Acidentes de explosão de plantas de separação de ar em casa e no exterior
Em 4 de janeiro de 1961, a torre de separação de ar de uma planta de separação de ar de 4.000 m3/h na antiga República Federal da Alemanha explodiu, matando 15 pessoas e danificando gravemente equipamentos e edifícios.
Em 23 de novembro de 1973, uma típica explosão violenta da unidade de separação de ar de 3350m3/h da Usina de Oxigênio de Ferro e Aço Anshan ocorreu fora da torre, o que também causou a explosão da base de separação de ar na torre. O equipamento foi danificado em muitos lugares e a produção foi retomada após 6 meses de manutenção.
Em 27 de julho de 1986, a planta de separação de ar de 3200m3/h da planta química avançada da Yanshan Petrochemical Company fez um barulho alto e toda a planta foi transformada em ruínas.
Em 1º de novembro de 1992, ocorreu uma explosão na torre de separação de ar de 150m3/h da estação geradora de oxigênio da Planta de Máquinas Petroquímicas de Lanzhou, causando 1 morte e a torre de separação de ar foi abandonada.
Em 25 de julho de 1993, o principal evaporador de condensação da torre de separação de ar de 150m3/h da Jinchuan Nonferrous Metals Company na província de Gansu sofreu uma explosão esmagadora, matando 1 pessoa no local, e a torre de separação de ar foi demolida.
Em 2 de março de 1996, na planta de separação de ar de 6000m3/h da Planta de Ferro e Aço Jiangxi Xinyu, quando não foram encontrados sintomas anormais, o evaporador de condensação principal tipo placa-aleta explodiu repentinamente e o equipamento foi seriamente danificado. A onda de choque quebrou o vidro dos prédios ao redor.
Em 18 de julho de 1996, a refrigeração principal da planta de separação de ar de 10,000m3/h da Usina de Gaseificação de Harbin explodiu, e a refrigeração principal e a torre superior foram sucateadas.
Em 16 de maio de 1997, ocorreu uma explosão violenta na torre de separação de ar de 6.000 m3/h da Fábrica Química de Etileno de Fushun, na província de Liaoning. A fábrica de equipamentos foi severamente danificada, com 4 mortos, 4 gravemente feridos e 27 levemente feridos.
Em 25 de dezembro de 1997, ocorreu uma explosão violenta em uma planta de separação de ar de 81.760 m3/h da Shell Petroleum Company em Bintulu, Malásia. A explosão começou a partir do evaporador de condensação principal e se expandiu para o corpo da torre; a torre inferior foi pressionada contra o solo; a torre superior e o frio principal foram levados a 750 metros de distância; a moldura da janela foi quebrada em 5 quilômetros, e o metal espirrando esmagou o tanque de óleo e o tanque de querosene provocou o incêndio.
Em 21 de agosto de 2000, ocorreu uma explosão no local de manutenção da unidade de separação de ar de 1500m3/h da planta de produção de oxigênio da Jiangxi Pingxiang Iron and Steel Company, resultando em 22 mortes, 7 ferimentos graves e 17 ferimentos leves.
Em 7 de julho de 2003, quando a planta de separação de ar de 10,000m3/h da Shanghai COSCO Chemical estava se preparando para içar as seções superior e superior da espessa coluna de argônio, um barulho alto foi ouvido. Fragmentos.
Em 22 de agosto de 2003, a planta de separação de ar de 20,00 m3/h em Maanshan Iron and Steel Oxygen Plant deflagrou durante o processo de instalação e 35% do pessoal foi ejetado e queimado. Após o resgate, eles escaparam da emergência.
Em 17 de setembro de 2003, durante a instalação da planta de separação de ar de 10 000m3/h da Hunan Lengshui Iron and Steel Company, uma onda de ar explodiu repentinamente e o soldador foi derrubado e caiu da plataforma. Ele morreu no resgate.
Em 10 de abril de 2017, ocorreu um acidente de separação de ar de carvão para líquido de 4 milhões de toneladas em Shenhua
A explosão ocorreu às 17h45 do dia 19 de julho de 2019, na Unidade C da Usina de Separação de Ar da Usina de Gasificação Yima do Henan Energy and Chemical Group, cidade de Sanmenxia, província de Henan. A explosão matou 15 pessoas, feriu gravemente 15 e hospitalizou 256.
