第9次课-石油和化工装备事故统计分析课件

2023/9/27化工装备事故分析与预防化工装备事故分析与预防概述概述化工装备的分类与典型结构化工装备常用材料石油和化工装备事故机理常用化工装备故障分析及处理典型重大事故案例分析安全保护装置1第九讲 安全生产事故分析概述2塔槽釜爆炸事故统计分析换热器事故统计分析概述塔槽釜爆炸事故统计分析反应塔3

塔槽釜是实现净化、吸收、反应、萃取和分离的化工单元操作以及储运介质的静设备。操作条件比较苛刻，需承受高温高压，且温度压力经常变化;工艺过程中的介质大多为易燃易爆，有腐蚀性和毒

性。操作失误、违章动火、或因密封装置失效、设备与管道腐蚀，或因受设备、管道、阀门制造缺陷的影

响等，将会引起泄露，形成爆炸混合物，造成燃烧爆炸事故。概述4www.sit.edu6.cn概述52001-2009年，发生塔槽釜燃烧爆炸事故564起，死亡人数955人，受伤人数1878人。其中违章操作、违章

指挥162起，非法生产16起；切割焊接作业引起事故

76起；泄露发生爆炸41起；反应失控引起爆炸事故38起；检修未置换或置换不彻底引起燃烧爆炸事故8起。具体案例见教材P67-73。1949-1982年塔槽釜燃烧爆炸事故统计概述6塔槽釜爆炸事故原因分析(1)未对设备进行置换或置换不彻底就试车或打开人孔进行焊接检修，空气进入塔内形成爆炸性混合物而爆炸。案例：2001年7月8日，河南某化工厂合成车间铜洗塔出现技术故障，厂长命令不懂安全知识且无焊接作业证书、非合成车间工人进塔进行焊接操作，由于塔内可燃性气体没有完全置换，焊接时发生爆炸，该工人当场死亡。(2) 用可燃性气体

(如合成系统的精炼气、碳化系统的变换气)补压、试压、试漏。(3) 未作动火分析、动火处理

( 如未加盲板将检修设备与生产系统进行隔离，或盲板质量差，或采用石棉板作盲板)，未办理动火证就动火作业。案例：2007年6月17日9时，河北省

安装公司二公司气焊工邱永刚，未

办理动火审批、无任何防护措施的

情况下，在聚合二期厂房北侧管廊

擅自动火违章作业，造成焊花下落，引燃动火点下面堆放的保温材料，

引发火灾。概述7概述(4)带压紧固设备的阀门和法兰的螺栓。

(5)盲目追求产量，超压、超负荷运行。(6)擅自放低贮槽液位，使水封不起作用或因岗位间没有很好配合，造成压缩机、泵抽负，使空气进入设备形成爆炸性混合物。8(7)设备运行中离岗，没有及时发现设备内工艺参数的变化，致使系统过氧爆炸。概述9预防措施严格进行设备的清洗、置换，置换不彻底严禁动火。严禁用可燃性气体代替空气试压、试漏。应用水试压，用空气或惰性气体试漏。严格办理动火证批准手续，动火前必须进行取样分析，并用质量合格的盲板切断检修设备与生产系统的联系。严禁在设备带压运行中紧固连接件。概述10(5)严禁超压、超负荷运行。(6)严格控制设备的液位不要过低，确保水封装置正常运行，岗位间密切协作，互通信息，特别是在减负荷时，防止泵和压缩机抽负，使空气进入设备，或高压系统串入低压系统，形成超压。

(7)严格执行操作规程，坚守岗位，密切注视设备的工艺参数变化，发现异常应及时报告，并采取有效措施。概述设备置换清扫时，置换顺序错误。操作中错开阀门，或开关阀门不及时，或开关阀门顺序错误，致使设备憋压或气体倒流超压，引起物理爆炸。11投料过快或加料不均匀引起温度剧增，或使设备内母液凝固。未及时排放冷凝水或操作不当，使设备操作带水超压。概述12由操作原因引起的压缩机、泵抽负，使空气进入设备，形成爆炸性混合物。过早地停泵停水，造成设备局部过热、烧熔、穿孔。(7)投错物料，使其在回收工序中受热分解爆炸。

