1.加氢裂化装置概述

中国石化股份有限公司广州分公司120×104 t/a加氢裂化装置，是一个高温高压的临氢装置，在正常运转条件下，加氢精制反应器操作温度为370℃，压力13.5MPa；加氢裂化反应器操作温度390℃，操作压力13.5MPa，反应物料处理量150000t/h，其中循环氢气量约161000Nm3/h ，在生产过程中应严防反应器的超温和飞温。另外，反应器的安全阀、系统管线、阀门等附件如发生泄漏或损坏，高温、高压的油气、氢气喷出来，极易发生火灾、爆炸事故，加氢裂化装置始终处于高度“危险”运转的状态。氢气分布于加氢裂化装置各个区域，做好装置内氢气防火灭火工作至关重要。

2.氢气介质的特性

氢气，作为化学物质中分量最轻、分子量最小的物质，是石油化工生产中最常用的物料之一。氢气是无色、无嗅的可燃性气体。氢气从系统中泄漏逸出后扩散速度很快，能迅速与空气形成蔓延范围很广的爆炸性混合物（其爆炸极限为4.1%～74.1%，闪 点＜-50℃），氢气的最小引燃能量为0.019毫焦耳，如明火、高温载热体、静电火花等就能引起燃烧，甚至爆炸。氢气本身还有自燃性，引燃温度为400℃。因此，氢气是一种极危险的易燃易爆气体。

3.氢气泄漏事故仿真

为了更有效地了解氢气泄漏时对装置的危害，以20MPa压力的加氢裂化装置作为仿真事故模型来研究，从而为氢气泄漏提供防范措施依据。

3.1氢气泄漏事故形态假设

气象条件：

季节：夏季

时间：夜晚

大气温度：30℃

相对湿度：85%

天气：晴

风速：1m/s

表3-1 氢气泄漏事故形态假设

3.2氢气泄漏扩散距离与浓度关系

表3-2 氢气泄漏扩散距离与浓度关系

3.3氢气泄漏后引起喷火热辐射危害范围

表3-3 氢气泄漏后引起喷火热辐射危害范围

3.4氢气泄漏后发生爆炸后超压的危害区域

表3-4 氢气泄漏后发生爆炸后超压的危害区域

3.5仿真事故后果分析

1>从爆炸冲击波超压事故后果仿真看出，在给定的事故条件下，发生火灾爆炸后的冲击波超压危害范围波及邻近装置，在危害区域内，将对设备、建筑物等造成重大破坏，严重伤害人体。

2>从喷火热辐射事故后果仿真看出，在给定的事故条件下，在装置区内部物质泄漏发生喷火的热辐射对设备和人体会造成极大危害，在此热辐射影响范围内将造成设备损坏和作业人员伤亡。

3>从泄漏扩散事故后果仿真看出，在给定的事故条件下，火灾爆炸危险区域（爆炸下限范围）是装置区内部区域，但其泄漏扩散范围波及邻近装置。

4.氢气泄漏

4.1氢气泄漏的原因分析

加氢裂化装置的临氢管线中易泄漏的部位，主要是加热炉出入口、高压换热器和反应器出入口等部位法兰。这些部位氢气温度最高，在氢气中混有同等温度的油气，而且该处压力较高。因为原料波动或中断、循环氢气波动或中断、燃料气系统仪表故障，燃料气压力过低，反应进料加热炉流量过低等情况都会导致自动联锁动作，造成加热炉熄火，致使加热炉出入口、高压换热器和反应器出入口等部位法兰因为温度剧变，法兰与金属软钢密封环垫圈因膨胀系数不同而会导致氢气泄漏。

新氢压缩机区域，因为阀门和法兰面比较多，开停机的次数多，导致管线内氢气波动大，很容易造成氢气泄漏。如果一旦发生泄漏，高温、高压氢气油气混合物会发生自燃，或因高速的气流喷出产生的静电火花而引燃。