Nos últimos anos, com a ampliação das plantas de separação de ar, a energia de explosão das plantas de separação de ar também está aumentando. Do ponto de vista do princípio da explosão, as plantas de separação de ar podem ser divididas em explosões físicas e explosões químicas. Explosões químicas causam mais danos do que explosões físicas.
As razões para a explosão física da planta de separação de ar são as seguintes:
1. Uma grande quantidade de gás de alta temperatura entra na torre de fracionamento contendo líquido de baixa temperatura, e o líquido de baixa temperatura vaporiza rapidamente, fazendo com que a pressão na torre de fracionamento aumente, a velocidade de alívio de pressão da válvula de segurança é lenta, e a separação do ar é deformada e rompida.
2. Separação de ar e caixa fria são a memória de que o líquido de baixa temperatura da torre de fracionamento é preenchido com milhares de materiais isolantes de perlita cúbica. Se a torre de fracionamento vazar e falhar, uma grande quantidade de líquido de baixa temperatura será produzida. Perlite está no gás de alta temperatura, e o líquido de baixa temperatura evaporará rapidamente, e a caixa fria evaporará rapidamente. Relação de estouro, pulverização em grandes quantidades no entorno, termo perlita é chamado de jateamento ou hidrojateamento.
As razões para explosões químicas em plantas de separação de ar são as seguintes:
1. 1 por cento de oxigênio líquido não é descarregado a tempo e o acúmulo de hidrocarbonetos no oxigênio líquido atinge o padrão. Hidrocarbonetos totais em oxigênio líquido, especialmente acetileno, reagirão além do padrão, causando explosões químicas. Quando o acetileno no oxigênio líquido excede 0.5PPm ou o conteúdo total de hidrocarbonetos excede 300PPm, pode ocorrer combustão espontânea e explosão.
2. O gasoduto do selo de expansão está bloqueado e o óleo lubrificante do mancal do expansor penetra no lado do ar através do selo de óleo e é levado para a torre superior pelo ar em expansão, causando o teor total de hidrocarbonetos do frio oxigênio líquido na parte inferior da torre superior para exceder o padrão.
3. Após a falha do analisador de dióxido de carbono da peneira molecular, a peneira molecular não pode absorver totalmente o dióxido de carbono e os hidrocarbonetos totais devido ao uso da peneira molecular, temperatura excessiva, regeneração, água livre, envenenamento de alimentação, etc. Total de oxigênio líquido inferior e frio teor de hidrocarbonetos sobre o preço de tabela causado.
4. Para o rolamento de extremidade livre no tubo de sucção do compressor de ar, o tubo de ar de vedação do rolamento de extremidade livre é desconectado ou bloqueado, e a pressão negativa formada no tubo de sucção será colocada no rolamento, o óleo lubrificante será inalar o ar, e a peneira molecular será envenenada, resultando em hidrocarbonetos totais no ar. Ele passará pela peneira molecular e entrará na torre de fracionamento, fazendo com que o líquido do fundo fique vazio e o teor total de hidrocarbonetos de oxigênio líquido de baixa temperatura exceda o padrão.
5. Devido à liberação de hidrocarboneto heterocíclico 1#, hidrocarboneto heterocíclico 2#, fenol bruto, benzeno bruto leve, enxofre, sulfato de amônio e outros gases próximos à entrada do compressor de ar de plantas químicas ou veículos químicos, o ar contém uma grande quantidade quantidade de hidrocarbonetos totais. O alto teor de hidrocarbonetos totais no ar inalado pelo compressor de ar fará com que os hidrocarbonetos totais passem pela peneira molecular e entrem na torre de fracionamento, fazendo com que o teor total de hidrocarbonetos do líquido na parte inferior da torre inferior e no resfriamento principal torre de oxigênio líquido na parte inferior para exceder o padrão.
Em vista dos fatores de risco acima, as medidas correspondentes de controle da produção de oxigênio devem ser formuladas:
1. A válvula de entrada de ar da torre de separação de ar deve ser operada em baixa velocidade, e a velocidade do ar quente que entra na torre deve ser ajustada gradualmente de acordo com a mudança de pressão. Após o desligamento, certifique-se de fechar a válvula que entra no trocador de calor principal.