(8)错开油罐出口阀，导致冒顶外溢，遇明火爆炸。概述预防措施13严格按置换的方案和程序进行置换。熟悉工艺要求及安全知识，及时、正确开关各种阀门，严格阀门管理。对参与化学反应的设备，投料要均匀，注意观察搅拌器的动作和设备内的物料状态，切不可人工从人孔处投料。压缩机应装设油水分离器，按规定排除缓冲罐的油水。概述14精心操作，加强巡回检查，严格控制液位在正常指标以内。按工艺要求，适时切断设备的冷却水水源。

(7)加强物料的管理和验收。(8)严格执行操作规程，定期检查，减少人为失误，防止跑、冒、滴、漏，避免产生油蒸气。概述(1)设备运行中，因仪表接管漏气、阀门密封不严等引起可燃性气体泄漏。1.6cn15未及时清理沉积物

( 如黄磷、磷泥、积炭

) ，使管道堵塞，造成设备真空度上升，空气通过水封进入煤气管道，在设备内形成爆炸性混合物，或高温下引起积炭自燃爆炸。仪表装置失灵、损坏。不凝性气体没有排出或排尽，导致超压爆炸。

(5)用环氧树脂作防腐剂，涂在设备上引起着火。概述1.7cn16设备长期贮存，温度过高引起自聚反应，或充装可燃性液化气体过满，高温下贮存和运输中气体受热膨胀，压力剧升而导致爆炸。油蒸气排放源向大气中排放的油蒸气积累以及失控，残留品的挥发，使油罐区周围形成易燃易爆体系。(8)存在点火源，主要指焊火、机动车尾气火花、静电消除装置失灵发生静电放电、雷击起火和其他点火源。概述(1)严格密封、操作中巡回检查，对已出现的泄漏，及时发现立即清除，暂时不能消除的要采取有效的应急措施，以免扩大或发生灾难性的事故。

(2)及时清除污垢、积炭，在高压情况下，避免金属构件碰撞、打击设备。(3)定期对安全附件、阀、管件等进行质量检验，及时修复和更换失灵、失效的安全附件、阀和管件。(4)彻底排除不凝性气体。预防措施17概述18(5)严禁用可燃、易燃物质作设备防腐剂涂层。

(6)防止过量充装液化气体或液体，严禁混装。

(7)防止跑、冒、滴、漏，避免产生油蒸气。

(8)加强管理，防止油罐区及其周围产生明火。概述(1)自制或自制改装的设备，材质不符合要求，没按有关规定和技术要求进行加工。19焊接质量太差。设备没严格按图纸加工，给设备事故留有隐患。

(4)选用旧设备或代用设备，因材料性能不明或自

身的缺陷而发生爆炸。概述受压容器的制造、检修、改装、使用都必须遵守

《压力容器安全监察规程》，对自制或改装设备尤其要按有关规定加工制造，并经过主管部门批准、验收。严格企业管理制度，未经批准不得随意改装设备，尤其是压力容器。严格进行焊缝质量的检查，定期检测设备的缺陷

，一经发现不合格或焊接缺陷者不得使用或进行修复。严禁常压设备加压使用，严把设备进厂关，新旧设备一律经验收合格后方可投入使用。对来路不明，无任何技术文件或技术文件不全、无合格证书者，一律禁止使用。预防措施202.2cn概述21工艺不成熟。如未经物料、热量的衡算，盲目将小试数据用于大生产装置，致使设备强度不够，发生爆炸。违反压力容器的有关规定，错误地将方形容器焊在夹套上，而且安装位置偏高，在高温高压下因强度不够而爆炸。(3)设备按常压设计，操作时其压力超过设计压力，因强度不够而爆炸。案例：2002年1月12日23时10分，鄂西山区某化工公司合成反应器由于氧气压力下降，为了防止反应器内液体进入氧气管线，当班主操作工吕某命令副操作工黄某关闭了反应器底部氧气根部

阀。经过了6~8分钟，主操作工吕某见氧气压力达到了工艺要求，便又命令副操作工黄某打开氧气根部阀。黄某刚走上操作台准备

去开氧气根部阀时，忽听“噗”的一声，随即发现反应器底部锥

形体冒出一条约10cm的火苗。黄某见状立即从操作台上跳下来，

当黄某着地时，火势已扩散并乌黑了黄某，情急之下黄某使用工

作服将脸部罩住跑出来，所幸的是没有受到伤害。氧气根部阀的设计安装存在缺陷和隐患，是导致本次泄漏引起火

灾事故的重要原因。从现场安装的氧气根部阀的位置及结构分析，氧气根部阀是安装在Ø25的管线上且只有一端与反应器固定连接，则另一端却是悬空着，在此安装了氧气根部阀，不管是用来操作

