加氢装置安全设计

加氢装置安全设计高压加氢装置催化剂床层反应具有强放热效应使反应温变的不可控制,反应”飞温”引发事故；氢气具有强爆炸危险性和渗透性,氢气泄漏易引发事故；工艺气脱硫系统工艺气含硫化氢,硫化氢泄漏引发事故；加氢装置高压串低压可能引起低压系统超压等诸多安全注意事项，因此，高压加氢装置安全设计至关重要!加氢装置安全设计加氢装置装置安全装置设计阶段与安全方面设计的相关内容:1---项目论证以及可行性研究阶段：岩土工程详细勘察报告、安全评价报告、环境影响报告书（譬如110万吨/年汽油加氢装置的卫生防护距离为1500米，加氢裂化详堪不彻底有暗沟，公众参与调查等情况）。2---初步设计至项目中交阶段：在初步设计中必须包括安全设施、环境专篇、消防专篇、职业卫生以及概算中必须包括安全环保的概算。并开始组织HAZOP分析或PHA分析。施工图阶段进行须进行60%，90%的施工图3D审查以及最终的施工图会审。3---竣工验收、开工阶段及以后：组织专家审核试生产方案、具备相应资质的安全评价机构进行建设项目竣工安全验收评价、环保验收评价。开工前须完成三查四定（punchlist),完成投用前安全检查PSSR,废催化剂安全填埋或有资质委托方的回收处理.加氢装置装置安全设计1---关于紧急泄压系统的设计：1---1）慢速紧急卸压系统的卸压速率一般在0.5—1.0MPa/Min之间选取.快速紧急卸压系统的卸压速率一般在1.4—2.1MPa/Min之间选取.1---2)譬如渣油加氢的紧急泄压系统的泄压阀阀体执行机构和附属设备仪表蓄风罐均为防火性（涂油防火涂料）以及火灾安全型）。泄压系统上游阀设计一般为轨道截断阀。紧急泄压阀后应设置压力指示。1---3)紧急卸压应排入密闭火炬系统,流速应在允许的马赫数范围内.1---4)加氢装置紧急泄压系统排放气温度有时因操作原因会过高，高压火炬系统宜设计为热火炬系统。冷火炬系统目前只能承受紧急泄压系统排放气温度≤240℃的工艺状况。UOP泄压合格标准为:低速泄压为:泄压3.5MPa/5min.高速泄压为:泄压5.5MPa/5min加氢装置装置安全加氢装置装置安全设计1---关于紧急泄压系统的设计：1---5）反应器内构件、高压换热器内件、循环氢脱硫塔内件，反应器内装瓷球应考虑快速紧急泄压时的差压变化冲击。所以，加氢裂化与渣油加氢的瓷球就有耐温度急变≥800℃的质量要求，有急速减压测试通过率≥99%的质量要求。汽油加氢紧急泄压的设计参数为：紧急泄放流量：53.666t/h,泄放背压：0.1MPa,泄放气平均分子量：69.03。加氢裂化紧急泄压得设计参数为：紧急泄放流量：60X104Nm3/h,泄放背压：0.4MPa,泄放气平均分子量：4.2。加氢装置装置安全加氢装置装置安全冷高分除沫网PT去压控SS21kg/cm2/min泄压RORO泄压孔板去火炬去酸性气去循环氢脱硫塔或循环氢压缩机去火炬安全阀7kg/cm2/min泄压去火炬PI紧急泄压系统图示加氢装置装置安全设计2---最小升压温度MPT2---1）高压加氢装置开工及停工过程中，由于反应器及热高压分离器设计采用21/4Cr1Mo或3Cr1Mo钢，为避免该种材料在低温条件下，出现回火脆性及氢脆损坏设备，反应器外壁温度及热高压分离器底部温度小于最小升压温度MPT时，操作压力要求低于正常操作压力30%最小升压温度MPT主要取决于反应器材质及J因子。并与设备使用周期、设备厚度等因素有关。反应器制造商须提供操作指导和最小升压温度MPT。J=(Si%+Mn%)×(P%+Sn%)×100002---2）首次开工或正常开工中，影响开工周期的一个主要因素就是气密检查以及将反应器外壁温度升高到最小升压温度MPT加氢装置装置安全加氢装置装置安全加氢装置装置安全设计最小升压温度MPT的各种观念冶金技术与材质设计单位或工艺包提供商观点材质为21/4Cr1Mo，1990年以前规定的最小升压温度MPT为149℃UOP推荐的最小升压温度MPT：材质为21/4Cr1Mo-1/4V，MPT为93℃.