哈尔滨石化联合装置新氢压缩机氢气泄漏闪爆事故

哈尔滨石化公司3月1日0时30分联合装置发生新氢压缩机氢气泄漏闪爆事故。
一、联合装置概况、装置开工及产品分布情况
60万吨/年连续重整-80万吨/年中压加氢改质联合装置（以下简称联合装置）是哈石化“十一五”期间的核心项目。连续重整装置以直馏石脑油和中压加氢改质重石脑油的混合油为原料，采用连续重整工艺技术，生产高辛烷值汽油组分，以满足新汽油标准对出厂汽油质量的要求，并且为苯抽提装置提供原料，同时副产的含氢气体为联合装置中的中压加氢改质装置提供氢源。中压加氢改质装置以催化柴油、常三线和减压蜡油的混合油为原料，采用中压加氢改质技术，生产优质柴油及轻、重石脑油。
项目2007年7月25日批复，10月10日奠基，2009年8月7日中交，按照生产受控和HSE管理体系要求，严格执行开车程序和步骤，连续重整装置2009年10月30日投料试车一次成功，11月3日产出合格产品，中压加氢改质装置11月11日投料试车一次成功，11月15日生产出合格产品，标志着联合装置整体一次开车成功。
联合装置开工投产，优化了全厂加工路线，改善了产品结构，目前加工负荷在70%，连续重整装置生产的汽油研究法辛烷值可达到100以上，苯含量不大于0.5%（体积含量），硫含量不大于0.5ppm，汽油收率62.20%，同时为苯抽提提供碳六原料收率15.70%。中压加氢改质装置生产的轻柴油凝点可达到-40℃以下，轻、重柴油的硫含量均不大于0.5ppm，轻柴油收率25.30%，重柴油收率35.20%，同时为连续重整提供重石脑油原料24.80%。联合装置开工后，我公司生产的汽油产品可以全部达到国Ⅲ高标号，柴油产品增加了低凝点柴油的产量，实现了产品质量升级的目标。
二、联合装置新氢压缩机K-2101/A二级冷却器氢气泄漏闪爆事故经过
2010年2月28日23：20左右，联合装置当班操作员发现运行的加氢装置新氢压缩机K-2101/B二级吸气、排气温度同时逐渐升高，达到报警温度115℃（正常操作温度90℃），初步判断一级与二级级间冷却器泄漏，立即安排当班操作员到压缩机现场确认，现场判断该级间冷却器泄漏，车间立即安排班组人员做切机准备。
车间安排操作工检查K-2101/A流程、润滑系统、冷却系统、盘车，确认没有问题，汇报调度后，准备切机。机组切换过程如下：首先启动零负荷的A机组，检查运转情况，机组振动正常、无异常声音、无泄漏、操作画面各参数正常，内操与外操配合准备切换负荷。第一步，B机组降至75%负荷，A机组逐渐提到25%负荷，检查运转情况，无异常。第二步，B机组降到50%负荷，A机组逐渐提到50%负荷。3月1日0时30分，当K-2101/A二级冷却器压力升至8.7MPa以上时，K-2101/A二级冷却器大法兰壳程侧垫片外呲，氢气大量外泄，导致闪爆。


图1   K-2101/A二级出口级间冷却器泄漏大法兰

三、新氢压缩机投用后的故障及处理
1．在2009年11月24日发生K-2101/A一级出口级间冷却器管束泄漏。解体后发现在换热管的上排右数第三根管端部向内６mm～10mm范围有多点泄漏，采用封堵焊死。原因是防冲板是悬臂焊在折流板上，经气流脉动冲击掉落在管束上，高频振动管束，致使管束和管板之间疲劳失效而发生泄漏，运行3个月时间，已经出现3次类似事故。

