氯碱尾气氢气提纯开车应急处理预案剖析.docx
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氯碱尾气氢气提纯开车应急处理预案剖析
四川亚连科技有限责任公司
E1116项目开车过程事故应急处理预案
1编制目的
我公司从事甲醇裂解制氢、天然气转化、煤制氢、氯碱尾气氢气提纯等技术的转让、工程设计和开车服务等业务。
在开车服务过程中,可能会因种种原因遇到各类生产安全事故,为提高服务对象处理生产突发安全事故的应急能力,推进开车服务的科学化、制度化建设,保障服务对象的职工以及我公司技术服务人员的生命和财产安全,维护社会稳定,制定本应急处理预案。
本开车过程事故应急处理预案可作为服务对象后期编制企业事故应急救援预案的参考资料。
需说明的是由于本公司提供的只是开车技术服务,对于应急过程中应急处理组织机构、人员、器材、应急救援准备(包括应急救援预案的上报、与协同单位(医院、消防队、公安机关、周边单位等)的联动准备等)的筹备工作仍由服务对象自己负责。
2危险有害因素辨识与分析
2.1氯碱尾气氢气提纯工艺装置涉及的危险化学品及其危害特性
氯碱尾气氢气提纯生产工艺流程中涉及的主要危险有害物料是氢气(体积比约99.5%)(注:
其他危险有害物质还有一氧化碳(1ppm)和甲烷(1ppm),考虑到这两种气体在原料气中的含量太低,而且也远达不到有毒气体的中毒浓度。
因此,在后面的分析中只考虑氢气的危害特性)。
氢气属于易燃、易爆气体。
本项目涉及的危险化学品主要特性见表2-1。
表2-1危险化学品主要特性一览表
序号
物料名称
用途
理化特性
燃爆危险性
毒害性
接触限值mg/m3
1
氢气
产品
无色无臭气体。
闪点(℃):
<-50;
爆炸上限(%):
74.1;
爆炸下限(%):
4.1;
引燃温度(℃):
400;
最小点火能(mj):
0.019;
相对密度(空气=1):
0.07。
第2.1类易燃气体。
与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
气体比空气轻,在室内使用和储存时,漏气上升滞留屋顶不易排出,遇火星会引起爆炸。
与氟、氯等能发生剧烈的化学反应。
在很高的浓度时,由于正常氧分压的降低造成窒息;在很高的分压下,可出现麻醉作用。
中国MAC(mg/m3)未制定标准;
前苏联MAC(mg/m3)未制定标准;
美国TWA:
ACGIH窒息性气体;
TLV-STEL:
未制定标准。
以上危险化学品的详细理化特性见下列技术说明书。
表2-2氢气
标识
中文名:
氢;氢气
英文名:
Hydrogen
分子式:
H2
相对分子质量:
2.01
CAS号:
133-74-0
危险性类别:
第2.1类易燃气体
化学类别:
非金属单质
主要组成与性状
主要成分:
工业级≥98.0%,高纯≥99.999%
外观与性状:
无色无臭气体。
主要用途:
用于合成氨和甲醇等,石油精制,有机物氢化及作火箭燃料。
健康危害
侵入途径:
吸入
健康危害:
在很高的浓度时,由于正常氧分压的降低造成窒息;在很高的分压下,可出现麻醉作用。
急救措施
皮肤接触:
/
吸入:
迅速脱离现场至空气新鲜处。
保持呼吸道通畅。
呼吸困难时给输氧。
呼吸停止时,立即进行人工呼吸。
就医。
眼睛接触:
/
食入:
/
燃爆特性与消防
燃烧性:
易燃
闪点(℃):
<-50
爆炸上限(%):
74.1
爆炸下限(%):
4.1