2. Quando houver uma falha de vazamento de líquido na torre, pare a tempo, abra a porta de carregamento de areia na parte superior da torre e descarregue a pressão na caixa fria. Quando o vazamento for grave, evacue as pessoas ao redor para evitar ser sufocado pela areia perolada e enterrado.
3. A descarga de oxigênio líquido deve ser aumentada em 1% no tempo de acordo com o índice de detecção, e o analisador de hidrocarboneto total deve ser eficaz regularmente para garantir a precisão dos dados.
4. Preste mais atenção ao gás de expansão e vedação para evitar a entrada de ar úmido no estado de manutenção, causando bloqueio de gelo.
5. O analisador de dióxido de carbono após a peneira molecular deve funcionar regularmente para garantir dados sensíveis e precisos. O uso excessivo de peneiras moleculares, uso de temperatura excessiva, regeneração insuficiente, entrada de água livre, envenenamento por óleo e outros acidentes são estritamente proibidos. Uma vez que o dióxido de carbono excede o padrão após a peneira molecular, a operação do equipamento de separação de ar deve ser interrompida imediatamente e a peneira molecular deve ser regenerada.
6. O tubo de ar vedado do rolamento da extremidade livre deve ser desbloqueado e os equipamentos de manutenção não devem ser desmontados ou danificados.
7. Não deve haver produtos químicos voláteis, como gasolina, tinta, borracha, água, etc. perto da porta de sucção do compressor de ar ou na câmara de vento oeste. Veículos de produtos químicos não devem parar ou se dispersar próximo à sucção do compressor. Quando ocorrer um vazamento de produto químico próximo à porta de sucção do compressor de ar, a planta de separação de ar será desligada imediatamente, limpará o produto químico vazado e, em seguida, ligará a planta de separação de ar.
fatores de risco
Fatores de risco externos para plantas de separação de ar
raio
O fenômeno do relâmpago é um dos fenômenos naturais comuns na natureza. Devido à sua incerteza, natureza transitória e forte descarga, os raios causarão sérios impactos em todos os equipamentos elétricos e representam uma séria ameaça à produção normal e operação segura das plantas de separação de ar. Os relâmpagos podem causar flutuações na rede ou apagões. Isso causará falha de energia ou danos a equipamentos de energia, como compressores e bombas; quando a bomba de óleo para de funcionar, por falta de lubrificação forçada, é fácil causar a falha do rolamento do expansor de alta velocidade, ou até mesmo um acidente com queima de telha. O desligamento do compressor acarretará na interrupção do fornecimento de gás bruto para a torre retificadora, o que acarretará graves consequências; relâmpagos danificarão o interruptor de proximidade DC indutivo da peneira molecular, resultando na falha do aquecedor elétrico da peneira molecular para iniciar o intertravamento; os relâmpagos também danificam os equipamentos elétricos e eletrônicos da planta de separação de ar. Causar danos, paralisar o sistema de controle central e, em seguida, desligar a planta de separação de ar, resultando na parada da produção subsequente. Em casos graves, ocorrerão acidentes com consequências inimagináveis.
Óleo
As plantas de separação de ar usam principalmente óleo de turbina e óleo lubrificante. O ponto de fulgor (grau de abertura) do óleo de turbina é superior a 195 graus, que pertence ao líquido inflamável de risco de incêndio da Classe C. Uma vez que o circuito de óleo do turboexpansor do turbocompressor vazar, causará incêndio e explosão em caso de calor alto ou chama aberta. O ponto de fulgor (abertura) do lubrificante é maior ou igual a 230 graus, que é um risco de incêndio de líquido inflamável Classe C. Uma vez que o oleoduto vaze, calor alto ou chamas abertas, também causará incêndio e explosão.
