朱富強

(中石化鎮(zhèn)海煉化分公司)

一、背景介紹

國內(nèi)部分煉油裝置都是在《職業(yè)病防治法》實施以前建成投運的,由于當(dāng)時的工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準要求比較低,煉油裝置的采樣系統(tǒng)均為普通開敞式采樣方式。這種采樣方式的特點是：采樣速度較快,但因采樣管存在死區(qū),所以每次采樣都需要進行前期置換,將前期存在于管道或采樣管中的死區(qū)介質(zhì)進行置換,使樣品更具代表性。存在的問題：一是置換介質(zhì)較多,浪費產(chǎn)品；二是將置換剩余的液體介質(zhì)直接倒入地面污水溝后,又造成二次環(huán)境污染；三是酸性氣、干氣、富氣等(以下簡稱氣相)介質(zhì)直接向環(huán)境排放,污染環(huán)境。而芳烴物質(zhì)又很容易揮發(fā),采樣工在采樣過程中直接暴露于所采介質(zhì)的環(huán)境之中,對工人的健康造成直接傷害。根據(jù)《職業(yè)病防治法》和勞動衛(wèi)生的要求,對于有毒物質(zhì)應(yīng)盡量采用密閉化,避免直接操作,使作業(yè)場所的有毒物質(zhì)濃度或者強度符合《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》,減少職業(yè)病的發(fā)生。近幾年來,鎮(zhèn)海煉化公司對相關(guān)煉油裝置的苯類物質(zhì)和酸性氣采樣系統(tǒng)進行了階段性的專項整治,利用裝置停工檢修時段,對采樣系統(tǒng)進行了密閉采樣改造。經(jīng)過近幾年的改造,該公司的液相組分(主要是含苯介質(zhì))和大部分氣相組分的采樣方式都已改為密閉采樣,有效地保護了操作人員的身體健康。

1.密閉采樣器概述

密閉采樣首先保證了揮發(fā)性介質(zhì)不直接排放到大氣中,因此它是一種符合化驗需要也符合安全規(guī)范的采樣方式。應(yīng)用密閉采樣器采樣可有效杜絕采樣人員吸入揮發(fā)性介質(zhì)的可能性,減少職業(yè)病的發(fā)生、保護采樣工的生命安全。還可解決原先死區(qū)置換排放,采樣點附近環(huán)境污染的問題。在鎮(zhèn)海煉化的部分生產(chǎn)裝置中,苯類物質(zhì)的采樣分析占了很大比例,因苯是高毒物質(zhì),長期接觸對人體具有致癌、致畸、損害造血細胞等危害；而氣相組分中的酸性氣、干氣等成分復(fù)雜,含多種有毒、有害物質(zhì),人體直接接觸極易發(fā)生中毒事故。因此,對部分裝置的含苯液相和酸性氣等氣相介質(zhì)的密閉采樣是非常必要的。

2.密閉采樣器簡介

由于鎮(zhèn)海煉化公司部分煉油生產(chǎn)裝置建設(shè)較早,現(xiàn)場許多采樣點都不具備安裝密閉采樣器的工藝條件,各采樣點介質(zhì)情況也千差萬別,有的采樣點附近沒有回路,有的采樣口的壓力非常低甚至負壓。所以同一型號的密閉采樣器是不能完全適用的,需要針對不同采樣口的具體情況進行定制。對密閉采樣器還有一定的技術(shù)要求,具體要求如下：要求密閉采樣器離線安裝,原有的采樣口暫時保留；采用一體化箱式結(jié)構(gòu),外形尺寸盡可能小,安裝位置比較開闊,不得影響裝置操作；管線布置美觀大方,管材必須耐腐蝕；采樣瓶底部必須安裝托盤支架,避免采樣時脫落；根據(jù)不同采樣點采樣量的不同,要求配備不同型號大小的采樣瓶；在沒有低壓瓦斯回路的采樣器尾部必須安裝活性炭吸附罐；能用氮氣吹掃的必須安裝氮氣吹掃系統(tǒng)等。目前安裝在鎮(zhèn)海煉化公司部分煉油裝置的密閉采樣器主要有產(chǎn)品氣相、產(chǎn)品液相、污水采樣等三種,其中產(chǎn)品液相密閉采樣器根據(jù)采樣口的壓力差分為低壓(無壓差)和高壓兩類密閉采樣器,其中低壓密閉采樣器又分為低壓有壓差和低壓無壓差兩種；產(chǎn)品氣相密閉采樣器又根據(jù)采樣器壓力狀況(如高壓、常壓、微壓、負壓等)、樣品濃度、采樣量多少等因素可分為鋼瓶采樣、氣囊采樣、針筒采樣等三類密閉采樣器。各種不同類型密閉采樣器的適用范圍和采樣原理如下。