引燃温度(℃):
400
最小点火能(mj):
0.019
最大爆炸压力(Mpa):
0.720
危险特性:
与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
气体比空气轻,在室内使用和储存时,漏气上升滞留屋顶不易排出,遇火星会引起爆炸。
与氟、氯等能发生剧烈的化学反应。
灭火方法:
切断气源。
若不能立即切断气源,则不允许熄灭正在燃烧的气体。
喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。
雾状水、二氧化碳。
泄漏应急处理:
迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并隔离直至气体散尽,切断火源。
建议应急处理人员戴自给式呼吸器,穿一般消防防护服。
切断气源,抽排(室内)或强力通风(室外)。
如有可能,将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。
漏气容器不能再用,且要经过技术处理以清除可能剩下的气体。
个人防护措施
呼吸系统防护:
高浓度环境中,佩带供气式呼吸器或自给式呼吸器。
眼睛防护:
一般不需特殊防护。
身体防护:
穿工作服。
手防护:
一般不需特殊防护。
其它:
工作现场严禁吸烟。
避免高浓度吸入。
进入罐或其它高浓度区作业,须有人监护。
理化性质
熔点(℃):
-259.2
沸点(℃):
-252.8
相对密度(水=1):
0.07/-252℃
相对密度(空气=1):
0.07
饱和蒸气压(kpa):
13.33/-257.9℃
辛醇/水分配系数的对数值:
燃烧热(KJ/mol):
241
临界温度(℃):
-240
临界压力(Mpa):
1.3
溶解性:
不溶于水,不溶于乙醇、乙醚。
2.2生产工艺过程危险有害因素分析
根据本项目中间产品和成品种类少,生产工艺流程简单。
本生产工艺的特点是物料易燃、易爆,操作压力较高。
主要危险物质是氢气,氢气为易燃易爆气体,一旦造成泄漏,与空气混合极易形成爆炸性混合气体,遇火源、静电火花或高热有发生燃烧爆炸的危险。
部分设备的最高操作压力在0.7MPa左右,运行时对设备压力控制不当可能导致部分容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。
本节小结:
通过以上辨识,工艺过程的主要危险有害因素是火灾、爆炸。
2.3设备的危险有害因素辨识
2.3.1工艺设备危险有害因素分析
本项目连续性要求高,氢气与空气混合达到爆炸极限,遇火发生燃烧爆炸;工艺设备和管道在压力较高的工况下连续运行,存在各种危险因素,一旦发生事故会产生泄漏,甚至会造成火灾、爆炸。
发生的原因有以下因素:
1、操作压力、温度和物料的流量超过设备设计压力、温度和处理能力,因超温超压而引起爆炸;
2、开车时没有用氮气置换空气,易燃易爆物料与空气混合,在爆炸极限之间操作;开车准备期间,设备内部物料未清除和置换干净,且没有与其它相关设备隔断,没有进行有毒有害和易燃气体浓度检测及办理动火手续,管理失控,违章操作等都会引起中毒、火灾、爆炸的发生;
3、密封性能不可靠,紧固不均匀产生泄漏;真空设备密封性能不可靠,空气进入设备内与物料混合达到爆炸极限;
4、安全附件或安全防护联锁装置未设置、不配套、不齐全或已失效;
5、监控显示系统不齐全、信息错误或失效,联锁保护、超限报警、故障报警、状态异常报警不全或出现故障,未设有紧急停车的装置;