还是用来应急，只要有操作便会导致对连接处的影响。概述22概述新产品试制耍考虑安全可靠性问题，在小试的基础上，进行申试或扩大生产时，一定要慎重。并且严格按呈报程序报有关主管部门审批。严格按原一机部、原石化部《钢制石油化工容器设计规定》进行设备设计。按设备实际操作时的压力作为设计依据，切不能将有压设备按常压设计。预防措施23概述(1)电化学腐蚀、氢腐蚀严重，使设备局部壁厚减薄或变脆2.5cn24塔壁腐蚀严重，局部穿孔。由腐蚀造成设备及零部件断裂，如合成塔中心管断，高压氢腐蚀使合成塔出现裂纹炸。因设备腐蚀而泄漏。案例：1985年4月17日，辽阳石油化纤公司化工二厂二甲酯车间71#装置氧化工段氧化塔发生一起重大火灾事故，直接经济损失26万元。事故原因：引进设备氧化塔在正常生产过程中，其本体空气分配管焊口突然破裂，反应物料高速喷出，因静电引起着火。概述252010年7月28日上午10点15分左右时位于南京市栖霞区的南京市塑料四厂的厂区发生了可燃气

体管道的泄露爆炸，造成12人遇难，周边居民

300多人受伤，15人伤势较重。概述26概述定期检查设备的腐蚀和磨损情况，并按规定及时修复或更换已腐蚀的部件和设备。采取有效的防腐措施。加强水质管理，定期进行水质分析，严格控制循环热水氯离子含量，总固体含量应小于50mg/L;严格控制循环水的pH值在7-9之间，保证循环水呈微碱性;减少

CO2、O2、Cl-和H2S的高温腐蚀，以延长设备使用寿命。

(4)油罐的防腐涂层应均匀，无泄漏、起皮、鼓泡、龟裂、颗粒突出等现象，当起皮脱落面积达1/4时，应立即更换，以防止腐蚀穿孔引起泄漏。预防措施27案例：2004年7月82日，河南原阳县新乡索源化工有限公司发生爆炸事故，5人死亡，8人受伤。原因是该公司未有危险化学品生产许可证，擅自非法生产，人员未经过任何专业培训，又未取得上岗证和违规操作所致。概述28概述换热器事故统计分析换热器的作用通过热交换使物料的工艺温度达到规定温度的要求，以完成、冷却、蒸发和冷凝等工艺过程;可有效地利用热源，进行余热回收、利用地热、太阳能回收等。有些换热工作条件要求苛刻高温高压条件下工作，如工作介质的压力最高可达

250MPa，操作温度最高达1000-1500℃;工作流体具有易燃、易爆、有毒、腐蚀性特点。29概述据国外化工设备损坏情况统计资料介绍，换热器的损坏率在所有化工设备损坏的比例中占的比重最大，为

27.2% ，远远高于槽、塔、釜的损坏率(17.2%)。1949-1982年据不完全统计，换热器发生爆炸事故共21起，伤亡人数102人。1990-2000年全国发生换热器泄漏爆炸事故18起，其中爆炸6起。2001-2009年，全国发生换热器泄漏爆炸事故12起，死亡人数29人，受伤人数436人。见P78表3-2。302006年6月28日上午8时05分,兰州石化公司炼油厂40万吨/年气体分馏装置507换热器头盖发生泄漏，引发着火事故。灭火施救过程中,1名企业消防队员牺牲、6名消防队员重度烧伤，4名消防队员中度烧伤。概述31概述(1)自制换热器，盲目将设备结构和材质做较大改动，制造质量差，不符压力容器规范，设备强度大大降低。

(2)焊接质量差，特别是焊接接头处未焊透，又未进行焊缝探伤检查、爆破试验，导致焊接接头泄漏或产

生疲劳断裂，进而大量易燃易爆流体溢出，发生爆炸。(3)

由于腐蚀

(

包括应力腐蚀、晶间腐蚀)

，耐压强度下降，使管束失效或产生严重泄漏，遇明火发生爆炸。换热器事故原因分析32概述33换热器做气密性试验时，采用氧气补压或用可燃性气体试漏，引起爆炸。操作违章、操作失误，阀门关闭，引起超压爆炸。