(1)液相密閉采樣器。該密閉采樣器主要根據(jù)采樣點和回樣點的壓差狀況進行分類,其中有壓差密閉采樣器的介質(zhì)進、出管線必須存在一定的壓力差(根據(jù)采樣口壓力大小,又分為高壓和低壓液相密閉采樣器,以1.0MPa為分界),在非工作狀態(tài)下介質(zhì)的流動對裝置的生產(chǎn)無影響。無壓差密閉采樣器的進出介質(zhì)不具備一定的壓力差或在非工作狀態(tài)下介質(zhì)的流動對裝置的生產(chǎn)有影響。

(2)氣相密閉采樣器。該密閉采樣器也是根據(jù)采樣點和回樣點的壓差狀況進行分類,其中鋼瓶密閉采樣的進出口必須存在一定的壓力差,針筒和氣囊密閉采樣主要針對采樣管壓力為微壓甚至負壓的狀態(tài)下使用。

二、內(nèi)涵及做法

1.現(xiàn)狀調(diào)查

鎮(zhèn)海煉化分公司煉油五部PX裝置和煉油一部芳烴抽提裝置及其他含苯類物質(zhì)的采樣器,由于裝置建設(shè)較早,原設(shè)計基本沒有采用密閉采樣,化驗分析人員采用直流式采樣,這種采樣方式會對作業(yè)環(huán)境和操作人員身體健康造成一定影響。上述裝置在采樣過程中散發(fā)到作業(yè)環(huán)境的有毒物質(zhì)主要以苯類物質(zhì)為主,主要有苯、甲苯、二甲苯等。其中苯是一種無色、具有特殊芳香氣味的液體,易揮發(fā),易燃,其蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物,遇明火、高熱極易發(fā)生燃燒爆炸,與氧化劑能發(fā)生強烈反應(yīng),易產(chǎn)生和聚集靜電,有燃燒爆炸危險。同時苯為致癌物,其蒸汽有毒,按《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》(GB 5044—85)中有關(guān)規(guī)定為I級(極度危害)物質(zhì),急性中毒在嚴重情況下能引起抽筋,甚至失去知覺；慢性中毒能損害造血功能。工作場所空氣中化學(xué)物質(zhì)短時間接觸容許濃度為10mg/m3(GBZ 2.1—2007《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》第1部分：化學(xué)有害因素)。其他含苯類物質(zhì)甲苯、二甲苯為Ⅲ級(中度危害)物質(zhì),在生產(chǎn)過程中的主要危險和共同有害因素是：易燃,與空氣混合能成為爆炸性混合物。遇到火種、高溫、強氧化劑時有引起燃燒爆炸的危險。其蒸汽比空氣重,能沿低處擴散相當(dāng)遠,遇明火會回燃。對皮膚、黏膜有輕度的刺激作用,對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用。工作場所空氣中化學(xué)物質(zhì)短時間接觸容許濃度為100mg/m3(GBZ 2.1—2007《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》第1部分：化學(xué)有害因素)。

對此,鎮(zhèn)海煉化分公司于2006年成立了密閉采樣器研制技術(shù)攻關(guān)小組,經(jīng)過多年研制和現(xiàn)場長周期實際運行,確認該產(chǎn)品技術(shù)已經(jīng)成熟,可以達到推廣應(yīng)用階段后,于2009年對煉油五部PX裝置、煉油一部芳烴抽提裝置及其他含苯類物質(zhì)生產(chǎn)裝置的產(chǎn)品及中間介質(zhì)含苯類物質(zhì)采樣點采用液相密閉采樣器的技術(shù)改造。在此基礎(chǔ)上,又于2010年對含硫化氫的氣相物質(zhì)采樣點安裝氣相密閉采樣器技術(shù)改造。改造后的密閉采樣器能對管道內(nèi)的含苯、含硫化氫等有毒、有害、易燃等危險的中、低壓液相、氣相介質(zhì)進行無泄漏采樣,確保了樣品的代表性、準確性。

2.安裝方式和數(shù)量

密閉采樣器根據(jù)流體動力學(xué)原理設(shè)計而成,利用安裝在輸送流體管道中的節(jié)流件所產(chǎn)生的壓差,驅(qū)使旁路中的流體循環(huán),循環(huán)旁路中安裝有特殊設(shè)計的采樣閥,徹底消滅了一般采樣閥前的流動死區(qū),無須排放積滯流體,可隨時采得新鮮樣品。該采樣器使用近五年來,有關(guān)技術(shù)指標均符合設(shè)計要求?，F(xiàn)場采樣操作簡單方便,樣品采集準確,而且循環(huán)密閉采樣,采樣速度快、操作時間短,密閉性能好,整個采樣過程無有毒有害物質(zhì)泄漏,滿足了職業(yè)衛(wèi)生技術(shù)規(guī)范要求,有效地保護了職工的身體健康。經(jīng)過二次較大規(guī)模的技術(shù)改造,基本消除了煉油裝置高毒介質(zhì)的自流式采樣點,全部按要求安裝密閉采樣器。2009—2010年共安裝75臺密閉采樣器,其中含苯液相密閉采樣器共55套,分別安裝在PX-歧化裝置、苯抽提裝置、Ⅰ芳烴抽提裝置、三重整裝置等。氣相密閉采樣器共20套,分別安裝在加氫裝置、常減壓裝置、催化裝置、加裂裝置、焦化裝置等,其中氣相鋼瓶密閉采樣器5套,氣相針筒密閉采樣器5套,氣相氣囊密閉采樣器10套。

