致床层温度失控超出正常操作温度 400400C的恶性事故。3.23.2 氢气泄漏引发的事故大庆石化总厂加氢车间高压油泵房于 19691969 年，发生氢气爆炸重大事故。死亡 4545 人，5858 人受 伤住院。厂房及设箭遭到严重破坏，炸毁厂房 40004000 多平米，油泵、氢气压缩机、配电问、仪表 等设备均被破坏，损坏极其严重。某北方炼厂加 氢装置在 19991999 年首次开工进油及以后的多次开 工进油过程中，均发生了

10、热高压分离器入口法兰 呲开，大量高压氢气及油气泄漏事故， 给装置的 安全生产带来很大的威胁。我厂的加氢精制装置 也发生过高压临氢管线爆裂，在现场喷出大量油 气的安全事故。氢气泄漏后极易遇静电和明火发 生爆炸事故，产生严重的后果。因此除了加强设 备制造和安装过程中的本质安全，还要加强日常 生产中检查和监测，及时发现设备隐患，防止氢 气泄漏。特别是要加强仪表维护，保证现场可燃 气检测仪的灵敏可靠，一旦发生氢气泄漏，可以 及时检测并向中心控制室发送报警信号，操作人 员可以及时发现并采取应急措施。3.33.3 硫化氢泄漏引发的事故硫化氢为无色有臭鸡蛋气味气体，是强烈的 神经毒物。硫化氢在空气中最高容许

11、浓度是 lOmglOmg /m m，进入超过或可能超过容许浓度区域必须配 戴适当的呼吸保护器具。硫化氢浓度越高，对人 体毒害越大。较高浓度(200(200300mg/300mg/ m)m)硫化氢 可导致眼睛流泪、刺痛、视物模糊、头晕、头痛， 出现昏迷症状；高浓度(700(700I000mg7I000mg7 rnrn ) )硫化 氢，可导致人立即出现神志模糊、昏迷、肌肉痉 挛、大小便失禁等症状；当接触浓度在lOOOmglOOOmg / m m 以上的硫化氢时，人犹如遭电击一样，在数 秒钟内倒下，瞬间停止呼吸，如救护不及时，可 因呼吸麻痹而很快死亡。某厂加氢裂化装置几名 操作工为检查冷高压分离器酸

12、性水，打开阀门敞 口排放，由于酸性水中硫化氢迅速蒸发，几名操 作工硫化氢中毒熏倒。硫化氢中毒事故，在国内 外炼化企业中曾经多次发生过，甚至发生过有人 硫化氢中毒，参与抢救人员措施不当，导致自身 也中毒的恶性事故。加氢处理反应产生大量的硫 化氢气体，特别是在反应部份和分馏系统的硫化 氢汽提塔部份浓度高达 2%2% 一旦泄漏，可能产生 的后果极其严重。日常生产中应加强装置防硫化 氢中毒的管理，要加强班组人员气防器材培训和气防预案演练，提高他们防硫化氢中毒的意识， 学会急救和互救。做到确保生产现场硫化氢气检 测仪的灵敏可靠，日常巡检中要求巡检人员必须 佩戴便携式硫化氢气体检测仪。3.43.4 高温、

13、高压设备设计或制造不当、设备质量 缺陷引发的事故国外某厂加氢处理循环氢压缩机出口管线 材质错用，导致生产中弯曲部分管段炸裂，大量 氢气泄漏遇火花产生爆炸，造成操作室和机械室 9 9 人死亡。某加氢处理装置高压立式换热器下部 膨胀圈，因焊接质量不良，首次开工受热后焊缝 开裂造成大火。某炼油厂加氢处理装装置当班人 员发现高压分离器酸性水线有酸性水流射出，硫 化氧浓度高，经检查为检修中新更换仅投用不足 1 10 0 天的阀门由于本身存在缺陷导致阀体焊缝开 裂所致。设备质量涉及到设计、制造、安装和运 行维护过程，按照设备寿命周期理论做好各个环节的管理，才能提高装置的本质安全。3.53.5 高低压设备串

14、压引发的事故由于高压分离器与低压分离器压差很大， 如 果高压分离器减油过快造成液面低可导致高分 气串至低压分离器.造成爆炸等恶性事故。某加 氢处理装置高压分离器排放酸性水时，造成串 压，导致低压的酸性水罐被炸飞。 某加氢装置在 停工进行热氢带油阶段，由于高分液面计失灵，高压分离器液位过低导致串压.低分罐安全阀起 跳。因此，操作中要密切注意高压分离器工艺参 数的变化，严格控制压力和液位在工艺指标范围 内。日常生产中各控制仪表、调节阀必须定期检 查校验，保证灵活好用，液面计和界面计保证清晰、准确 3.63.6 原料油性质不合格引发事故、影响装置长周 期运转原料油中的铁、铜、钒、镍等金属离子具有 粘

