石油化工项目中氢气爆炸的预防控制

2021-01-08易华中海油惠州石化有限公司广东惠州516086

化工管理 2021年6期

易华(中海油惠州石化有限公司，广东惠州 516086)

0 引言

氢气是在石油化工生产过程中常用的工业气体，尤其是氢气制取过程中，氢气含量较多，但是设备在运营过程中，容易发生危险，尤其是在加氢过程中，氢气与其他物质发生反应的过程中，若反应生成的气体泄漏，遇到明火或者火花等条件，会导致严重地事故发生。氢气不仅仅在石油化工领域中发挥着重要的作用，在其他领域中也大放异彩，所以做好氢气爆炸预防工作意义重大。

1 氢气的燃爆的原因探析

1.1 氢气的性质

氢气具有可燃性，且不具有明显的区别特性，作为无色无味的气体，其安全性较低。在工业中氢气常常作为还原剂被使用。现在的氢气制备主要来源于天然气或者水煤气，虽然电解水也可以制备氢气，但是由于耗能较高，在工业中未被广泛使用。

在石油化工项目中，氢气广泛地应用于裂化反应中，同时应用于制备氨气。虽然氢气本身无毒，在常温状态下状态稳定，但是化学反应条件发生变化时，氢气的性质会发生较大的改变。氢气在空气中的燃烧极限5%～75%(体积)，在燃烧过程中容易发生爆炸，其爆炸极限是4%～75.6%。

1.2 氢气爆炸的原因

氢气发生爆炸的首要条件就是由于氢气不纯燃烧时产生的爆炸事故，氢气不纯并不说明氢气为100%的纯净物，而是以爆炸极限为危险范围体积进行框定，低于或者超过该体积，氢气即使遇到明火也并不会爆炸。所以简单来说防止石油化工项目中的氢气爆炸应当从这两个方向入手。

2 氢气爆炸事故案例分析

在石油化工项目中，意外事故总是防不胜防，但是只有科学地分析事故案例，从事故发生的根本原因入手，才能够避免悲剧的发生。1991年11月1日，锦州石油化工公司违章开泵，造成罐体爆炸，一人重伤多人轻伤事件，其直接原因是高压氢气反串进入低压脱氧水罐，造成爆炸。2003年乌鲁木齐石油化工公司因炉膛取样时违章操作造成1人死亡。在这里，笔者就2005年10月18日某石油化工公司的氢气闪爆事故简要概述，并分析背后的原因，提出相应的措施。

爆炸发生的位置是2#硫酸干燥塔，前期对塔内的浓硫酸进行排出并注水清洗后，在翌日进行水焊操作时，由于前一日浓硫酸经水冲洗后，形成的稀硫酸与塔内的碳钢发生反应，同时生成的氢气与操作工人进行操作时的明火发生反应，发生闪爆，最终造成了生命财产损失。从该典型事故中我们可以看到作业组和技术组两者的业务素质较低，前者未在操作前对塔内的可燃气体进行取样分析，后者化工经验不足，面对稀硫酸和塔壁碳钢发生的反应预料不足。

综合上述几个典型案例可以总结出发生爆炸事故的原因：(1)操作人员对规章制度的漠视；(2)技术人员化工经验不足；(3)管理人员管理制度不完善。所以我们应从这三个方面入手，更加深入地分析石油化工的氢气爆炸预防措施。除此之外，笔者还从氢气爆炸的条件进行分析预防。

3 氢气爆炸的预防措施

3.1 加强管理、完善制度

根据我国近些年来的爆炸案例，我们可以看出所有的案例都有一个共同点，那就是存在违章操作或是检查不及时的现象。1995年催化器检修并未全部进行检修，没有动火检修分馏塔稳定系统，翻盲-201过程中，空气进入油气线中，油气线内结焦过多，造成爆炸。所以在氢气防爆的措施中，首先应当从根本入手，企业对人员的制度约束能够极大程度上提高操作人员的化工素养，例如1993年吉化集团经警在汽油罐区吸烟，导致事故直接发生。所以企业应当加强管理，举例说明，加强职工的防火教育安全，对不同岗位的人员进行不同的岗位培训，制定不同的制度，因岗而异。