6、设备、管线没有采取防静电接地措施,没有进行检测或静电接地失效,有可能导致静电积聚而发生事故;
7、防雷系统缺失。
2.3.2.1静设备
1、塔类设备
本公司氯碱尾气氢气提纯生产工艺中的塔类为吸附塔,塔类设备内的主要介质是氢气(体积比约为99.5%以上)。
如果设备产生泄漏,氢气与空气混合达到爆炸极限,遇到火源发生火灾和爆炸。
虽然塔内结构简单,组件较少,机械故障不多,但塔内污染、腐蚀和泄漏故障是必须引起注意的问题,特别是在开车运行过程中发现故障需要进行检修时,在进塔作业前未作置换或置换不彻底,方法不正确,没有进行有毒有害气体检测及违章动火等都会引起火灾爆炸的发生。
根据目前塔类设备火灾爆炸事故的统计,大部分事故是检修期间,管理不善,违章动火而引起的。
如1997年1月5日,辽宁省抚顺市顺城豪特精细化工厂在清洗精馏塔前未作置换处理,未作塔内可燃性气体气体取样分析,致使作业人员在清洗塔时因化纤服装产生静电火花,与塔内可燃性气体相遇而发生爆炸,将清洗作业人员从塔内崩出致死。
吸附塔、气体储罐、反应器等设备由于制造缺陷、操作不当、管理不善等原因有可能发生物理爆炸,吸附塔破裂时,内部的气体迅速泄出,同时瞬间膨胀并以很高的速度释放出内在的能量。
容器破裂爆炸的类型分为四类。
(1)延性破裂:
延性破裂是压力容器在压力作用下器壁上产生的应力超出了材料的强度极限,而发生的一种破坏形式。
其原因主要是超压使用或维护不良,以致器壁减薄所致。
(2)疲劳破裂:
压力容器的疲劳破裂就是容器在反复加压和卸压过程中,壳体材料长期受到交变负荷的作用出现金属疲劳产生的破裂。
其原因主要是容器的某些部位存在应力集中,应力周期性的变化。
(3)腐蚀破裂:
容器受到介质的腐蚀而产生的一种破裂。
其主要原因是容器长期存在于腐蚀性的作业环境中或选用不当的材质。
(4)蠕变破裂:
在高、低温下工作的容器,受到应力的作用,壳体会由于长期处于高、低温作用而产生缓慢、连续的塑性变形,从而引起蠕变破裂。
其主要原因是:
选材不当;结构不合理,使部件的局部区域产生过热或过冷;制造时材料组织改变,抗蠕变性能降低;操作不当,维护不当致使容器部件局部过热或过冷。
2、储存类设备
本项目储存类设备主要是氢气缓冲罐等,主要危险有害因素有:
(1)密封性能不好,连接处法兰螺栓强度不符合要求、紧固不均匀产生泄漏、垫片被冲破;
(2)安全附件或安全防护连锁装置不配套、不齐全或失效,未按规定定期校检;监控显示系统不齐全、信息错误或失效;
(3)设备腐蚀,包括大气腐蚀和应力腐蚀,壁厚减薄,承压能力下降;
(4)母材或焊接接头焊接质量差或热处理效果不好等,可能会产生延迟裂纹;管道设计和安装没有考虑应力补偿、管道固定不当、振动过大引起法兰接口松动;
(5)压力容器及其安全附件没有按要求定期进行内外部检验;
(6)管线没有采取防静电接地措施或静电接地失效,有可能导致静电积聚而发生事故;
(7)开车前未置换到位、清洗干净;
(8)违章作业、雷击或人为破坏。
2.3.2.2传动设备
机泵类设备:
如果机器在运行过程中出现故障或超压,将影响整个系统的正常和安全运行,可能会出现整个系统瘫痪,发生意外事故,甚至会引起人身伤害、火灾和爆炸事故。
1、违章操作或使用不当;
2、机器润滑动系统管道破裂,润滑油处于雾化状态,遇明火发生火灾,此情况一般出现在安装或检修期间进行润滑系统油循环作业;
3、管道与机器接口安装时强力配管,力量传递到机器上,使机器的安装精度发生变化;
