国内一大型乙烯厂裂解炉爆炸原因及建议分析

国内一大型乙烯厂裂解炉爆炸原因及建议分析

马冠明

广东省特种设备检测研究院茂名检测院

摘要：乙烯是石油化工生产的重要基本原料之一，广泛应用于合成纤维、合成橡胶、塑料的生产，乙烯的产量代表着一个国家石油化工发展的水平。我国已建成了一批大型乙烯生产企业，还有大量生产乙烯的中小型企业遍布全国各地。乙烯的发展不仅推动了石油化学工业的发展，在整个国民经济中也起着日益重要的作用。然而，乙烯生产具有较大火灾、爆炸危险性，生产操作在高温压力条件下进行，并且还有深冷操作，生产过程中物料多是气态，装置复杂，连续性强。因此，做好防火防爆工作极为重要。

关键词：乙烯；裂解；乙烯原料

引言

国内一大型乙烯厂裂解炉装置在暴雨中突然爆炸并起火，，现场蹿起40～50米的火光，上空几乎被浓烟覆盖。事发后，当地紧急出动10多辆消防车和大批人员前往扑救。居住在厂区周围的数千名群众紧急冒雨撤离，被疏散到安全地带。大火于当晚7时40分被控制。。据悉，爆炸点是厂区内的乙烯裂解装置二号炉。

1、什么是乙烯-----------------------------

2、我国乙烯原料概况-----------------------

2.1我国乙烯原料构成--------------------------

3、工艺火险分析

3.1设备、管线、阀门泄漏是致灾的重要原因

乙烯厂内常备有大量液化气原料，裂解气也多以液态储存。储槽有一定压力，如槽体有不严密处，物料将会泄漏散发出来，遇明火而爆炸燃烧。

设备或阀门破裂造成高温原料和裂解气的泄漏是致灾的重要因素。例如某化学公司的裂解装置曾因泄漏而喷出乙烯形成的云雾，仅30秒后即发生爆炸，2~3分钟后又引起第二次爆炸，形成巨大的球形火焰，破坏了管道和设备，爆炸力相当于数吨TNT炸药，损失严重。

3.2高温裂解气火灾危险

高温裂解气，若遇生产过程中停水、水压不足，或误操作导致气体压力高于水气压而冷却不下来，会烧坏设备而引起火灾。

裂解反应温度远远高于物料的自燃点，一旦泄漏，便会立即发生自燃。

3.3管式裂解炉易产生结焦

裂解过程中，由于二次反应，在裂解炉管管内壁上和急冷换热器的管内壁上结焦，随着裂解的进行，焦的积累不断增加，影响管壁的导热性能，造成局部过热，烧坏设备，甚至堵塞炉管，引起事故。

3.4高压分离系统有爆炸危险

分离操作在压力下进行。若设备材质有缺陷、误操作造成负压或超压；或压缩机冷却不够、润滑不良；或管线、设备因腐蚀穿孔、裂缝，引发设备爆炸或泄漏物料着火。

3.5深冷分离易发生冻堵

深冷分离在超低温下进行。若原料气或设备系统残留水分，深冷系统设备就会发生冻堵胀裂而引起爆炸着火。例如1990年12月，大庆乙烯裂解炉516#冷箱因此焊缝裂开，导致可燃气大量泄漏；幸亏发现及时，采用氮气和水蒸气掩护烯释，才避免了一起重大火灾、爆炸事故。

3.6加氢过程火险性较大

加氢过程是为了脱去炔烃而对乙炔、碳三、汽油物料进行加氢气的过程。氢气为易燃易爆气体，火险性较大。加氢反应器，如果操作不当，氢/炔比失调，会导致温度急剧升高，从而造成催化剂结焦失活，反应器壁出现热蠕变破裂，物料会发生泄漏着火甚至爆炸。

3.7工艺流程中存在着引火源

裂解炉为明火设备。装置中泄漏的易燃易爆气体，遇裂解炉火源爆炸的事故屡有发生。裂解炉点火时，如扫膛不清，炉膛内积存的爆炸性混合气体，就有发生爆炸的可能。

3.8雷电

雷电是一种大气中的放电现象，它具有电流很大，电压很高，冲击性很强的特点。雷电电流通过导体，在极短的时间内转换出大量的热能，造成装置泄露的易燃物火灾爆炸或金属熔化。