Fatores de Risco Internos de Plantas de Separação de Ar
riscos de explosão química
Da análise da maioria dos casos de explosões de plantas de separação de ar, as explosões químicas representam a maioria. Existem três fatores principais para a formação de explosões químicas: um são os combustíveis, o outro são os combustíveis e o terceiro são as fontes de ignição. Portanto, os fatores de risco internos das plantas de separação de ar podem ser divididos nos três aspectos acima.
combustível
Em plantas de separação de ar, os combustíveis são principalmente impurezas explosivas e perigosas, como hidrocarbonetos ou óleos. O ar bruto contém uma certa quantidade de hidrocarbonetos, que possuem um baixo ponto de fulgor e um amplo limite de explosão. Acúmulo excessivo de compostos de carbono e oxigênio na unidade de separação de ar durante o processo de produção, se houver uma fonte de explosão, é fácil causar uma explosão. Um grande número de estudos mostrou que o acetileno é o fator mais importante nas impurezas prejudiciais dos equipamentos de separação de ar. Quando há muito óleo lubrificante no compressor de ar do pistão e no expansor, algumas gotas de óleo ou névoa de óleo podem entrar na coluna de destilação com o ar comprimido. A pressão do óleo lubrificante comum é 7MPa, e quando a temperatura é superior a 150 graus, é fácil quebrar em frações leves. Seu ponto de ebulição é muito menor do que o óleo lubrificante original, fácil de gaseificar e misturar com oxigênio. Após o reparo da planta de separação de ar, é provável que manchas de óleo permaneçam no equipamento.
Oxidante
O oxigênio e o oxigênio líquido são substâncias de suporte à combustão e são classificadas como substâncias de risco de incêndio da Classe B. Eles são um dos elementos básicos para a combustão e explosão de combustíveis. Eles podem oxidar a maioria das substâncias reativas e formar misturas explosivas com substâncias inflamáveis, como acetileno e metano. O oxigênio líquido é uma explosão química combustível em equipamentos de separação de ar. Quando a concentração de combustíveis na planta de separação de ar atinge a condição de explosão, o oxigênio líquido combustível ou oxigênio gasoso é propenso a explosão química na presença da fonte detonante. O oxigênio líquido é uma das condições necessárias para explosões químicas em plantas de separação de ar, e também é um dos principais produtos de equipamentos de produção. então,
definir fonte
As principais fontes de detonação são: partículas sólidas de impurezas explosivas roçando umas nas outras ou com a superfície da parede; descarga eletrostática; pulso de pressão causado por impacto de onda de ar, impacto de fluido ou cavitação, o que torna a pressão local alta e a temperatura aumenta; a presença de substâncias quimicamente ativas particularmente fortes Maior suscetibilidade à explosão de misturas de materiais combustíveis em oxigênio líquido. Os seguintes fatores de risco de impureza podem criar fontes de detonação.
dióxido de carbono
Quando o oxigênio líquido contém pequenas quantidades de partículas de gelo e dióxido de carbono sólido, são criadas cargas eletrostáticas. Se o teor de dióxido de carbono for aumentado para 200-300*104 por cento , a energia potencial eletrostática gerada atingirá 3.000 V. Ao mesmo tempo, o dióxido de carbono sólido bloqueará os canais de oxigênio líquido, resultando em "ebulição morta", o que aumentará a concentração de óxidos de carbono no oxigênio líquido. Após atingir a concentração explosiva, uma explosão ocorrerá assim que houver uma fonte iniciadora. As principais razões para o alto teor de CO2 são: a peneira molecular é esmagada devido ao uso prolongado de subsidência ou impacto do fluxo de ar, a lacuna entre os leitos de adsorção do adsorvedor de peneira molecular e o curto-circuito do fluxo de ar; a peneira molecular tem uma forte capacidade de adsorção para gases específicos,
óxido nitroso
O óxido nitroso não é um componente inflamável, mas a existência de óxido nitroso não causará grandes acidentes de segurança, mas possui alto ponto de ebulição, baixa volatilidade e baixa solubilidade, sendo um componente bloqueador. O dinitrogênio é sólido após a precipitação e é fácil formar "evaporação seca" ou ebulição "canto morto" e acúmulo de hidrocarbonetos. Após atingir uma concentração explosiva, ocorrerá uma explosão assim que existir uma fonte de detonação. Adsorventes comuns (alumina, peneiras moleculares e sílica gel) adsorvem apenas parcialmente o óxido nitroso.
ozônio líquido
O ozônio líquido (O3) é um líquido azul escuro com fortes propriedades químicas. Em circunstâncias normais, a gaseificação e a decomposição do estado líquido aumentam drasticamente a pressão parcial do oxigênio, aumentando a sensibilidade à explosão da mistura em oxigênio líquido. Quando a taxa de explosão é de 100%, a energia necessária para a detonação geralmente diminui de 30% a 45%. Durante o processo de produção, quando o oxigênio líquido passa pela válvula da torre de separação de ar, fica sujeito ao atrito e ao impacto do fluxo de ar por um longo tempo. Uma pequena fração do oxigênio líquido pode ser convertida em ozônio líquido sob condições que geram eletricidade estática.
