苯酐气体冷却器事故原因分析及预防技术

苯酐气体冷却器事故原因分析及预防技术 苯酐气体冷却器事故原因分析及预防技术 化工中间体 ChemicalIntermediate2010年第O9期 分析评价 苯酐气体冷却器事故原因分析及预防技术 王继强 (山东齐鲁增塑剂股份有限公司,山东淄博255411) 摘要:气体冷却器的事故是苯酐生产中频繁发生的重要事故,事故的原因很多,氧化反应器催化剂的性能是一方面,而设备本身 的隐患及征兆也很多,如何对装置进行技术改造,事故前的臆患诊断是--I'1基本功,从气体冷却器这个象问题人手,综合分析问题的 种种原因,寻求解决问题的高效,维持装置平稳运行是苯酐行业专业技术人员必须攻克的举足轻重的难题. 关键词:苯酐生产装置;气体冷却器系统;事故分析;预防技术 中图分类号:TX7文献标识码:A文章编号:1672,8114(2010)09,0056—04 1前言 化学反应通常有适宜的反应条件:如温 度,压力,催化剂等.催化剂可以改变物质的反应 速度.选择性的实现化学反应.达到我们的生产目 的.反应温度,压力条件,是化学反应持续稳定进 行的必要条件.温度过低.反应缓慢或者不反应. 温度过高,又会使反应失去控制,副反应增多,因 此.必须采取有效的换热措施.及时移出或加入反 应热量.维持适宜的反应温度.气体冷却器就是苯 酐装置中重要的换热设备.它的功能有两个.一是 冷却氧化系统来的苯酐反应气.一是预热锅炉给 水,闪蒸高压蒸气.它有五组的水段,两组的汽段, 气体冷却器起着承前启后的作用无论是事故还 是发生暂时故障.不及时消除.将影响装置的生产 和稳定.在化工生产中.为了提高列管式换热器的 传热效果.增大换热面积.可在换热管上增加翅 片.翅片固定在管子外表面可以采用铸造,缠绕镶 嵌,缠绕焊接等方法.构成翅片管式换热器.苯酐 生产中空气预热器,气体冷却器,切换冷凝器都是 采用的翅片管式换热器 汽段出口管道与水段出口的改进是预防气 体冷却器事故的重要措施.关键问题一是工艺.二 作者简介:王继强,(1970),男,汉,山东省淄博市人,大学本科学 历,工程师,从事催化剂及苯酐工艺研究. 通讯联系人 是设备材质工艺操作一是保证来自氧化系统的 反应器气体温度不至于过低.二是对气体冷却系 统的控制也要确保按照指标控制.如出口温度 TIC103控制不低于171oC.这就是综合考虑可能 导致该设备事故的杂质的沸腾.始终保持在沸点 以上.冷下来的概率就小 2气体冷却器结构图 图1正面图 苯酐气体冷却器是利用除氧水在管内吸热 使得沸腾的苯酐气温度降低.一方面产生高压饱 和蒸汽,使管外被迫流动的苯酐气被冷却.来自氧 化反应器的苯酐气经气体冷却器壳程的水换热 后,降温后进人切换冷凝器,此时氧化反应器来的 第o9期苯酐气体冷却器事故原因分析及预防技术 图2侧面图 苯酐由沸腾气态转变为液态 内部有两组气相.五组水相.由于翅片管表 面的温度很低.当温度低于苯酐反应气的除氧水 流过翅片管时.苯酐气中的水蒸汽将凝结成水析 出.因此气体冷却器或后面的切换冷凝器会被腐 蚀.图2中翅片管长期使用一是会被打磨的光亮, 一 是可能被腐蚀在工作时有水气被滞留或带到 后面的切换系统翅片管一般为不锈钢.翅片为同 样材质.其厚度和节距都有规格事故区域就是我 们看到的图2的部分出口部分.一是翅片管上挂 络合物.一是翅片管泄漏,气体冷却器尾部着火. 泄漏,爆管,着火,这是气体冷却器事故的三种形 式.也最常见 3气体冷却器E105着火事故的案例分析 某日22:31气体冷却器本体温度TI121高 报,出口温度TI103,去中压闪蒸罐V402的水的温 度TI107,除氧水的压力PI110均升高,确认E105 着火,氧化单元紧急停车. 22:31TI121,TI103,TI107温度上涨,34分 TI121=400oC(满量程),TI103=200oC,TI107= 246oC.PI110:5.7MPa,判断El05着火,34分紧急 停车,El05泄压.48分停风机,拆El05下盲板,无 水. 29日吊出第1,2组翅片管,发现第一组下 管板焊缝处有明显的酞酸附着,并有水迹,判断此 次着火是由于设备加工质量不好,焊缝泄漏与苯 酐,铁锈生成可自燃的酞酸亚铁盐.