4、运动部件如果没有防护装置(如罩、网等)或操作人员随意打开防护装置,极易对人身造成机械伤害;
5、易损或易出现故障传动机构安装有易(快)开式的防护罩,如果没有联锁(由电气开关组成的闭锁/开锁装置)装置,在检查、检修时极易因人员的误操作导致设备异常启动,从而造成人身伤害事故;
6、轴承润滑不良,温度太高,轴承被烧毁;机械密封(或填料密封)泄漏。
7、泵类设备重大事故主要指泵轴弯曲、泵轴扭断、烧坏断裂,轴承、轴瓦严重磨损,轴封严重泄漏及其他零部件损坏,泵电机烧坏有可能引起燃烧爆炸事故,或引起灼伤事故。
8、在试车过程中,对运转机泵设备进行维修可能导致高温物料喷出,烫伤维修人员。
2.3.2压力管道危险有害因素辨识
1、该项目的压力管道,若生产中操作不当,或压力管道本身有缺陷,可能引起高压系统的泄漏,导致火灾、爆炸事故。
造成压力管道事故的因素有:
压力管道超过操作压力运行;安全附件没有按规程进行定期检验和整定,系统上的安全阀没有进行起跳检查;
2、压力管道因被腐蚀,管壁减薄,强度下降;管道设计和安装没有考虑应力补偿;管道与设备配管碰接时,强力配管,管道力量传递到设备上;管道固定不当、振动过大等;
3、误操作,安全附件,如安全阀、爆破板、水位计或自动给水装置不全或失灵;
4、管线上的连接部位密封处泄漏或系统操作压力过高;
5、管线没有采取防静电接地措施或静电接地失效,有可能导致静电积聚而发生事故。
2.3.3电气控制系统危险有害因素辨识
本项目工艺简单,但是在吸附塔这段的阀门切换较为频繁,所以对电气系统的可靠性要求非常高。
如果电气系统控制失误或发生故障,或存在安全隐患(如程控阀门开启错误,可能导致吸附塔内气体串气,设备压力异常等),将导致整个装置的停产,造成严重的经济损失,甚至可能导致火灾爆炸的发生。
1、电气设备
电气设备是电气控制系统的关键,如果设备选型不当,质量不过关,一旦发生故障,电力系统全部瘫痪,其危险、有害产生的因素如下:
(1)周围环境有电气火花引燃源;
(2)触电保护、漏电保护、短路保护、过载保护、绝缘、电气隔离、屏护、电气安全距离等不可靠;
(3)设备的自动控制系统故障。
(4)停电:
因电力系统故障或人员误操作停电,由于工艺装置属连续生产,装置内大部分用电负荷属二级,自动化水平较高,电源突然中断会造成个别设备损坏、产品报废、产量减少,甚至导致生产安全事故。
2、电气火灾
引起电气火灾的主要原因有电气线路过载、短路、接触不良、散热差、线路老化等设备和技术因素,而误操作引起电气火灾亦是其原因之一。
(1)过载:
电机、变压器、电气线路超负荷运行,导致电器绝缘材料过热起火;
(2)短路:
电气线路发生瞬间电流会超过正常电流几十倍,致使电线、电缆温度急剧升高,远远超过线路的允许值,并常有短路电弧发生,而引起电路火灾。
常见短路火灾事故有:
用闸刀直接启动或断开大容量负荷和带负荷熔断器引发相间短路电弧,或违章引起的短路;
(3)接触不良:
导线接头连接不牢或焊接不良(有虚焊等),会使接点电阻升高,导致接点温度过高而引发火灾。
同时由于接点等接触不良,还会接点温度过高而引发火灾。
同时由于接点等接触不良,还会迸发点火引燃可燃物质;
(4)散热差:
电机带散热风叶、散热器等缺陷、受损会导致电气设备热量积累不能及时排出,致使电器设备绝缘材料过热引发火灾;
(5)线路老化:
线路处于恶劣环境中,或使用时间过长,都可导致线路老化,绝缘损坏而发生火灾;电机轴承损坏,转子轴与轴承座摩擦发热,负荷增大,导致电流迅速增大。