15、结和固化催化剂的性质，使催化剂永久性中 毒，并且增加系统压降。例如原料油中的铁离子 进入反应器，与加氢精制过程中产生的硫化氢反 应，生成铁的硫化物（主要为 FeSFeS），沉积在催化 剂床层上，导致催化剂严重结块，引起床层压力 降升高。华东某炼油厂加氢处理装置自开工以 来，共进行过三次催化剂撇头，撇头的直接原因 一是加工原料油中的残炭、正庚烷不溶物含量远 远超出设计值，且原料油没有氮封系统，致使催 化剂上积碳量增加，影响床层压降。二是铁离子含量超出设计值，形成硫化亚铁沉积在催化剂 上,造成床层堵塞和压降升高。严格规定对原料 的质量指标要求，才能保证生产装置的正常运 行。因而对催化剂床层压降升高

16、来说，要解决原 料油质量问题，但加强对原料的过滤才是关键。 目前我厂加氢处理装置处理多种劣质蜡油， 日常 生产中蜡油的性质变化大，虽然加强了过滤管 理，但反应第一床层的压降上升速度比设计的要 快，很有可能要提前对反应器催化剂进行撇头。 主要原因是现场有过滤设施不能达到实际运行环境的要求，要通过更新过滤器滤芯来满足生产 的实际工况。3.73.7 装置设备腐蚀引发的事故分析连多硫酸的形成是由于设备在含有高温硫 化氢的气氛下操作时生成了硫化铁，而当设备停 止运转或停工检修时，它与出现的水分和进入设 备内的空气中的氧发生反应的结果。 随着加工高 硫油数量的增加，硫化物的腐蚀速度在进一步加 快。有炼油厂

17、在 1991995 5年检修时.发现原料油高压 换热器不锈钢管表面腐蚀严重，下半部钢管表面 有大量结焦、管子出现裂纹，主要是由于介质中 硫离子产生了连多硫酸导致了腐蚀，同时氯离子 引起了应力腐蚀裂纹的发生，因此应严格控制原 料油中氯离子、硫离子的含量，对高压换热器的 低点排污管要实行定时排放，避免硫化物的堆积，提高设备本身材质，对材料表而进行针对性 的防腐处理，并对腐蚀情况进行跟踪检测等。力口 氢处理装置设计使用分馏塔顶含油污水回用做 为高压空冷系统的注水的补充水，但使用一段时 间后发现：由于分馏塔的蜡油中硫化氢在汽提塔 中未完全汽提出来，含油污水中含有硫化氢形成 酸性环境对管线和高压注水泵造

18、成腐蚀，多次导 致高压注水泵检修。随着分公司加工高硫高酸原 油和加氢处理装置本身的特点，做好日常工艺运 行管理，通过加注缓蚀剂和做好工艺参数监控防 止在用设备腐蚀。3.83.8 检修期间硫化亚铁自燃损坏设备引发事故 随着高硫 VGOVGO 处理量的增加和装置检修周 期的延长，加氢处理的分馏系统、脱硫系统等部 位沉积的硫化物较多，尤其在高压分离器、低压 分离器、硫化氢汽提塔等含硫干气闪蒸部位以及 填料塔内积聚了更多的硫化亚铁。这些硫化亚铁 在停工检修打开人孔或大盖时。与空气接触极易 发生自燃。同时放出大量的有毒气体，直接威胁 参检人员和设备的安全。硫化亚铁自燃的更大危 险在于，当容器中还有少量的

19、石油产品，其浓度达到爆炸极限时，会引起爆炸事故。在某些系统 中，硫化亚铁自燃对其它可燃物质来说起到了点 火源的作用，会造成火灾爆炸事故。由于硫化亚 铁具有较强的活性和被鳌合的能力，所以工业装 置上采用适宜的鳌合剂对其进行钝化，可在较短 时间内脱除硫化亚铁，并可钝化金属表面， 达到 除去硫化亚铁和防腐的目的。3.93.9 热油外漏引发的着火事故加氢处理装置分馏和反应部分均存在高温 热油，要防止热油泄漏引发的着火事故。特别典 型的事例是国内多家炼油厂曾经发生塔底高温 热油泵密封失效和热油管线的法兰泄漏喷出热 油引发的着火事故。2002006 6年燕山石化加氢裂化装 置发生分馏塔底热油泵泄漏着火的事