poeira sólida
A poeira sólida põe em risco a segurança das instalações de separação de ar. Bloqueie levemente os canais do trocador de calor, reduza a eficiência da troca de calor, bloqueie as bandejas de retificação e reduza a pureza e o rendimento do produto; se o canal principal de oxigênio da placa fria estiver bloqueado, a concentração de impurezas de hidrocarbonetos no oxigênio líquido e outras impurezas nocivas no acúmulo de oxigênio líquido serão aceleradas. É uma fonte de detonação de descarga eletrostática que causa uma grande explosão de frio. A poeira sólida vem principalmente dos seguintes aspectos:
O filtro de ar não filtra a poeira da atmosfera, de modo que ela entra na torre de separação de ar com o ar. O pó de borracha de alumínio do secador do sistema de aquecimento de separação de ar entra na torre de separação de ar com o ar; o pó produzido pelo adsorvedor de sílica gel entra na torre junto com ar líquido e oxigênio líquido para resfriamento principal; a oxidação causada pelos tubos ou recipientes de liga de alumínio na torre de separação de ar O pó de alumínio entra na planta principal de separação de ar de resfriamento devido à corrosão e ao envelhecimento; fabricação, instalação e manutenção descuidadas podem fazer com que poeira, pó metálico ou perlita entrem no recipiente ou tubulação e, finalmente, entrem no resfriamento principal.
Perigos de explosão física
De acordo com o Apêndice 1 do Regulamento de Segurança e Supervisão Técnica de Vasos de Pressão, a pressão de projeto (P) dos vasos de pressão pode ser dividida em quatro níveis de pressão: baixa pressão 0.1Mpa Menor ou igual a p<1.6mpa, medium="" pressure=""><10mp, a="" high="" pressure="" pressure="" 10mpa=""><100mpa, ultra-high="" pressure="" p="">100Mpa. Em uma planta de separação de ar, a pressão de trabalho mais alta de muitas unidades estará na seção de alta pressão. Se a pressão desses dispositivos exceder o valor permitido de projeto ou o manômetro falhar, existe o risco de ruptura, ruptura e explosão. Além disso, a tubulação de pressão de gás pode apresentar riscos semelhantes.
Fatores de risco para compressores de ar
Principais fatores de risco de desempenho do compressor de ar
1. Fatores perigosos de compressores de ar lubrificados a óleo
As primeiras plantas de separação de ar usavam compressores de pistão cujos cilindros eram lubrificados com óleo mecânico. O óleo do cilindro do compressor de ar é propenso à deposição de carbono em altas temperaturas, o que reduz gradualmente o caminho de fluxo efetivo do tubo de escape e aumenta a taxa de fluxo. Quando a vazão ultrapassa o limite, a energia gerada pelo atrito do fluxo de ar pode inflamar o depósito de carbono, o que pode fazer com que o tubo exploda.
O óleo do cilindro ou frações leves do compressor de ar são trazidos para o purificador de peneira molecular com o fluxo de ar, o que causará envenenamento por peneira molecular, reduzirá a capacidade de adsorção e adsorverá o dióxido de carbono de forma incompleta. Ele não apenas bloqueia o trocador de calor de placa e aleta e afeta o ciclo de operação, mas também aumenta o dióxido de carbono no oxigênio líquido, que gradualmente precipita em um sólido semelhante a gelo e esfrega contra a parede interna do evaporador de condensação para gerar eletricidade estática .
2. Fatores perigosos de posição axial excessiva
Durante a operação normal, as forças axiais em ambos os lados do rotor do compressor centrífugo se cancelam. A parte desbalanceada é reduzida pela placa de balanceamento para reduzir o empuxo axial, e o restante é suportado pelo mancal de empuxo. Quando a força axial aumenta, ou o rolamento de impulso é danificado e outros fatores, o deslocamento do eixo será seriamente desviado.