(6)防雷系统故障或失效均有可能因雷击引发火灾事故。
(7)铁芯发热:
变压机、电动机等设备的绝缘损坏或长时间过电压,都会引起电动机的铁芯发热,从而易出现过热现象,导致设备使用寿命缩短,甚至设备烧坏,严重时引发火灾和爆炸。
如果电气设备由于以上原因或其他原因过热、产生电火花,并加热周围可燃材料或物体,亦可能引起火灾,如使用在易燃易爆场所,会引起火灾、爆炸事故。
2.4小结
根据本工艺系统涉及的物料、设备、电气系统等方面的特性,本工艺装置存在的危险有害因素总结见下表:
表2-5危险有害因素分类汇总
序号
危险有害因素
存在部位
事故发生的主要原因
1
火灾、爆炸
吸附塔、过滤器及两者之间的连接管道。
1、设备和管道发生泄漏;
2、现场出现点火源(明火、高热、静电火花)。
2
机械伤害
机泵设备
对机泵设备进行检修时,未按操作规程进行。
3
触电
机电设备及控制系统配电柜等
机电设备线路老化,检修人员检修时未按要求穿戴防护用品。
3事故应急处理预案
针对开车调试过程中可能发生的火灾、爆炸主要事故采用以下方案进行应急处理。
成立开车应急处理小组,小组应包括以下几个专业:
应急救援指挥人员、专兼职(义务)消防救援员、操作系统控制人员、救护人员、紧急疏散人员等。
应急救援指挥人员主要负责事故发生后的现场应急处理和救援指挥;专兼职(义务)消防救援队员负责使用灭火器材设施对现场火灾进行控制、扑灭,切断设备的泄漏源,对人员进行抢救;操作系统控制人员主要负责根据指挥的指令远程控制切断相应阀门;救护人员负责对从危险区域抢救出来的人员进行初步救护,等待120急救或将受伤人员送往医院;紧急疏散人员主要负责根据指挥的指令,对周边无关人员进行疏散,并阻止与应急救援无关的人员和车辆进入封锁区域,并为救护车辆和消防车辆清理出行进道路。
应急处理过程中应注意:
1、泄漏区严禁烟火,不允许使用手机等非防爆器材,使用金属器具要轻拿轻放,不允许做敲击等易产生火花的动作。
2、在抢险中应做好防护,穿全棉防静电内衣。
3.1火灾
氢气从设备管道破裂处喷射出来后,由于气流和破裂处(尖锐破裂口、凹凸不平的管壁)摩擦可能直接起火形成喷射火。
1、控制的可燃气体泄漏报警装置发出报警后,要关闭装置区的电源。
第一发现人立即上报事故,应急处理小组组长启动应急预案,拨打119。
2、操作人员到工作区域从远处听声音和观察,如能直接发现泄漏位置,不能立即跑过去堵漏,需用长杆挂上纸片靠近可能发生泄漏的部位,纸片着火,即说明氢气管道泄漏并发生燃烧(氢气燃烧火焰不明显,直接跑过去堵漏可能被烧伤);如不能直接发现泄漏部位,就采用长杆挂纸片的方法进行试验,判断泄漏部位所在。
将取得的情况报告给应急救援小组组长。
3、在进行报警的同时,组织抢险人员清空周边易燃物,安设消防水带,对火焰周边设备喷水冷却。
4、在安全的前提下(遵循“保持正压,防止氢氧混合”的原则),保证燃烧设备、储罐、管道处于正压状态,尽可能多地关闭阀门(远程控制和手动切断),切断氢气供应源。
禁止直接关闭设备、储罐、管道进气阀门切断气源。
抢险人员穿戴好抢险防护装备后在消防水的掩护下进入生产装置区手动切断相关阀门。
5、灭火人员从火焰侧面或后面接近着火点后,可用浸了水的织物覆盖,使其既隔绝空气灭火,又降低温度使火不再复燃。
然后立即进行堵漏。
如果气体压力高,火势大,可适当关小进气阀,使其既降低压力又保持正压。
