常减压蒸馏装置的火灾危险性分析及预防措施

　　常减压蒸馏是目前石油化工企业必不可少的第一道工序，潜在极大的火灾爆炸危险性。本文根据常减压蒸馏工艺及其设备分析了其生产过程中存在的危险因素和条件，总结了火灾爆炸的预防措施与技术。

　　常减压蒸馏是目前石油化工企业必不可少的第一道工序，通过常减压蒸馏可从原油中直接得到各种燃料，润滑油馏分及裂化原料。然而，蒸馏过程火灾爆炸危险性、危害性较大，一旦发生火灾，火热迅速扩大，扑救困难，损失严重。生产中必须十分强调防火安全。

　　1 简要工艺流程

　　石油是一个多组分的复杂混合物，根据组分沸点的差别，可用蒸馏方法对其各组分进行分离而得到产品。这种生产过程可分为电脱盐初馏、常压和减压蒸馏三部分，工艺流程如图1。原油经换热至90～120℃，进入电脱盐脱水器，在高压电场作用下，使混悬在原油中的水、盐与原油分层后除去；再进一步换热至220～250℃进入初馏塔分出小于130℃的馏分；初馏塔底的拨顶原油经常压加热炉加热到360～370℃，进入常压分馏塔蒸馏，其各侧线馏出油再进入汽提塔用过热水蒸气进行汽提，以保证侧线馏分油质量；常压塔底重油经减压加热炉加热到410℃进入减压塔进行减压蒸馏，产品作裂化原料及用于燃料等。

图1 蒸馏工艺流程图

　　2 常减压蒸馏装置的火灾爆炸危险性分析

　　2.1 原料和产品具有火灾爆炸危险性

　　石油炼制蒸馏过程中的原料、中间体及产品绝大多数属于火灾危险物品，其中原油和轻质油品易燃、易爆、易蒸发，并有可燃爆的瓦斯气，遇火源即会爆炸。

　　2.2 电脱盐脱水具有危险

　　在电脱盐脱水过程中，有高温热油，使用高电压（15kV～35kV）电场的电气装置，如果脱盐脱水罐内未充满原油或存在有空气就启动高压电源；或者高压电器绝缘不良或电场强度超过2kV/cm使绝缘击穿，会导致爆炸火灾。

　　2.3 容易形成爆炸性气体混合物

　　蒸馏过程中，由于处于沸腾状态，体系内始终呈现气－液共存状态，若因设备破裂或操作失误，使物料外泄或吸入空气，或由于冷凝、冷却不足，使大量蒸气经贮槽等部位逸出，均可形成爆炸性气体混合物，遇点火源就会发生容器内或外的爆炸燃烧。例如，某炼油厂减压塔在停工检修前，由于消除真空过快，塔内油气很浓，温度很高，空气由放空阀大量吸入，导致爆炸事故，塔内有14层塔板被炸坏脱落。

　　2.4 容易发生自燃

　　原油和石油馏分的自燃点较低，如汽油为255～390℃，柴油为350～380℃，原油为350℃左右，而蒸馏装置内的油品温度在220～395℃之间，如果这些油品在生产装置内某个部位渗漏出来，均已达到与接近油品的自燃点而引发自燃。

　　2.5 蒸馏操作过程复杂危险

　　蒸馏操作是一种复杂的过程，精馏塔的辅助设备多，如进料泵、加热的再沸器、气相冷凝冷却器、回流管和受液槽以及侧线出料（包括多个侧线出料）、顶出料、底出料系统等，蒸馏过程某一指标或某一环节出现偏差，都会干扰整个蒸馏系统的平衡，导致事故发生。

　　例如，蒸馏控制温度过高，易出现超压爆炸、泛液、冲料、过热分解及自燃的危险，甚至使操作失控而引起爆炸；若温度过低，则有淹塔的危险。加料量超负荷，对于釜式蒸馏，可造成沸溢性火灾；对于塔式蒸馏，则可使气化量增大，使未冷凝的蒸气进入受液槽，导致槽体超压爆炸。操作中回流量增大，不但会降低体系内的操作温度，而且容易出现淹塔以至操作失控。蒸馏设备的出口管道被凝结、堵塞，会造成设备内压力升高，发生爆炸火灾。高温的蒸馏设备内，若冷水或其他低沸点物质进入，瞬间会大量气化，因内压骤升而出现爆炸火灾。某石油化工厂蒸馏釜内油的粘度不合格，为了调整油粘度，直接加入了未进行切水和检查的蜡油于油温为280℃的蒸馏釜内，造成水气膨胀，釜内压力急剧上升，导致12m3容积的蒸馏釜爆炸，造成3人死亡、13人受伤的重大事故。

　　2.6 加热系统具有危险

　　加热炉，特别是减压加热炉，其原料组分重，炉出口温度高，如果各路进料不均匀，炉管内易结焦，造成局部过热，严重时还会在塔内形成焦块，堵塞抽出管线从而引起冲塔事故。

　　加热炉都为管式明火加热炉，炉管因长期使用，氧化剥蚀，管壁变薄，易导致炉管破裂发生漏油起火。

　　在未关掉气源与燃料油阀时进行点火，易造成回火或炉膛爆炸，管道拉断，油品物料喷出，随即引起火灾事故。

　　2.7 设备、管线易遭受破坏

　　设备、管线等在长时间的反复加压与物料高速流动、摩擦过程中，金属壳体材料易出现金属疲劳。高温条件下操作引起温差应力破坏，高温蠕变破裂。高大的塔器和管道易遭受外力如振动、风力、地基下沉和外加载荷等附加应力的作用而发生变形裂缝。处理含腐蚀性介质物料如石油蒸馏中原油含硫量较高，加工过程中生成酸性含硫化合物，具有较强的腐蚀性，在减压塔底泵出口高温管线、常压塔顶油气挥发线、空冷器的气、液相变等部位，易发生腐蚀穿孔，壁厚减薄，进而失去承载能力或发生泄漏，酿成火灾。