3.2 增强技术人员的化工素养

近些年的基层人员操作失误导致的事故也不在少数，多数并非基层技术人员的化工理念不到位，而是过多地依赖自己的操作经验，违章指挥，违章操作，造成事故。所以在企业的管理过程中，应当加强技术人员的化工素质，严格根据工艺的操作流程进行操作，按照要求进行操作。

3.3 控制氢气爆炸条件

3.3.1 控制氢气爆炸极限在安全范围内

从发生爆炸的案例中我们可以得出，氢气爆炸一般是因为形成气体混合物或者氢气泄漏遇到明火造成爆炸。所以首先我们需要防止氢气设备或者其他设施中产生混合气体。首先我们可以在引入氢气前，进行对管道内部的气体进行采样分析，若不合格可以采用注水排气法进行置换(注水排气法利用氢气不溶于水的性质)或使用惰性气体置换，直到氢含量符合标准。

再者，防止氢气泄漏和杜绝化学反应生成氢气泄漏导致爆炸事件。首先提升设备的安全性能，金属管道应当提升密封性能，尤其是管道与管道的连接处，焊接时要杜绝焊接渣滓残留管道中。同时设备要定期检测，防止因为其他介质互渗产生危险。再者，对管道内部的易泄漏点进行重点防控，发现问题要及时维护修理。

除此之外，我们可以从设备的制作标准入手，严格按照管道的设计标准进行组装。标准规范是保证石油化工项目顺利实行的基础，氢气管道在制造时按照规定制作，同时检验的时候注意严格根据国家标准进行查验。

对于上述案例中提及过的因为压力过大造成的罐体爆炸事故，首先设置压力检测仪表，方便及时地观测和预警。在装备压力检测器时，可以选择具有报警和电子连锁功能的装置，再发现异常时及时地切断联系，防止因为反应不及时导致危险事故的发生。

为了保证氢气积聚的爆炸极限在安全范围内，我们可以从以下三个方面进行防范：(1)氢气泄放管道的安全措施，氢气在泄放时混入其他的气体，比如水蒸气和氮气，将体积浓度保持在安全范围内，但是我们的稀释管道要专门设置，不能够在氢气管道中直接稀释；(2)高空排放氢气，在空气中氢气的浓度处在30%就能被微弱的火星引燃。我国排放流量大的氢气一般都采用高空排放的方法，因为这样的方法结构简单，能够保证成本低廉的基础上，在保护环境的前提下最大程度地以最小的成本获取最高的经济利润。高空排放氢气主要利用快速扩散性能，氢气在温度较低的时候排入空气中能够快速地扩散。但是这样容易形成氢气云团对周围的设施有一定的危害作用；(3)氢气设备应当在通风条件良好的场地，管道布置在通风的地方有利于防止氢气的积聚，在通气场所中也要设置氢气检测器，同时也要使用机械联锁启动事故风机。

3.3.2 控制氢气条件

除了要控制氢气的浓度，还应当控制反应条件。石油化工场所应当防止明火，这些场所应当重点防范火灾。首先应当保证消防设施的完好，消防设施是灾难发生的第一防线，石油化工企业应当对厂区的消防设施定期检测，保证消防设施能够正常运转。在发现故障时及时排除故障，同时加强演练，保证在警情发生时及时地使用设施进行抢救。

我们也要注意做好防范自然天气条件下出现的火花，比如防雷、电器管理工作等，尤其在石油化工企业的重点区域，更应当加强对电器设备的绝缘工作。

在日常工作，企业需要做好管理运营，厂区需要使用防爆电器，根据规章制度进行接线电路，技术人员持证工作并定期进行培训。石油化工项目的设备在使用年限前需要重视“跑冒滴漏”。设备随着使用时间的增加往往会导致线路老化，安全设备出现故障时要做到及时发现及时更换。

除了明火和雷击火花之外，静电火花也应当进行重点预防。所以厂区更应当在有氢气场所的出入口处导除静电，并发放防静电服给操作人员，防止因为操作人员在操作过程中产生静电导致爆炸事故。在设备运行阶段，严格规定操作人员的行为规范。首先严禁敲击，避免产生火花；其次操作人员在操作时严禁穿钉鞋避免撞击火花，在进行检修时要使用防爆电气设备。