国内某一大型乙烯厂裂解炉爆炸就是因为这个原因。

着火压力管道设计压力12.192MPa

设计温度326℃

管道材质A53GrB

公称直径×壁厚（mm）Φ219×12

工作介质裂解油

压力管道设计压力12.192MPa

设计温度426℃

管道材质35CrMo

公称直径×壁厚（mm）Φ219×12

工作介质裂解油

压力管道设计压力12.192MPa

设计温度426℃

管道材质35CrMo

公称直径×壁厚（mm）Φ219×12

工作介质裂解油

由于法兰S11306允许使用温度最高才400℃，满足不了使用要求

在高温高压长时间条件下，材质为S11306法兰产生穿晶裂纹，遭雷击时，管道产生强列的振动，加剧裂解油泄漏，在雷击时产生火花引起裂解油着火燃烧爆炸。见图

4、评价结果分析

4.1从火灾、爆炸危险指数来看，乙烯装置的17个单元中，属于“非常大”程度的单元有5个，分别是：裂解炉系统、裂解气压缩机（C201）系统、乙烯制冷压缩机（C401）系统、丙烯制冷压缩机（C402）系统、碱洗系统。其中C201系统因其工艺特点，最为严重，但经过安全措施补偿后危险程度有所降低，在“中等”危险程度以下。属于“很大”程度单元的有6个，分别是：脱甲烷系统、脱乙烷系统、甲烷化系统、碳二加氢系统、碳三加氢系统、乙烯精馏系统。它们经过安全措施补偿以后，危险程度大幅降低，分别为“较轻”或“中等”程度，评价结果符合工艺过程实际特点。

4.2各评价单元中，裂解炉单元、C201、C401单元危险系数最大，故在日常生产及检维修作业中应注意加以防范。

4.3各评价单元中，C201单元的火灾、爆炸危险指数F&EI最高，其次为C401单元，主要是因为物料是乙烯、丙烯，MF值为24，最高，单元危险系数也最高。

4.4由F&EI值推算得出的暴露半径和暴露区域面积表明，C201、C401、碱洗单元若发生火灾、爆炸事故，其危害半径最大、危害面最广、后果最为严重。从实际生产运行经验来看，各评价单元的火灾、爆炸危险指数也与其实际危险程度基本一致。因此，C201、C401、碱洗单元应是本装置生产运行中防火防爆的重中之重。在高温、高压的环境中运行，设备的材质可能会产生蠕变脆化、氢脆、氢腐蚀、应力腐蚀和介质腐蚀，导致设备裂纹或破裂，致使介质泄漏，引发火灾、爆炸事故。压缩机系统的介质中含有油气、烃类物质等，具有易燃、易爆特性。因此在设备装配过程中，应注意附属管路、阀门和密封垫等附件的密闭性。

4.5经安全措施补偿后，各单元均降到“中等”以下的范畴，说明采取措施的条件下装置的火灾、爆炸危险程度较低，在正常生产运行中，其安全能得到较为有效的保障。但从安全措施补偿项来看，安全保障体系是一个综合体系，必须有良好的安全设施配备和正确的操作规程指导相结合，才能确保装置开车后的运行安全。

表2评价单元危险分析汇总

5、措施建议

1）各专业及职能人员之间职责清晰，严格落实管工作必须管安全的理念。

2）建立健全各项规章制度，必须严格执行制度第一、管理者第二的工作要求。

3）加强操作规程、操作卡、应急预案的管理，定期修订。

4）保证安全阀、压力表、温度计和液位计等安全附件必须定期校验和检测，处于完好状态。

5）压力容器、压力管道严格按照法定时间要求检测，同时开展好设备状态监测工作，做好设备腐蚀调查与数据积累，特别是段间换热器系统，做好总结归纳，为预知检修提供科学依据。

6）严格执行仪表联锁管理要求，报警、停车联锁、紧急停车等设施必须投入运行并保证完好，特别是针对装置设备老化特点，保证仪表自控率，要维护好仪表系统，保证装置平稳运行。

7）可燃性气体报警仪应定期进行检查并保证完好备用。

8）必须重视安全装备及消防设施的完好率和投用率。

9）加强工艺、操作纪律，严格执行现场的员工不问断巡检和干部走动式管理，以便及时发现、处理各种可能引起火灾爆炸事故的不安全因素。

10）编制装置应急事故处理预案和应急操作卡，经常性地进行反事故演习和消防演习，在检验应急预案科学性、适用性、可操作性的同时，提高基层员工处理突发事件的能力。

11）定期完善培训需求矩阵，做实做细技术培训工作，切实提高员工的操作技能。

12）保证装置的三级防控系统完好备用，随时能够投入使用。

13）严格装置在运期间，动火、受限空间、临时用电等临时作业的管理，严格临时作业的上报、审批，各部门按照职责分工，履行职责。推行三级监督和三级安全监护模式。三级监督即“上下午巡回、全覆盖的厂级监督，不间断、走动式的车间级监督，全程跟踪的班组级监督”的监督体系。三级安全监护即“一般作业的‘1+1’监护，危险作业的‘车间管理人员旁站’监护，特殊作业的‘两级管理干部跟班作业’监护”三级安全监护模式。保证施工作业安全。

6、结语

为提高我国乙烯装置的竞争力，要继续坚持乙烯原料轻质化、优质化，使乙烯原料商品化，加大科技进步力度，加速技术改造进度，适应乙烯原料轻质化、优质化，优化炼油加工流程，为乙烯原料轻质化、优质化创造条件。必须综合利用乙烯联产、副产化学品资源，进一步提高乙烯装置的综合效益。

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