(6)长期不进行排污，易燃易爆物质积聚过多、操作温度过高导致换热器发生爆炸。

(7)过氧爆炸。概述换热器设计、制造应符合国家压力容器的规范要求，图纸修改与变动必须经主管部门同意，经验收质量合格。制造换热器时要保证焊接质量，对焊缝进行严格检查。流体为腐蚀介质时，提高管材质量和焊接质量，增加管壁厚度或在流体中加入腐蚀抑制剂，定期检查管子表面腐蚀情况，对易腐蚀损坏的设备进行检测。预防措施34概述35(4)换热器做气密性试验时，必须用干燥的空气、氮气和其他惰性气体，严禁使用氧气和可燃性气体试漏或补压。严禁违章操作，严格执行操作规程。对于易结垢的流体可定期进行清洗，将结垢清洗掉。严格控制氧的含量。概述换热器发生燃烧爆炸、窒息、中毒和灼伤事故大都是由于泄漏引起的。最容易发生泄漏的部位有焊接接头处、封头

与管板连接处、管束与管板连接处和法兰连接处。362006

年

6

月

28 日上午

8 时，中石油兰州石化一套300万吨重 化装置起火，目前已知造成１死10伤，死伤均为消防员，其中6名重伤，4名轻伤。据悉,起火部分为气体分馏装置换热器头盖发生泄露(换热器内介质为液态烃)引发大火。概述372011年7月16日14时25分，中石油大连石化公司常减压蒸馏装置因换热器泄漏发生火灾。概述38概述腐蚀

( 如蒸汽、硫化氢、二氧化碳

) 严重，引起列管泄漏。开停车频繁，温度变化过大，设备急剧膨胀或收缩，使花板胀管泄漏。换热器本身制造缺陷，焊接接头泄漏。操作温度升高，螺栓伸长，紧固部位松动，引起法兰泄漏。管束组装部位松动、管子振动、开停车和紧急停车造成的热冲击，以及定期检修时操作不当产生的机械冲击而引起泄漏。泄露原因39概述定期进行清洗;选择耐蚀管材;流体中加入腐蚀抑制剂;控制管内流速;视泄漏情况决定停车更换或采取堵漏措施。精心操作，控制系统温度不要发生较大的波动。

(3)保证焊接质量，对焊缝进行认真检查。尽量减少法兰连接，升温后及时重新紧固螺栓，紧固作业要力求方便。对胀管部位不允许有泄漏的换热器宜采取焊接装配。预防措施40概述管壳式、合成塔和废热锅炉的管束是薄弱环节，最容易失效。管束失效的形式主要有腐蚀开裂、传热能力迅

速下降、碰撞破坏、管子切开、管束泄漏等多种。换热器管束外表面腐蚀形貌412011年11月19日14时左右，位于山东新泰的山东联

合化工股份有限公司发生一起燃爆事故，14人死亡，事故发生后，巨大的烟雾遮天蔽日。事故是在其蜜

胺项目道生液冷凝器检修过程中发生的。概述42概述1、腐蚀换热器多用碳钢制造，冷却水中溶解的氧所致的电化学腐蚀极为严重，管束寿命往往只有几个月或一二年，加之工作介质又有许多是有腐蚀性的，如小氮肥的碳化塔冷却水箱，在高浓度碳化氨水的腐蚀和碳酸氢铵结晶腐蚀双重作用下，碳钢冷却水箱有时仅使用二三个月就发生泄漏。管束失效常见原因43概述管子与管板的接头是管束上的易损区，许多管束的失效都是由于接头处的局部腐蚀所致。我国的换热器的接头多采用焊接形式，管子与管板孔之间存在间隙，壳程介质进入到间隙死角中，会引起缝隙腐蚀。对于采用胀接形式的接头，由于胀接过程中存在残余应力，在已胀和未胀管段间的过渡区上，管子内、外壁都存在拉应力区，对应力腐蚀非常敏感。一旦具备发生应力腐蚀的温度、介质条件，换热器就很快由于应力腐蚀而破坏。44概述45有人曾对某变换气换热器管束做过失效分析，该换热器材质为Cr25Ni20，在温度为420℃左右下运行，在操作三四个月之后，竟有14%管子开裂泄漏。对

其断口进行分析表明，断口形态呈敏化不锈钢应力腐蚀的典型特征：裂纹在起始处为晶间型，裂纹深入到金属内部时转化为穿晶型。概述2、结垢在换热器操作中，管束内外壁都可能会结垢，而污垢层的热阻要比金属管材大得多，从而导致换热能力迅速