4.2氢气泄漏的防范对策

氢气泄漏后容易导致火灾和爆炸事故，为了防止氢气泄漏后发生更大的事故，提前制订防范对策非常必要。

1）工艺操作人员在装置开、停工的过程中要精心操作，要严格按照开、停工方案进行升温升压，严禁超温超压，或者短时间内大幅度降温降压现象发生，不正常的工艺操作是临氢管线法兰泄漏的重要因素。

2）仪表人员加强对加热炉燃料控制系统和进料或混氢仪表元件的维修保养，定期更换易老化易损坏的仪表元件，以防止在正常运行中发生断电、短路或熔断器烧坏等故障，避免因误讯号导致的燃料气阀门自动联锁误切断。这是临氢管线防止法兰泄漏氢气的关键点。

3）在临氢管线上安装八字盲板时，设备人员要认真检查法兰凹凸面的平滑、匹配，软钢金属垫圈材质不能选错，质量完好。施工人员应按法兰配合要求进行安装，连接螺丝吃力均匀，按规范拧紧。并且按照工艺设计要求，对热态的临氢管线上八字盲板采取可靠有效的保温隔热措施。

4）在加热炉出入口、高压换热器和反应器出入口等部位法兰连接处安装一个低压蒸汽管网的环形保护圈管，管子上钻有一定间隔的小孔（直径ф1～2mm）。一旦发现氢气泄漏时，可立即打开蒸汽阀门，低压蒸汽便从环形保护圈的小孔中喷射成雾状，覆盖泄漏处的地方，其作用是可稀释氢气浓度，隔绝空气进入，阻止高压高温氢气自燃着火或静电起火、燃烧。

5）严格执行新氢压缩机开停机的安全规定，系统引进氢气或瓦斯前必须进行氮气置换，以氧含量＜0.5%为合格。氢气升压时，氧含量< 0.5%。装置停工检修前，上述系统应进行氮气置换，可燃气含量＜0.2%为合格，并作1：0,1：0.5， 1： 1， 1： 2爆炸试验合格为准。

4.3临氢管线的灭火方法

高温高压氢气的自燃着火或静电起火，火焰非常高，辐射热也强。因为氢气的爆炸范围大，因此氢气在空气中燃烧之后很容易发生爆炸。例如制氢装置的“2.12”事故就是发生了氢气泄漏导致的爆炸事故。

对于氢气泄漏导致的着火，不能使用二氧化碳和高压水等具有冷却作用的灭火剂来扑灭火灾，因为处于较大氢气泄漏并已经燃烧的高压高温管线，辐射热很高，本身又处于充分的热膨胀，难以忍受冷态常温的灭火剂的作用，很可能使裂缝扩展，给外界空气的入侵开了个“缺口”，极易形成氢气–氧气爆炸混合物，导致爆炸。

对于高温高压氢气泄漏导致的着火，正确的灭火方法如下。

1）发现火情，操作人员立即向总控报告，立即启动加氢裂化装置的0.7mpa/min的紧急泄压系统，将系统从高压状态（13.5mpa）速降至低压状态（8.0mpa），或者降至微正压。同时，工艺操作上采取降温、降量，保持系统低负荷运行。通过紧急处理，这样可以迅速地减少氢气的外泄量，火势大大减弱。

2）消防车在现场就位，准备好干粉灭火机和灭火器，当火势减小时，氢气的泄漏量减小，火势和氢气泄漏量都能得到控制时，根据现场具体情况可以对火源处喷射干粉灭火。

3）确认火灾被扑灭后，根据损坏程度进行堵漏和修复工作。堵漏完毕，经过便携式氢气检测仪器检测合格后才能恢复生产。

5.小结

因为加氢裂化装置遵循了正确的氢气泄漏的灭火要求和程序，加氢裂化装置临氢管线的几次漏氢事故，都能顺利地迅速扑救，没有引起重大损失和巨大的灾难。而且临氢管线的可靠有效的防火措施，也确保了装置“安、稳、长、满、优”运行。