一、液化烴的特性及安全技術監督的重點部位
液化烴類物質都屬于甲類和甲A類火災危險性介質,具有明顯的火災爆炸危險性。液化烴的成分一般包括;甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烯、丁烷以及其他碳氫化合物,還有微量的硫化合物,屬多組分混合物。可以采取常壓下降低溫度或常溫下增加壓力兩種方式儲存。儲存溫度在—196—50℃之間。這種常溫下為氣體的混合氣,沸點很低,自燃點一般在250-480℃不等。常溫、常壓下極易在空氣中形成爆炸性氣體混合物。這種液化烴的爆炸性氣體混合物密度一般比空氣重(甲烷、乙烯除外),泄漏后極易在低洼處積聚。液化烴的點燃能量很低,一般都在0.25mj左右(乙烷為0.25mJ,丙烷為0。26mJ,丁烷為0.25mJ),乙烯的爆炸性氣體混合物的點火能量僅為0.0096mj,很容易被點燃爆炸。壓力下儲存的液化烴減壓或升溫都可以使其汽化,體積可在瞬間增大250—300倍,引起超壓爆炸。
二、事故案例介紹
1968~1997年30年間全世界石油化工行業最大的100起財產損失事故中有43起事故與液化石油氣儲罐區事故有關。其中最大的十起事故全部都屬于因泄漏介質引起的蒸汽云爆炸,十起事故總損失金額高達28億8800萬美元。事實說明,控制好石油、液化石油氣儲罐區的安全生產,是有效的保證國家社會穩定和企業效益的重要環節。
1977年4月3日,卡塔爾烏木塞義德一座約40000m3的精制丙烷罐(—45°F)發生嚴重破裂著火。著火之前,液體丙烷漫過防液堤進入生產裝置區域,引起火災。大火和爆炸同時摧毀了工藝裝置和兩座大型儲罐,燃燒了兩天也沒有得到控制,一直著了8天8夜。
事故損失約1.6749億美元,據悉,該儲罐曾經發生過一次泄漏,蒸汽云團飄移了約150m,而沒有被引爆。本次事故是第二次破裂。
1978年5月30日,美國得克薩斯州的一座石油化工廠發生一起惡性火災爆炸事故。一次不明故障導致輕烴泄漏,遇明火引起儲罐區的火災。不到5min時間,一臺800m3容量的球罐發生爆炸,巨大的爆炸火球把球罐的碎片拋到整個工廠,大約在20min內,6臺球罐和4臺立式儲罐被碎片擊毀或形成沸騰液體膨脹蒸汽爆炸,事故損失約1.122億美元。
1984年11月19日,美國德克薩斯州墨西哥城發生了一起惡性球罐爆炸事故。首次爆炸后形成了約400m直徑的巨大火球,8座巨大的球罐和48座立式儲罐毀于一炬,20余t的碎片飛出1000余m,事故損失約2682萬美元。事故原因是一根DN200的液化石油氣管線突然破裂造成,雖然壓力突然下降幾乎馬上被操作人員發現,但是沒有時間處理,最后釀成災難。
1985年5月19日,意大利菩利奧羅乙烯裝置冷區設備發生故障,在事故處理過程中,發生丙烯泄漏,被點燃(可能是蒸汽管線),火災迅速擴展到整個裝置,并蔓延到80m外的儲罐區,釀成一臺丙烷儲罐爆炸,碎片飛出400余m,所幸沒有擊中氣柜;另外的兩臺丙烯儲罐搖搖晃晃,一臺依在管架上,一臺靠在乙烯儲罐上。所有的儲罐的冷卻水噴淋系統啟動后發揮了極大的作用,但是仍然造成乙烯和丙烯儲罐爆炸或倒塌,大火還蔓延到浮頂罐區、管架和控制中心。撲救中一臺消防車被摧毀,大火40h后得以控制,燃燒了4天4夜方被撲滅,事故損失約8690萬美元。
1989年美國路易安那州巴吞魯日的煉油廠發生了一起因管道破裂,泄漏的丙烷和乙烷混合物,最終形成了蒸汽云爆炸。爆炸損壞了約10km以內窗戶,有70條管線的管架中的17條管線遭到破壞,大火席卷了兩臺20000m3的大型柴油罐、12臺潤滑油儲罐和兩套分離裝置。由于爆炸損壞的管線中包括兩條蒸汽管線和一條消防水管線并中斷了供電,使救助工作幾乎癱瘓,加上爆炸損壞了碼頭上的消防泵,使滅火時間延長到14h。
事故原因是低溫造成管線破裂。事故損失約8293萬美元。