Precauções contra fatores de risco
Reforçar a gestão de equipamentos de separação de ar
limpeza regular
Ao operar por mais de 2 anos, a torre de destilação e o sistema de circulação de oxigênio líquido devem ser limpos e desengordurados. A unidade de resfriamento principal deve ficar de molho por 8 horas. Após a limpeza, deve ser completamente soprado com ar de pressão suficiente e, em seguida, totalmente aquecido e seco.
A resistência unitária do oxigênio líquido é grande e é fácil gerar eletricidade estática. Milhares de volts de eletricidade estática podem ser gerados quando não aterrados. Ao mesmo tempo, a ameaça de raios na planta de separação de ar também é grande, por isso é necessário verificar regularmente o aterramento da planta de separação de ar.
evitar a entrada de óleo
Se o óleo entrar na unidade de separação de ar, contaminará o adsorvente e afetará a adsorção do acetileno. Portanto, o soprador de raízes que facilmente deixa o ar oleoso deve ser cancelado, e a revisão e manutenção do expansor devem ser reforçadas.
Reforçar a gestão da escória de metal duro
O acetileno residual na escória de carboneto é muito grave para a poluição do ar, principalmente em dias nublados e chuvosos, devendo ser estritamente manuseado e enterrado em local distante no subsolo.
Fortaleça a gestão de operação e manutenção
Cuidados devem ser tomados para remover impurezas nocivas; instrumentos e medidores utilizados para monitoramento devem ser verificados regularmente; a operação de sobreciclo deve prestar atenção para parar o aquecimento e o sopro de ar a tempo; cumprir rigorosamente a disciplina do processo, evitar operações ilegais e implementar rigorosamente o "quatro não solte".
Reforçar a purificação do front-end do equipamento
Reforçar o controle de qualidade do ar da matéria-prima
A área de produção de oxigênio está na direção do vento durante todo o ano, a mais de 300m da usina de acetileno, longe de fontes de gases nocivos, e reforça o controle da qualidade do ar original. Uma vez que a poluição é grave, as medidas correspondentes devem ser tomadas.
Remove substâncias nocivas e evita o acúmulo de hidrocarbonetos
Dê um desempenho completo ao papel do adsorvedor líquido-gás-líquido-oxigênio na remoção de impurezas nocivas, substitua o adsorvedor estritamente dentro do cronograma, controle a temperatura de regeneração do aquecimento e melhore a eficiência de adsorção; 1 por cento do oxigênio líquido do produto é descarregado do resfriamento principal para remover hidrocarbonetos; a separação do ar é realizada regularmente. Grande aquecimento para remover impurezas residuais de dióxido de carbono e óxido de carbono acumuladas em trocadores de calor e torres de retificação; bombas de oxigênio líquido estão em operação há muito tempo. As peneiras moleculares têm um efeito de adsorção pobre no óxido nitroso. Uma camada de peneira molecular 5A pode ser adicionada ao adsorvedor de peneira molecular.
Estabelecer um sistema completo de monitoramento e sistema de alarme
Instrumentos de detecção de alta precisão são usados para realizar o monitoramento online e offline de impurezas nocivas em fontes e equipamentos de gás de separação de ar, incluindo acetileno, metano, carbono total, dióxido de carbono, óxido nitroso e outras substâncias nocivas. A instalação de separação de ar está equipada com um sistema de alarme correspondente. Quando o ambiente se deteriora, o sistema de alerta precoce e medidas eficazes podem ser ativados para controlar as substâncias nocivas dentro da faixa padrão. Monitore a qualidade do óleo e o conteúdo do óleo lubrificante, garanta viscosidade e estabilidade suficientes e certifique-se de que o ar na saída do compressor de ar esteja livre de óleo.
Em conclusão
Existem muitos fatores de risco para plantas de separação de ar. "O perigo oculto está no fogo aberto, e a prevenção não é tão boa quanto o socorro a desastres." O trabalho de prevenir esses fatores inseguros não pode ser afrouxado, e quaisquer perigos ocultos não podem ser deixados de lado. Em primeiro lugar, é necessário tomar medidas técnicas para controlar o teor de óxidos de carbono de combustão de hidrocarbonetos em oxigênio líquido para garantir que vários indicadores estejam dentro da faixa de controle exigida. A segunda é fortalecer o controle da origem da explosão, aumentar as medidas de monitoramento e, ao mesmo tempo, fortalecer a gestão e tapar vazamentos, de modo a evitar a ocorrência de acidentes.
