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    风险识别技术在乙烯球罐中的应用.pdf

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    风险识别技术在乙烯球罐中的应用.pdf

    第43卷增刊1 2O14年8月 石油化工设备 PETR0一CHEMICAL EQUIPMENT Vo1.43 Supplement 1 Aug.2014 文章编号100074662014增刊1006004 风险识别技术在乙烯球罐中的应用 殷洪权 中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司,黑龙江大庆 163714 摘要应用风险识别技术对大型乙烯球罐的设计、制造、安装及使用过程存在的危害因素进行辨识 与分析,判断设备发生事故和危害的可能性,并制定了相应的预防控制措施,确保乙烯球罐的安全。 关键词乙烯球罐;风险识别;预防措施;应用 中图分类号TE972;TQO53.2文献标志码B doi10.3969/j.issn.10007466.2014.s1.019 Application of Risk Identification Technology in Ethylene Spherical Tank YIN Hongquan Daqing Petrochemical Company,CNPC,Daqing 163714,China AbstractApplication of risk identification technology for large ethylene spherical tank design, manufacture,installation and use of the process of hazard identification and analysis,j udge the possibility of equipment accidents and hazards,and ulate the corresponding prevention and control measures are used to ensure that the essence of the ethylene spherical tank product safety. Key wordsethylene spherical tank;risk identification;prevention measures;application 危害因素的辨识、风险评价与控制是按照科学 的程序和方法,对系统中固有、潜在的危害加以辨 识,寻找有效安全的对策和措施,以消除或降低风 险口]。某大型石化企业120万t/a乙烯改扩建工程 需要在原乙烯储存罐区新增5台2 000 m。乙烯球 罐,属重大危险源。为确保5台球罐的安全,采用风 险识别技术对乙烯球罐的失效模式以及设计、制造、 安装、使用过程中存在的危害因素进行了辨识与分 析,以判断设备发生事故和危害的可能性,并制定了 相应的预防控制措施。 1球罐基本设计参数 5台球罐设计参数相同,均为Ⅲ类容器,壳体材 质JFEHITEN610U2L,储存介质乙烯具有易燃、 易爆特性,装量系数0.9,焊接接头系数1.0,设计寿 命20 a。球罐公称体积2 000 m。,公称直径 15 700 mm,设计压力2.4 MPa,安全阀定压 2.31 MPa,设计温度一4O℃,工作温度一27℃,名 义厚度46 mm,腐蚀裕量2.0 mm。 2球罐失效模式及危害 乙烯球罐的失效模式有脆性断裂失效、韧性断 裂失效、弹塑性失效、泄漏失效、腐蚀失效及冲蚀失 效。失效模式下产生的危害主要是爆炸、泄漏、破损 和变形l2]。危害造成的后果①附近的操作人员或 其他人员可能受到灼烫、烧伤、窒息、中毒、炸伤等伤 害。②设备及周围设施损坏,发生火灾。③环境受 到污染。 3风险识别及预防措施 3.1 设计过程 球壳材料为JFEHITEN610U2I ,锻件材料选 用08MnNiCrMoVD,属于高强度调质钢,具有一定 的再热裂纹敏感性[3]。