20、故，造成重 大损失。目前加氢处理装置有三组高温热油泵， 反应系统和分馏系统大部份管线都是高温热油， 加强对热油泵和高温法兰定期检查和检测，防止 设备失效引发泄漏着火事故。装置管理人员要定期组织班组人员进行消防事故演练，做好发生着 火事故时应急处理，防止事故扩大。4 加氢处理装置的安全设计按照千万吨炼油改扩建工程安全评价和 千万吨炼油改扩建工程职业卫生评价中提出 的安全措施要求，加氢处理装置在设计时充分考 虑了这些措施并得到逐一落实，主要体现在以下 几点：4.14.1 自动停车及联锁保护措施加氢处理装置危险较大，操作要素较多和复杂，为确保人身安全及装置的安全运行，设置了 双重冗余容错技术的紧急联

21、锁停车控制系统 (ESD)(ESD)，其独立于用来进行参数监控的 DCDC 系统， 用于装置部分的联锁和大机组及高压泵等设备 的安全联锁保护，包括7bar7bar/mimin n紧急卸压系统， 当循环氢压缩机出现故障时，紧急卸压系统开 启，反应系统迅速降压。还设置手动副线紧急卸 压，以便遥控紧急卸压系统一旦失灵，可手动开副线紧急卸压阀，以确保装置安全。同时，为防 止系统窜压，在高压部份到低压部份设置报警、联锁系统，用紧急切断阀隔离高低压相联的部 位。生产中可能导致不安全因素的操作参数，均设置相应控制报警仪表。4.24.2 防火措施4.2.14.2.1 装置在反应部分设置紧急泄压系统，当装 置内

22、发生严重火灾时，启动紧急泄压系统，使反 应系统迅速降压，以确保设备和人身安全。4.2.24.2.2 装置带压设备均设置可靠的压力泄放系统 或放空系统，排放气体排入密闭的火炬系统，污 油排入装置内设置的污油罐。4.2.34.2.3 压缩机和泵出口设置止回阀，以防止高压 介质倒流造成事故424424 为保证装置开停工及检修的需要，在有关 设备和管道上设置了固定式或半固定式吹扫接 头；在进出装置边界的主要工艺管道上设置三阀 组。425425 公用工程管道与易燃易爆介质管道相接 时，设置三阀组或止回阀和盲板，以防止工艺介 质倒串。426426 装置生产过程产生的含油、含硫污水均排 入全厂系统集中处理。

23、427427 装置内有关设备采取了防火措施。加热炉 设置了长明灯和灭火蒸汽管，进炉管线设阻火 器，炉底立柱设防火层，防火层材料为耐火浇注 料。428428 装置四周设置环形消防车道，装置内设有 贯通式消防通道，并按规范设有消火栓、水炮、 消防蒸汽管线、软管站及灭火器等消防设施用于 火灾扑救。4.34.3 防雷、防静电措施压缩机房、泵房属于二类工业建筑物，采取 屋面装设避雷网的措施进行防雷，所有电气设备 正常不带电的金属外壳，所有工艺设备（包括转 动机组、塔、框架、管线等设备）可靠接地，危 险区域不同方向不少于两处与接地体相连。并把 工作、防雷、保护及防静电的接地装置可靠地相 连或共用，整个装置

24、区的接地装置构成了一个封 闭的接地网。4.44.4 防爆措施4.4.14.4.1 装置爆炸危区域的划分和电力设备的选型 及安装，遵循 GB50058-92GB50058-92爆炸和火灾危险环 境电力装置设计规范，爆炸危险场所口区内电 动起重机、鼓风机及各类电器设备均选用增安型 或隔爆型设备，防爆等级为d dnCT4;CT4;装置内防爆区域的电机选用防爆电机，扩音对讲系统选用 防爆型。4.4.24.4.2 为防止停水、停电、误操作及火灾事故引 发设备超压，所有压力容器和压力系统均按规范 设置安全阀。4.4.34.4.3 为防止液位、温度、压力过高或过低影响 装置的正常生产或危及设备、人员的安全，

25、重要的设备均设有液位、温度或压力高、低限报警。4.4.44.4.4 危险区的电动仪表优先米用本安型 (iallCT6)(iallCT6)，无本安型的采用隔爆型，其防爆级 别不低于 dIICT4dIICT4，用于联锁的电磁阀一律采用 隔爆型 dIICT4dIICT4。加氢处理装置在设计时还从平面布置、抗 震、防中毒、人身安全保护设施等多方面考虑， 落实安全措施，尽可能的提高装置的安全系数， 力求提高装置的安全系。5 结论加氢处理装置为高温高压临氢装置，工艺比 较先进，加氢处理装置工艺运行条件苛刻，控制 复杂，危险点多，如何保证装置的安全开停工和 长周期运行，因素有很多，关键有以下几点： 5.15.1 保证设备的制造质量和安装质量，装置的大 部分设备在临氢、高压下，容易发生氢腐蚀和氢 脆，因此高压换热器、转化炉、反应器、加热炉 炉管对材质