导致着火温度 升高,PI110压力变大.对第二组气密,打压,合格 后装入第二组处,第一组用的潍坊生建制作的曾 经用的第一组(2001,11,l5曾因爆管被提出搁 置,现又气密,打压后再用).后几组打压合格未提 出,31日安装完成,于14:o0投料开车 4气体冷却器爆管事故的案例分析 某日21:54El05爆管,氧化紧急停车.21: 50TI103温度迅速下降,PI110压力降为5.4MPa. 切换冷凝器El08进料温度也下降.确认El05爆 管,于54分停止邻苯进料,El05泄压.22:l8停风 机.拆开El05下盲板,有水流出.吊出翅片管束后 发现,第五组排污管上有爆口.周围翅片管的翅片 上有较大面积的脱落腐蚀.还有着火烧黑红现象 爆管原因推测为:排污管本身有质量缺陷,微漏, 生成酞酸腐蚀,并有酞酸亚铁盐生成,堆积,自燃, 爆管.通过吊出后清理管束,箱体,对管束做气密, 打压试验尽心了处理 El05着火,氧化紧急停车.通灭火氮气拆 El05下盲板,有水流出,约1O公斤左右.调出管 束后发现,设备翅片管第1,2组北侧槽钢,角铁弯 曲变形.第3…7组下封头箱体内均有苯酐及酞 酸凝结.对每组管束打压158Kg~/cm2.保压20分 钟左右.下降不明显.查管束焊缝封头无渗漏迹 象确认打压合格.之后又逐一排查了反应器前的 设备空气预热器El01,邻苯预热器El02,邻苯罐 有水,开车前从后系统倒水等可能因素后.可能原 因:第一,因1,2组下填料漏苯酐气,将箱体底部 保温拆除,温度低苯酐凝结,使得温度更低.有生 成水凝结,生成酞酸亚铁盐着火.第二,管束泄漏, 7103来人后,做气密试验.通6公斤的压缩风.经 查第五组有三处冒泡(下封头焊缝处)确认此次着 火的主要原因是因此管束泄漏导致.将仓库潍坊 备用管束装上 5气体冷却器泄漏事故的案例分析 5.1事故原因及概况 El05泄漏.装置紧急停车.当时装置负荷 72g/Nm3,风量41600Nm/h,氧化系统盐温354.5~C, T103,T107,T121温度等各运行参数均属正常,均 化工中间体 ChemicalIntermediate2010年第09期 符合要求,2:O1T103,T121温度上升,T121 300?满量程,2:05PI110压力由6.4MPa降为 3.5MPa,El08进口温度开始急剧下降,T103,T121 急剧下降.判断El05爆管,2:23氧化紧急停车. El05泄压3:0l停风机拆El05下盲板.大量的水 流出.E108A热熔后下料线堵.水已进入El08系 统翅片管吊出后,发现西第二组局部烧化.第五 组管束上有圆口漏.确认爆管.后经设计加工单位 我方三方确认为:先是微漏.酞酸亚铁盐堆积泄漏 处时间长自燃.烧化管束.引起箱体温度升高钢材 在高温下机械性能下降.管束在质量薄弱处爆口. 大量的水泄漏将火浇灭,温度骤降.管子质量,焊接 都存在问题处理更换管束 5.2质量检验的结果 通过分析气体冷却器取样点取样分析气体 组成部分.也是判断设备是否发生事故征兆的好 方法. El05分析结果顺酐含量超标>4.5%.7日. El05顺酐含量3.34%(正常).8日8.65%(超标). 9日8:308.48%(超标)9日18:00为3.20%(正 常)对照9日与7日的工艺操作条件:风量基本未 变,邻苯提了80Kg,盐温降了1oC,理论分析认为, 盐温下降.顺酐含量应降低.但结果恰恰相反通 过计算酸水池V115酸水浓度及采出量与分析结 果也不相符.另外.色谱仪也经过多次处理均正 常.事故原因是El05取样点有点堵.重组份在取 样阀处部分凝固.轻组份进人取样器.导致分析结 果顺酐含量偏高 处理:将取样阀重新保温处理.同时蒸汽伴 热加强排凝处理,增加分析频率,及时监控:同时 提高分析问题,解决问题的能力. 6气体冷却器设备隐患 2004年1月30日.装置El05前系统压力 P1001,PI106,PI107,PI109开始出现波动升高.当 晚压力波动升高变明显,查找原因.未发现设备等 有明显的异常现象.但问题基本可确定出在气体 冷却器El05上.