一起工艺因素诱发的管道爆炸事故的分析
覃素贤
(靖远煤业集团刘化公司,甘肃 永靖 731603)
[摘 要] 简介某气头合成氨企业一起工艺管道(甲烷化换热器壳程出口至中变换热器管程入口间管道)爆炸事故,从管道的使用、安装、检验检测等方面入手进行原因分析,认为是工艺操作方面的失误等诱发了此次事故,并强调必须加强设备管理和规范工艺操作,实行全员、全过程、全寿命周期的管理,确保化工生产的安全、可靠。
[关键词] 合成氨装置;管道爆炸; 原因分析;工艺因素;设备管理
[中图分类号] TQ 113.26+4 [文献标志码] B [文章编号]1004-9932(2017)
1 工艺流程简介
某合成氨企业采用天然气直烧制H2和CO气体。即以天然气、O2为原料,在不高于3.24 MPa压力、1 350 ℃温度条件下完成部分氧化反应,生成以(CO+H2)为主的转化气,转化气经洗涤、分离进入中温变换系统完成变换反应,之后中变气送净化系统一次碱洗脱碳、低温变换以及二次碱洗脱碳,得到的工艺气经苯菲尔法脱碳系统脱除其中的CO2后,再经过甲烷化反应,使气体中的(CO+CO2)含量降至20×10-6以下,产出满足生产所需纯度的H2;为便于氨的合成,H2在从造气车间送出之前,事先在甲烷化炉前配给一定量的高纯度N2,形成氢氮混合气体(H2︰N2=3︰1,摩尔比)后送氨合成压缩机,至一定压力后进入合成塔内进行氨的合成反应。
2 事故过程及事故管道概况
净化系统工艺流程见图1。在图1所示的工艺系统中,二次碱洗分离后的气体(简称二次气)经配氮后送甲烷化换热器、中变换热器,提高气体的温度后,再送入甲烷化炉内完成甲烷化反应,进一步降低气体中CO、CO2的含量,预防氨合成催化剂中毒。2013年2月,由于前工序空分车间出现设备故障,导致配给的高纯N2中混入了空气,在系统内发生剧烈的化学反应,诱发甲烷化换热器壳程出口至中变换热器管程入口间管道发生爆炸,产生了巨大的破坏。事故现场查验检查发现,管道第一断裂点在弯头环焊缝,开裂后瞬间发生爆炸,将直管段管壁撕裂,将圆形管壁冲击成板状,断裂后管道已发生严重变形,将附近的水泥管墩直接打断,造成全系统停车,所幸没有造成人员伤亡。
此段管道为DN250管(φ273 mm×8 mm),材质15CrMo,设计压力3.0 MPa,操作压力2.55 MPa;介质为H2 66%、N2 33%、(CO+CO2)≤20×10-6;设计温度300 ℃,操作温度280 ℃。该管道属GC2级压力管道,于1989年1月进行安装并投用,在使用过程中未发生过泄漏等问题。
3 爆炸原因分析
压力管道作为一种广泛使用的特种设备,因安装质量问题、运行管理不善、工艺操作失误、压力与温度波动等因素,容易引起泄漏、爆炸等灾害性事故的发生。为查找此次管道爆炸事故的原因,进行了以下检测检验。
3.1 断口宏观检查
断口宏观检查呈现以下特点:断口呈暗灰色纤维状,断口不平齐,与主应力方向呈45°角(管壁开裂时,其破裂面常与半径方向呈一角度,裂口为斜断的);断口处管壁没有发现明显变薄现象,厚度在7.78~8.55 mm之间,满足设计要求;管道爆炸后无碎片飞出,只是裂开一个口,断面呈切断型撕裂状,有明显的位移现象;断裂处弯头焊缝内部存在严重的连续的未焊透、夹渣等焊接缺陷。
更多内容详见《中氮肥》2017年第1期