设备焊接前应进行预热,接 管和壳体焊接后应立即进行后热消氢处理。进行焊 后消除应力热处理时要尽可能避开出现再热裂纹敏 感区间,钢材回火温度为610℃,因此严格控制热处 收稿日期20140316 作者简介殷洪权1970一,男,黑龙江大庆人,高级工程师,学士,主要从事压力容器与化工设备管理及检维修等工作。 增刊l 殷洪权风险识别技术在乙烯球罐中的应用 理温度为5804-_15。C 。 压力超限是球罐失效的主要原因之一,为避免 因压力超限造成对球罐的破坏,设计中应设置安全 阀和压力检测报警系统。 球罐中的乙烯随温度上升压力剧增,为了避免 夏季高温导致的介质压力升高对球罐产生破坏,应 设计检测介质温度系统和降温喷淋设施。乙烯一旦 泄漏,将对人员生命财产及球罐安全运行造成极大 安全隐患。为了及时发现物料泄漏情况,需设计安 全检测报警系统。 在一定条件下,静电放电是易燃、易爆物料的点 火源,在球罐上设静电接地系统可有效消除静电聚 集。乙烯罐区为Ⅱ类防爆区,设计中选用的电气设 备设施须符合防爆标准规范的要求。按照防火设计 规范要求,在罐区内设置消防设施。 3.2 制造过程 制造单位对有怀疑的材料必须进行复验,待符 合设计文件及相关标准要求后方可进行制造。 在压制球壳板过程中,若压制顺序不合理,球壳 板中会产生较大的应力集中,禁止采用先压中间部 件等急剧成型方法,应采取先压两头后压中间的成 型工艺。球壳板过压后校形会产生裂纹等缺陷,应 采取多次成型工艺。 3.3 运输过程 为了防止运输中球壳板的损伤、变形以及雨水 等对球壳板的腐蚀,在球壳板外侧应刷防锈漆,并采 用凸面朝上或立式发货方式。为了防止运输中发生 倾覆事故,制造厂应制作可靠的包装托架。 3.4 现场安装过程 现场安装组焊前,施工单位应编制球罐施工技 术方案,经监理公司、业主单位批准后方可施工。 在组对吊装过程中,绳索老化、吊耳焊接不牢 固、指挥失误等均可能导致球壳板坠落,危及球罐及 人身安全。因此在吊装前应对绳索、吊耳焊接等用 具进行检查,吊车等设备应检测合格,吊车司机、指 挥等人员应持证上岗。 在球罐组装过程中,强力组装会导致应力集中, 禁止用导链、千斤顶、大锤等工具强力组对,同时严 格控制错边量和棱角度L5j。 组装过程中防止发生架杆、跳板等工卡具对球 壳板的损伤,拆脚手架时严禁扔架杆、跳板等工卡 具。架杆与球壳板接触部件应绑扎软质材料。 为避免焊接顺序不合理增加球壳的应力集中, 应采用先纵焊缝后环焊缝、先大坡口后小坡口、分道 退焊等工艺。焊接缺陷对安全运行有较大的影响, 应选用技术水平较高的焊工进行焊接,尽可能减小 焊接线能量,认真执行预热、后热等工艺,并做好无 损检测工作。为了确保无损检测的公正合理,建议 由第三方进行无损检测6]。 热处理温度不均匀会影响热处理效果,并且可 能产生新的应力集中。应按照相关标准规范合理布 置测温点,热处理过程中及时控制升、降温速度,用 自动记录仪连续记录各测温点的温度l7]。 水压试验超压可能造成球罐破裂强度失效, 为确保球罐安全,应在球罐上、下位置分别设置1个 校验合格的压力表,并在水压试验中及时观测试验 压力,避免超压。气密性试验后严禁开启法兰密封 面尤其第一道法兰密封面,以免在球罐使用中产 生泄漏。 球罐外防腐层局部受到破坏会加剧该部位的腐 蚀,造成应力分布不均,导致局部弹性甚至塑性失 效,可能导致局部穿孔或裂隙。因此球罐外防腐施 工时应严谨细致,确保除锈和涂刷质量合格。 3.5 使用过程 3.5.1 介质超压 球罐中介质压力超压将造成球罐的破裂强度 失效,为了避免超压,使用单位应经常定期检查、维 护压力控制系统,确保其始终处于正常使用状态。 在操作状态下,应保证球壳与安全阀处于连通状态, 中间设阀门时,应保证工作时中问阀门处于完全开 启状态,并加铅封。对安全阀等附件要定期检验,保 证安全阀的泄放压力不超过球罐的设计压力。 3.5.2介质超温低温脆断 介质超温指的是高于最高温度或低于最低温 度。该球罐工作温度除了与介质、压力有关外,还与 介质流动的速度有直接关系,由相应的温度场计算 可知,介质流动速度加快,球罐内部出现的最低温度 越低。