图2   K-2101/A一级冷却器管束泄漏情况

2．机动设备处在2010年2月20日接到电子商务部转来的盘锦中天公司的答复后，马上电话与沈鼓容器公司证实管束防冲板连接方式，答复是单侧单面焊。对此，机动设备处一方面部署车间按设计图纸提报垫片，准备消除该隐患，另一方面督促电子商务部找供应商抓紧来厂解决隐患。
3．在2010年2月26日，正在运行的K-2101/A一级冷却器又一次发生泄漏，切至B机运行。处理A机，解开一级冷却器试压堵管26根（共堵28根），并发现上次焊接的防冲板靠端板焊道已开裂，又重新补焊。为消除二级出口级间冷却器防冲板缺陷，回裝时采用按图纸提报的缠绕垫片，冷却器检修后，壳程按规范试压合格，28日0：30时交车间备用。

图3   K-2101/A一级冷却器管束堵管情况

四、事故应急处置情况
事故发生后，现场操作工根据现场事故处置预案，迅速撤离现场，并立即报警。操作室紧急停车K-2101/A、B，装置紧急停工。公司调度室接警后，当班调度立即启动公司级应急预案，并通过“应急报警信息平台”通知各相关部门人员，各部门人员在接到指令后，迅速赶到事故现场。
0时35分，公司应急指挥中心成员到达现场后，立即成立现场应急指挥部，总经理魏立东任总指挥，亲自指挥各应急组进行应急救援。抢险抢救组在确认事发现场无被困和受伤人员后，利用警戒带将厂房封锁。消防队根据现场火情，拟定了对着火点周围设施进行喷淋降温，保留着火点，防止熄灭后回火爆炸事故的作战方案。生产保障组研究决定装置按紧急停工处理，采取加氢装置反应系统泄压，引氮气置换，分馏系统闭路循环，重整装置预加氢和重整反应系统泄压，分馏系统单塔循环，低压系统放火炬等临时措施，保证生产。治安保卫组立即对周边道路实施封锁，避免无关人员进入事故现场。后勤保障组组织车辆及各类应急物资，在指挥部随时候命，并于1时30分，将事故情况向炼油与化工分公司进行简要汇报。1时环境保障组人员佩戴防护器具对事发现场及周边区域进行首次监测，同时组织将装置污水切入应急缓冲池。4时环境保障组进行第二次监测，监测合格，同时经供电车间现场勘查无漏电情况后，设备保障组进入现场，查看设备损坏情况，制定维抢修方案。由于事故应急处置得当，未造成人员伤亡，无次生事故发生。
公司组织各专业，分别于5时和10时，对连续重整压缩机、加热炉、反应再生、分馏等各部分设备进行检查，确认没有问题后，决定联合装置连续重整开工。15时30分，连续重整装置预加氢反应开始引氢气，升温升压；19时25分，重整反应引氢气，系统置换、升温升压；3月2日9时30分，引石脑油进装置，预加氢进料；15时40分，精制油质量合格，重整进料，调整产品质量。目前，公司正组织机动部门，抓紧抢修加氢装置新氢压缩机K-2101/A、B，待压缩机修复后，准备加氢装置开工。
五、事故原因初步分析
1．大浮头壳程侧垫片强度不足，侧垫片外呲，导致氢气泄漏。联合装置根据沈阳鼓风机厂提供的图纸（4M80(78)62-00冷却器总图 件号9显示垫片规格型号为：缠绕垫 C13-600-6.4，标准为：JB/T4719-92）准备备件。事故发生后，进一步阅图发现：垫片的公称压力明显小于图面最高工作压力。同时根据石化标准，6.4MPa以上的密封面不应选用凸凹面加缠绕垫的形式，应选用凸凹面+齿形垫或RJ面+钢圈垫形式。
2．定位管分布方式导致防冲挡板固定焊缝没在两侧的定位管上形成，使该焊缝受脉动介质冲击、处在振动拉伸状态。同时连接方式不符合GB151第5. 11. 4条规定：“防冲板的直径或边长应大于接管外径50mm；防冲板两侧焊在定距管或拉杆上，也可同时焊在靠近管板的第一块折流板上。”，而是单侧单面焊，呈悬臂状，运行中上下振动敲击换热管，使之产生疲劳泄漏。
3．一级冷却器的特性表中管壳程压差（5.0-4.0=1.0MPa）与实际压差（5.0-0.4=4.6MPa）相差较大,可能误导换热管选用标准降低，使一级冷却器换热管出现泄漏。