泄漏的氢气连续不断时,严禁熄灭氢气火焰,即使在扑救周围火势以及冷却过程中不小心把泄漏处的火焰扑灭了,在没有采取堵漏措施的情况下,也必须立即用长点火棒将火点燃,使其恢复稳定燃烧,并使邻近区域用水冷却,直至氢气流可以被覆盖堵漏。
在这种情况下,开始用氮气吹洗,同时渐渐减小氢气流,直至火被熄灭。
6、在灭火的同时,可从泄漏点上游和下游设备和管道充入氮气对系统进行保护。
7、另外,安排紧急疏散人员对周边无关人员(应通知周边的其他单位组织疏散)进行疏散,并阻止与应急救援无关的人员和车辆进入封锁区域,并为救护车辆和消防车辆清理出行进道路。
8、现场如有人着火,应立即进行扑灭,然后进行现场紧急救护(急救方法见第8条),同时联系120或在初步急救后立即送往医院。
9、现场有人被高温蒸汽或高温水喷溅到后,应立刻剪开衣袖、裤袜,然后将湿衣服、裤袜脱去,不要强脱;肢体可浸于清洁冷水中,或用大量流动冷水冲洗降温;不要挑破水泡,创口不要涂抹任何药物,保持清洁;及时送往就近医院。
总之,记住烧烫伤急救五部曲“冲→脱→泡→盖→送”即:
冲(用流动的冷水冲洗烫伤处15-30分钟有除热及止痛效果)→脱(于水中小心脱去衣服)→泡(用冷水浸泡30分钟)→盖(覆盖洁净纱布)→送(立即送医院急救),以减少或避免因烧烫伤之不当处置而造成的伤害。
3.2爆炸
现场发生爆炸事故,不论是设备、容器物理超压爆炸事故还是氢气等可燃气体泄漏后的化学爆炸,都会导致抢救现场可燃、有毒物料弥漫,存在二次爆炸和多次爆炸的危险性,增加事故应急救援的困难。
这需要专业人员才能胜任,在爆炸事故发生后,优先考虑报警和对人员的疏散。
1、控制的可燃气体泄漏报警装置发出报警后,要关闭装置区的电源。
第一发现人立即上报事故,应急处理小组组长启动应急预案,拨打119。
2、应急处理小组应安排疏散人员将危险区域周边人员(应通知周边的其他单位组织疏散)往设备上风向疏散,待指挥明确现场状况后,根据指挥的指令进一步扩大疏散范围。
3、现场操作人员在事故发生后立即切断电源和下游物料出口阀门,然后取捷径退出危险区域。
4、抢险小组到达现场后,首先观察现场人员伤亡、设备受损状况。
利用地形地物作掩护,如爆炸发生时就地卧倒,保护面部;躲藏于低洼处,利用装置、设备、围墙等背火面就地掩护,并装设消防水带往生产装置区持续喷水冷却。
5、发现人员受伤的,根据当时情况救出受伤人员到安全区域,交给救护人员进行现场急救,并拨打120或在初步急救后立即送往医院。
6、指挥人员根据实时情况调整抢险方案和指挥部位置,避免处于生产设备下风向区域。
7、待消防大队到达现场后,将抢险灭火指挥工作交予消防指挥官员,并接受消防指挥官指挥。
现场有人被高温蒸汽或高温水喷溅到后,应立刻剪开衣袖、裤袜,然后将湿衣服、裤袜脱去,不要强脱;肢体可浸于清洁冷水中,或用大量流动冷水冲洗降温;不要挑破水泡,创口不要涂抹任何药物,保持清洁;及时送往就近医院。
总之,记住烧烫伤急救五部曲“冲→脱→泡→盖→送”即:
冲(用流动的冷水冲洗烫伤处15-30分钟有除热及止痛效果)→脱(于水中小心脱去衣服)→泡(用冷水浸泡30分钟)→盖(覆盖洁净纱布)→送(立即送医院急救),以减少或避免因烧烫伤之不当处置而造成的伤害。
4总结
本应急处理预案是从开车过程可能发生的事故的技术处理角度进行编制,不能直接作为企业应急救援预案。
企业如需采用本应急处理预案可将本预案融入企业的应急救援预案。
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