于是降负荷准备停车 2004年1月31日早上开始停车.8:44停止 邻二甲苯进料,8:51停风机,停风机后,发现El05 倒淋明显淌水(停风机前,多次排放,未发现异 常).开El05人手孔及El08防爆膜和进料线盲 板.El05最后一组翅片管及El05后部积累了许 多酞酸.明显阻挡了气流.是造成前系统压力升高 的直接因素.切换冷凝器进料线,切换冷凝器也有 进水迹象.但进料线清理一下即可.切换冷凝器热 熔也能解决问题,重点处理气体冷却器. 2月1日.十化建开始对气体冷却器进行抢 修.将水段后四组管束切割并吊出来进行气密,打 压.经确认,气体冷却器最后一组翅片管束上部最 后一排管子从南边数第七根管子东侧管板焊缝漏 水.这是造成气体冷却器积累钛酸的原因.十化建 用备用翅片管束代替了该管束.2月9日抢修结 束.期间.还将高压电机的轴瓦进行了更换.于2 月9日.14:03投料开车. 措施:正常生产中如果发现,P1001,PI106, PI107,PI109压力上升明显.应及时停车查找原 因.避免损失严重.特别是El05更要多注意观察 和巡检 7结论 十年的苯酐生产实践经验说明.气体冷却器 发生事故的原因最常见的就是泄漏.分微泄漏与 爆管之分,再一个突出表现就是着火.这是从工艺 流程上通盘考虑的.造成事故的原因最大可能就 是工艺上出了问题.氧化来的反应气体的温度低. 至于设备问题最关键的是气体冷却器的水段的水 温低,使苯酐气冷凝下来的可能性增大还有一个 重要原因是吹灰器的缺陷.因为气体冷却器有死 角.壳程中的苯酐杂质会滞留在风吹不走的地方. 造成了炭丝状物成年累月的在翅片管束上附着. 久而久之.加上微漏.导致了苯酐焦油状物质的累 积,堵塞气体冷却器的壳程,那事故不可避免事 故的预防还是从工艺方面如氧化系统盐温,热点 的正常控制上着手.还有提高流经气体冷却器管 程的除氧水温度.让它始终高于150度.再就是做 好气体冷却器设备的维护.翅片及换热器管材的 质量把关.停车检修疏通累积物,更换腐蚀性的管 束组也是必要的 收稿日期:2010.06.23 第O9期苯酐气体冷却器事故原因分析及预防技术 ? 59? gascoolercallseoftheaccidentanalysisandpreventionhIl0l0 es WangJiqiang (ShandongQiluPlasticizersCo.,Ltd.,Zibo,255,411) Abstract:Thegascooleroftheaccidentwastheproductionofphthalic anhydridefrequent 0ccurrenceofmajoraccidents,causeoftheaccidentalotoftheperformance0fthe catalyst oxidationreactorISonething,thedeviceitselftherearemanyhiddendangersandsym Ptoms.howto carryouttechnicaltransformationoftheunit ,accidenthiddenbeforethediagnosisisabasicskil】s. 士 rommegascoolerthisrepresentationproblems,weshouldissueacomprehensiveanalysisofvarl'ous reasons,tindasolutiontotheproblemofefficientmeasurestomaintainsmoothoperation ofa phthalicanhydrideplantindustry,professionalandtechnicalstaffmust0vercomeacrucia1pr0blem. Keywords:phthalicanhydrideproductionplant;gascoolersystems;accidentanaJvsisand preventiontechnologies ',,,,T,,,,.,,',,,,^^,^,^,,^,^,,,^,^^^^_^__^ I