材质为3Cr1Mo，MPT为66℃。材质为21/4Cr1Mo，1990年以后规定的最小升压温度MPT为93℃CLG认为厚壁容器的典型最小升压温度MPT为38℃，但同时要求最小升压温度MPT由反应器制造商提供。材质为21/4Cr1Mo-1/4V或3Cr1Mo--1/4V1990年以后根据冶金技术规定的最小升压温度MPT为66℃中国石化工程建设公司SEI设计规范：首次开工，反应器外壁温度最低温度小于50℃，其操作压力不得超过设计压力的25%。以后开工，反应器外壁温度最低温度规定为93℃。为避免产生高的温差应力，严格控制任何两个表面热电偶之间的温度差不大于28℃.中国石化工程建设公司SEI、中国石化洛阳工程建设公司LPEC认为MPT涉及温度、压力，仅VRDS有此问题中国石化洛阳工程建设公司LPEC设计规范：反应器外壁温度最低温度小于93℃，其操作压力不得超过设计压力的20%。加氢装置装置安全3---高压加氢装置气密以及热紧阶段，须严格按照设计或工艺包给定的螺栓预紧力指标对反应器、高压容器、高压换热器等高压部位法兰进行螺栓紧固某渣油加氢第二反应器开口名称油气入口油气出口人孔底部卸料口1底部卸料口2螺栓规格mm76761006448单个螺栓的最小预紧力N5.1505E+055.2972E+058.9739E+053.0349E+051.4434E+05单个螺栓的最大预紧力N7.0658E+057.0658E+051.2472E+064.6850E+052.5373E+05表—2某渣油加氢第二反应器相关法兰螺栓设计预紧力一览表加氢装置装置安全设计4---循环氢脱硫塔富胺液去下游溶剂再生、硫磺装置，下游溶剂再生在设计中必须充分考虑胺液再生系统富胺液闪蒸罐顶闪蒸气外排以及富胺液闪蒸罐设置撇油设施、胺液再生塔顶回流罐设置撇油设施，硫磺回收联合装置避免出现废气排放二氧化硫SO2超标的环保事故。现在柴油加氢图幅内设置了φ4000X17000的富胺液闪蒸罐及配套设施、三套加氢装置的胺液中间闪蒸罐撇油均设计改去低压火炬罐。密切监控脱硫系统装置外来贫胺液必须满足指标：总烃≯10mg/L应加强贫、富胺液的化验分析：石油类mg/l，溶解性固体mg/l，悬浮物mg/l，胺液浓度%下面就渣油加氢富胺液闪蒸罐与加氢裂化富胺液闪蒸罐设计思路的对比分析（见下图）加氢装置装置安全2014年3月9日贫、富胺液分析结果分析项目渣油加氢柴油加氢催化干气脱硫富胺液石油类mg/l3.25.47.4溶解性固体mg/l592051203630悬浮物mg/l15637562890富胺液浓度%32.6532.7130.79贫胺液石油类mg/l5.48.0无分析数据溶解性固体mg/l16261638无分析数据悬浮物mg/l1021789无分析数据贫胺液浓度%33.1133.17无分析数据注：自公司要求监测硫磺贫、富胺液质量以来，硫磺贫胺液质量长期不合格，石油类mg/l介于30----100mg/l.渣油加氢富胺液撇油线流程富胺液闪蒸罐V--2010酸性气去E---2004I、II系列循环氢脱硫塔富胺液及撇油I、II系列循环氢压缩机入口分液罐分出胺液LIC0029出装置富胺液富胺液闪蒸罐撇油采样器加氢装置装置安全加氢裂化富胺液撇油线流程酸性气去酸性气汽提塔C--3002LIC24301出装置富胺液采样器富胺液闪蒸罐V--2017LIC24302闪蒸罐撇油去轻污油系统循环氢脱硫塔、低分气脱硫塔富胺液及撇油酸性气汽提塔C—3002撇油加氢装置装置安全加氢装置装置安全设计5---防止高压窜低压的设计：5---1）加氢高压换热器分为H—H,H—L两大类，其中H—L型换热器低压侧压力设计取高压侧设计压力的10/12.5.5---2）高压向低压的排放应设两位式液位控制的快速切断阀.