因此应严格控制进气速度,应以管线上不出 现结霜为准。随温度的升高,乙烯饱和蒸汽压急剧 升高,会迅速超过设计压力,导致球壳弹性失效、塑 性失效乃至爆破,所以应严格控制介质温度。设计 中根据需要在罐内设置了现场温度计和温度变送器 监控介质温度,在介质温度超过设计温度时应开启 罐体消防喷淋降温。 在设备使用过程中,应经常检查、维护温度控制 系统,使其始终处于正常使用状态,保证控制介质温 度处于正常操作温度范围内。 石油化工设备 2014年第43卷 3.5.3 密封失效 罐区泄漏或挥发产生的乙烯在达到爆炸极限并 满足点火热能要求时,将发生燃爆事故。事实表明, 法兰密封面处较容易发生介质泄漏。为尽量降低现 场介质泄漏概率,设计中将与工艺管口连接的法兰 选用凹凸面,密封垫片采用缠绕垫片。考虑乙烯易 燃、易爆的特点,在球罐罐顶及罐底等可能存在泄漏 的地方设置可燃气探}贝4器,当可燃气浓度超限时在 控制室和现场报警。同时为操作人员配备移动便携 式气体检测报警仪,使用单位应充分利用该设备,随 时检验现场易燃、易爆气体情况,确保球罐周围环境 安全 。 3.5.4球罐充装 球罐充装系数为0.9,充装过满容易导致超压, 可能造成弹性失效。而抽取物料过度,会导致球罐 处于负压工况,有可能造成刚性失稳。在设备使用 过程中,应经常检查液位控制系统,确保其处于正常 使用状态。若出现异常,应立即处理消除隐患,确保 液位控制准确无误。 3.5.5 高强钢裂纹 球罐球壳所用材料为JFEHITEN610U2L,属 于高强度调制型裂纹敏感性材料,使用中应随时留 意球壳板以及焊接接头部位是否有裂纹产生,应严 格按照TSGR7001--2004压力容器定期检验规 程 ]进行定期检查检修维护。 3.5.6 防腐层及保温层 球罐外防腐层局部受到破坏,会加剧该部位的 腐蚀,造成应力分布不均,导致局部弹性甚至塑性失 效,可能导致局部穿孔或裂隙。 保温层破坏失去保温作用可能导致球罐球壳局 部处于低温状态,发生材料低温状态下的脆性破坏。 保温层局部破坏处易于进水,会加速保温材料的粉 化、老化及罐体腐蚀,且影响罐体隔热保温效果,增 加温度和压力控制难度Ⅲl 。 在日常运行中应对球罐外防腐层及保温层进行 维修保养,对破坏的防腐层和保温层及时进行修复, 防止损害的进一步发生。 3.5.7 静电放电 系统管路、设备中物料的流动、人员着装不符合 防静电要求等均可产生静电。在一定条件下,静电 放电是易燃、易爆物料的点火源。在本球罐中设置 防静电接地板将球罐与接地系统可靠连接,确保消 除静电。生产中应经常检查静电接地,保持接地线 良好的导电性。 4事故状态处置及防护措施 4.1 介质少量泄漏 应将泄漏污染区人员迅速撤离至上风处,严格 限制出入,切断火源并尽可能切断泄漏源。建议应 急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿消防防护服。 用工业覆盖层或吸附/吸收剂盖住泄漏点附近的下 水道等地方,防止气体进入。合理通风,加速扩散, 利用喷雾状水进行稀释、溶解,构筑围堤或挖坑收容 产生的大量废水。 平时应制定堵漏工艺措施并演练,发生少量泄 漏时严格按应急预案及堵漏工艺措施进行堵漏。 4.2 介质大量涌出和爆炸 按现场手动报警按钮、声光报警器,报警信号引 入罐区火灾报警控制系统。 平时应制定急救预案并演练,包括应急救援组 织的详细职责,应急救援行动的指挥与协调,应急救 援中可用的人员、设备、设施、物质和其他资源,人员 疏散、抢救措施,报警和上报,防护用具的配备和正 确使用,切断介质输入和输出口以及收集涌出介质 等。发生乙烯大量涌出和爆炸时应严格按应急预案 处置。 5 结语 应用风险识别技术,对乙烯球罐设计、制造、安 装及生产运行各阶段进行了全面的风险识别,并制 订了相应的预防措施。5台球罐于201208投产使 用,运行状态良好。 参考文献 [1]刘润兼,薛义涛,黄璐.液化气球罐风险识别与控制 EJ].中国科技纵横,201212l24. 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