1994年7月24日,英國彭布洛克的一場大雷暴雨中,雷擊引起煉油廠0.4s的瞬間停電,大多數機泵和空冷風扇電機反復跳閘,導致催化裂化裝置等多套生產裝置失常。催化裂化裝置的氣體回收系統的壓力失常形成放空裝置氣液分離罐的高液位,氣壓機停機。大量的液化石油氣積存于火炬放空系統,進一步抬高了氣液分離罐的液位。當液態烴流進分離罐出口管時,因沖擊作用引起管道破裂、分離器出口彎頭泄漏,液體流到地面上,釋放出的烴類液體和蒸汽,遇空氣形成爆炸性氣體混合物,擴散到整個裝置區井最終形成爆炸。爆炸中心離放空火炬裝置的氣液分離罐約110m的生產區域內。爆炸使催化裂化、芳烴裝置、烷基化裝置等都發生不同程度的火災。大火在受控條件下一直燃燒了3天3夜。事故造成英國煉油能力下降了10%以上。損失8537萬美元。業務中斷損失約7000萬美元。
1995年12月1日,阿根廷拉普拉塔的一座1000X104t/a的煉油廠中的丙烷脫瀝青裝置(PDA)發生了放空管道破裂和火災,大火導致此裝置和鄰近區域設備的嚴重毀壞。據說,在丙烷脫瀝青放空系統的擋板式汽液分離罐發生了高液位,液態烴(LPG)溢出汽液分離罐流進了放空管道,由于液體的物理沖擊作用,放空管道破裂,泄漏在空氣中的液態烴被點燃導致蒸汽云爆炸,并破壞了無數的生產管線,劇烈的大火造成裝置更大的毀壞。事故直接損失約1800萬美元,業務中斷損失約2000萬美元。
1996年7月26日,墨西哥卡克圖斯的一座工廠發生蒸汽云爆炸。事故發生的前一天,一臺LPG的產品泵發現泄漏,在對該泵進行更換端面密封后,拆除盲板過程中,發生法蘭泄漏,形成的蒸汽云在飄動中被點燃,形成爆炸。泵的人口閥未關是LPG泄漏的直接原因。消防隊員成功的在3h內撲滅了爆炸后的大火,保護了鄰近的球罐,遏制了事故擴大。這場事故使墨西哥損失了三分之一的加工能力,工廠修復大約需18個月的時間。
1997年9月14日,印度維薩卡帕特南的港口碼頭在向煉油廠輸送液化石油氣(LPG)過程中,發生管道泄漏,遇明火點燃,引起大面積的蒸汽云爆炸,并導致火災。大火吞沒了18座儲罐,毀壞了其中的7臺(1rC罐和原油罐),50余人喪生。事故損失2360萬美元。1998年4月9日,美國依阿華州海倫兄弟農場的一臺丙烷儲罐著火爆炸,造成2人死亡,7人受傷。事故原因是車輛行駛中撞斷了地面平行敷設的丙烷管道,液體丙烷噴出后立即汽化,幾分鐘之后被明火引燃。大火在球罐下猛烈燃燒,使球罐發生爆炸,金屬碎片向四面八方飛去,造成2人死亡,7人受傷。
1998年5月3日,位于華盛頓州郎維尤的Weyerhaueser公司的丙烷儲罐發生爆炸,死亡1人。CSB已經完成了事故調查,但是沒有公布事故報告。
1999年9月24日,美國北卡羅米那州夏洛特的多個丙烷罐發生爆炸,碎片飛出約100余m以外,5人傷亡,交通中斷,企業關閉。
三、重點部位的安全技術
(一)罐區及儲罐
液化烴壓力儲罐,都屬于壓力容器,在儲罐設計制造時應按儲存液化石油氣的品種、儲存條件設計制造儲罐,按壓力容器的有關規定進行管理,絕不允許隨便代用。
(二)液化石油氣管道
從煉油廠或石油化工廠來的液化石油氣到社會的儲備供應總站的儲罐,要經過泵、壓縮機送到火車或汽車裝車站臺,從卸車站臺再送到分配、零售點的儲備供應站的儲罐,再從儲罐經壓縮機送灌瓶間,等多個環節,都在壓力下密閉輸送。液化石油氣管道的安全涉及的面和點很寬很廣,由于壓力大、流速快,輸送的又是易燃、易爆的介質,所以必須加強管理。特別要注意防止管線泄漏和靜電帶來的危險。國內外多起事故表明管線裂斷、閥門漏氣,法蘭墊片損壞等都可能造成高壓液化石油氣噴出,引起火災爆炸。
(三)安全附件
為了保證液化烴儲存系統的安全,一般都按規范要求設計使用一些必要的安全附件,其中包括;液位計、切斷閥、溫度計、壓力表。儲罐、機泵、管線的儀表引出線、安全閥、液位計的法蘭墊片等安全設施等設計、施工不符合規范、安全管理不到位、腐蝕、磨損等都可能給液化石油氣系統帶來滅頂之災,必須嚴格管理。
四、液化烴儲存安全技術要點
(一)總圖布置
總圖布置安全技術要點見表8—4。
(二)罐區內部布置
罐區內部布置安全技術要點見表8—5。
(三)設備、管線設計和布置
設備、管線設計和布置見表8—6。
(四)消防
消防設計和布置見表8—7。
(五)泄漏監控
泄漏監控見表8—8。
(六)防護措施
防護措施見表8—9。
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