　　2.8 工艺中存在的引火源

　　装置中多采用管式加热炉，用油和燃气进行明火加热，为了满足油料的蒸馏要求，加热炉炉膛温度需要很高，加热炉易成为可燃物料的引火源。

　　常压蒸馏装置用电较多，有配电室，大量的电机、电线、开关、灯具，有些设备上还有变压器。其中有不防爆或达不到防爆要求的，产生了电火花或发生短路就可能形成引火源。

　　油料在管道内高速流动会产生静电且易积聚，最高静电电压可达万伏以上，若静电得不到及时导除，就可能放电产生电火花。雷雨时，蒸馏塔顶部如有可燃气体排出，可能造成雷击起火。

　　装置内的管道、设备都是金属的，抢修、检修都离不开电气焊等明火作业，如违章动火易引发事故。

　　3 防火防爆技术措施

　　3.1 防止形成爆炸性混合物

　　电脱盐脱水器开工时应排净罐内空气，充满油后再通高压电，以免电火花引起罐内油气和空气的混合物爆炸。高压电器应经常检查、维修，发现绝缘不良或电场强度超高时应停止使用，防止产生电火花。

　　蒸馏系统应严格进行气密性和耐压试验检查，保证其密闭。

　　减压蒸馏正常生产时，与塔相连的法兰、放空阀应严密，防止空气吸入塔内形成爆炸性气体。蒸馏完毕后要注意正确消除真空，当塔内温度冷却到200℃以下时，方可缓慢消除塔内真空度。

　　3.2 严格按照规程安全操作

　　蒸馏操作中，不但要注意对温度、压力、进料量、回流量等操作参数严格控制，而且要注意它们之间的相互制约和相互影响，应尽量使用自动操作与控制系统，以减少人为操作的失误。

　　通蒸汽加热时，气门开启度要适宜，防止因开得过大，使物料急剧蒸发，大量蒸汽排不出去而使压力增高，引起设备爆裂。操作中要时刻注意保持蒸馏系统的通畅，防止进出管道堵塞，压力升高，造成危险。避免低沸物和水进入高温蒸馏系统，高温蒸馏系统开车前必须将塔及附属设备内的冷凝水放尽，以防其突然接触高温物料，发生瞬间汽化增压而导致喷料或爆炸。

　　冷凝－冷却器中的冷却剂或冷冻盐水不能中断，防止高温蒸气使后续设备内温度增高，或逸出设备遇火源而引起火灾爆炸事故。

　　3.3 保证加热炉安全

　　加热炉是采用明火对管内原料进行加热，生产中应使各路进料均匀，避免局部过热。炉用燃油、瓦斯的压力和流量要控制平稳，加热炉的出口温度必须严格控制。减压加热炉的炉管在生产中应注入适量的蒸汽，以免炉管结焦。如果发现火苗扑炉管及炉管晃动、鼓泡、漏油等，应及时处理。

　　每次点火前，必须用氮气或蒸汽置换燃料管线内的空气，至含氧量降低到0.2％～1％为止，以防点火时发生回火，并再向炉膛内吹扫10～15min，驱净可燃气体。点炉时必须先点火，后开燃油燃气阀。在炉膛内应设置可燃气体浓度检测报警装置和自动安全点火控制装置。

　　3.4 采取防腐措施

　　蒸馏设备和管道在材质和设计上应符合安全生产要求，可采用合理的流速和必要的腐蚀裕度，避免在转油线上出现90℃急转弯头，选择合适的耐腐蚀材料、涂料和耐磨衬里；采取阳极保护和阴极保护；采取工艺防腐措施，如含硫物料在进入蒸馏设备之前要进行除硫处理，使用中和剂和缓蚀剂等。

　　3.5 加强装置的检查维护

　　发现设备破损，应及时修复。定期更换仪器、仪表、设备容器、管线等，坚决杜绝设备带病运转，超期服役和超负荷运行。

　　加热炉必须加强维修，每次检修必须对管壁测厚，清炉除焦。炉龄老、管子剥蚀严重的，应予更新。

　　3.6 设置安全装置和灭火设施

　　脱盐脱水罐应装设停电、停泵、漏油报警装置，并注意检查其使用状况。

　　蒸馏设备应具有完备的温度、压力、流量仪表装置。减压蒸馏的真空泵应装有单向阀，防止突然停车时空气流入设备内。加压蒸馏设备应设置安全泄放装置。加热炉应设防爆门，以便发生爆炸时能及时泄压。系统应附设紧急放空管等安全装置，在出现事故时能保证迅速排放掉反应器内物料，防止发生爆炸事故。系统的排气管应通至厂房外，管上应安装阻火器，大型石化企业中的排放管应通向火炬装置。

　　常减压蒸馏装置电气设备必须防爆，并有良好的接地。在装置区、罐区应设置固定式可燃气体泄漏监测报警器以便及时发现火情。

　　加热炉、蒸馏塔、汽提塔以及轻重油泵房内应设有蒸汽灭火设施，装置内设泡沫灭火系统，其控制阀应设在便于操作的地方，保证装置一旦出现火情能迅速、及时的控制其蔓延扩大。

　　3.7 强化防火安全管理

　　制定健全的防火安全生产规章制度、责任制度，用电、用火制度，以及有效而完善的应急事故处理规程。建立与制定强有力的防火安全监督、巡检、制度，及时查出事故隐患，控制不安全因素。