加氢裂化与渣油加氢部分部位未考虑设置两位式液位控制的快速切断阀是由于UOP,CLG设计中充分后续低压部位的压力排放以及排放状态下后续设备的可承受的压力。如渣油加氢热低分安全阀设计计算就是按高分气体串入热低分的最大泄放量选取的。但须严防高压气体窜至界区外，因为界区外系统并未按照CLG,UOP的设计思路设计。须谨记同一管径，气体泄放量远大于液体泄放量。大庆、辽化、兰州均出现过酸性水窜压的事故5—3）高压与低压的隔断均应采用双切断阀.须谨记高低压的分界点。5—4）高压到低压的液位调节阀,高压原料泵出口调节阀应选用风关型的.急冷氢阀,高压原料泵最小流量调节阀,新氢压缩机级间调节阀,循环氢压缩机副线阀应选用风开.加氢装置装置安全加氢装置装置安全设计5---防止高压窜低压的设计：5---5）高压原料泵出口,循环氢压缩机出入口,循环氢脱硫塔副线应采用遥控阀,高压原料泵入口可采用遥控阀.5---6）油品.水,公用工程管线与高压临氢管线相连时,应设高压单向阀,以防止高压含氢流体窜入其他管线.5—7）设计须避免出现高压串低压的可能。倒流的可能。如原料油系统、贫胺液系统、反应注水系统，一旦停泵都有可能出现高压气体倒串。在首次开工仪表调试时必须按照设计仪表规格书要求效验防倒流阀的关阀时间（CLG要求小于1--2秒）。定期检查工艺阀门的严密性，严格监控阀门及单项阀不严密的问题，防止出现误判断。5---8）在装置设计中有部分LCO,LCC阀门，它们存在前后压力级别不同的设计，须正确操作，避免误操作、误判断造成高压含氢流体窜入其他低压管线。加氢装置装置安全加氢装置装置安全设计6---安全、环保、职业卫生方面：6—1）HSE审查和定性,定量风险分析(PHA法,HAZOP法,PSI法等)。另外，在设计各个阶段须进行HAZOP危险和可操作性分析，且在施工图设计阶段须进行60%，90%的施工图3D审查以及最终的施工图会审。进入试车阶段后，开始进行工作循环分析（JCA）6---2）加氢装置高压系统反应加热炉入口法兰至热高压分离器出口法兰相关管线法兰处由于受热应力变化较大,容易出现高压氢气泄漏着火,因此在上述部位须设置蒸汽掩护喷射圆管设施，蒸汽掩护喷射圆管开启阀门须设置在满足安全距离易于接近操作处。6---3）加氢装置高温机泵容易出现高温油品泄漏着火,因此在上述部位须设置水幕喷淋设施，并设置连锁启动设施。如渣油加氢精制渣油泵设计就设计了此设施。6---4）装置应设置配备洗眼站.加氢装置装置安全加氢装置装置安全设计6---安全、环保、职业卫生方面：6—5）四川石化为防止地下水污染，设计须提供工程防渗图集，为准确掌握装置周围地下水环境质量状况以及地下水水体中污染物动态变化情况，在装置设计设置了地下水采样井、地下水监测井。生产二部的地下水监测井共三个，分析项目为COD(化学耗氧量），地下水监测井仪表设有紧急电源。各装置内部设有渗漏液收集井。6---6）根据新《安全生产法》和新《环境保护法》的要求，装置须对废气、废水进行在线监测，加热炉烟气须在线监测氧含量（%），氮氧化物NOX（mg/m3）,硫化物SO2（mg/m3）等污染物分析项目.废水须在线监测PH,COD(mg/l),氨氮含量(mg/l),挥发酚(mg/l),石油类(mg/l)等污染物分析项目.针对四川石化加热炉烟气氮氧化物NOX要求小于53mg/m3的要求，设计对加热炉燃烧器要求采用了低氮燃烧工艺。加热炉使用脱硫后燃料气等措施。茶油加氢污水池出口设有COD在线监测仪表。加氢装置装置安全装置名称及监测点监测项目监测内容分析1分析2分析3检出值标准值加氢裂化加热炉排气筒3#烟尘烟气流量（N·d·m3/h）122245122581122090//浓度（mg/m3）556/20SO2浓度（mg/m3）0.067未检出未检出0.063850NOX浓度（m