三、持續(xù)開展技術(shù)攻關(guān),推進技術(shù)進步,提高密閉采樣器的使用可靠性

1.采樣器存在問題和持續(xù)改進

公司在密閉采樣器長周期使用過程中還存在一些問題,主要有個別液相密閉采樣器采樣針旁會出現(xiàn)小液滴的泄漏,氮氣閥開關(guān)不太靈活,密封墊圈壽命有限,很易破損等現(xiàn)象。氣相密閉采樣器主要是焦化裝置脫前干氣和脫前液態(tài)烴因介質(zhì)中含較多焦粉,將采樣口堵塞,使得采樣瓶與接口卡澀不靈活影響使用；硫黃裝置因處理含氨酸性氣,采樣器引線銨鹽結(jié)晶比較嚴重,堵塞采樣管線。所有這些問題,都需要在今后的實踐中進一步持續(xù)改進。

2.因工藝變化調(diào)整尾氣排放方式

煉油五部PX裝置原設(shè)計密閉采樣器的尾氣直接進低壓瓦斯系統(tǒng)管網(wǎng)(吹掃至火炬),當(dāng)時未考慮到火炬背壓易造成采樣瓶爆瓶,存在一定的安全隱患。針對這種情況,從安全考慮,煉油五部對已安裝的34臺密閉采樣器的尾氣系統(tǒng)進行了改造,將原進火炬系統(tǒng)的回路全部脫離,回路管線加盲蓋或管帽封堵,加裝活性炭吸附罐；改造后的密閉采樣器已全部正常使用。

四、密閉采樣器的應(yīng)用

1.實際使用狀況

從使用情況看,液相密閉采樣器采樣系統(tǒng)操作簡單、便捷,一次采樣耗時約半分鐘。由于樣品一直處于循環(huán)狀態(tài),從根本上解決了原先死區(qū)置換排放的問題,因此采樣的代表性較好,能夠確保樣品分析準確。由于是密閉采樣,可有效減少有毒物質(zhì)的外泄,采樣時基本無異味,尾氣通過接入低瓦系統(tǒng)或活性炭吸附方式處理,消除了有毒有害物質(zhì)向大氣泄漏的可能性,減少了環(huán)境污染,保障了職工的身體健康,采樣人員也反映采樣點附近原先較重的芳烴氣味沒有了。此外,密閉采樣器的各組件、管線均采用耐腐蝕材料(如304、316、316L不銹鋼),采樣瓶為玻璃瓶,密封件材料為聚四氟乙烯與氟橡膠O形圈,可確保設(shè)備的長周期使用。氣相密閉采樣器的采樣時間：針筒采樣約1分鐘,氣囊采樣約0.5—2分鐘,鋼瓶采樣約2分鐘,針筒采樣比鋼瓶采樣操作簡便、快捷,還可直接注射到色譜儀等化驗儀器內(nèi)。氣囊作為樣品載體的采集。具有樣品載體輕、便于攜帶、成本低的特點,氣相密閉采樣器的特點有：安全性能高,密封性能好,所有閥門、快速接頭等均為進口專業(yè)廠家生產(chǎn),密封可靠、故障率低、使用壽命長。其中高壓介質(zhì)如用針筒與氣囊采樣還可通過減壓閥降壓,確保采樣人員在低壓狀態(tài)下操作。鋼瓶采樣的部件質(zhì)量較可靠,安全性能也相對較好。

2.現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境影響

為更好地驗證密閉采樣器使用時對作業(yè)環(huán)境的影響,我們對部分密閉采樣口附近作業(yè)環(huán)境進行了苯系物的對比檢測。檢測結(jié)果表明,采樣作業(yè)時,在密閉采樣器采樣口邊環(huán)境中苯系物濃度明顯低于常規(guī)采樣口邊,在常規(guī)采樣口邊都能檢測出苯系物,且時常出現(xiàn)濃度超標現(xiàn)象。另外,對密閉采樣器尾氣采取活性炭吸附方式處理的罐內(nèi)尾氣也進行了檢測。從檢測結(jié)果來看,與各采樣口邊的濃度基本吻合；也就是說,常規(guī)采樣原散發(fā)到環(huán)境中的苯系物,采用密閉采樣后基本上全部進行了回收處理。各密閉采樣器采樣口附近環(huán)境的苯系物濃度均未超過《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》(GBZ 2.1—2007)中“第1部分：化學(xué)有害因素的限定”的相關(guān)規(guī)定,符合國家職業(yè)衛(wèi)生要求。說明密閉采樣器的密閉性能良好,無泄漏現(xiàn)象,達到保護職工身體健康的目的。

表1 常規(guī)采樣點和密閉采樣點苯系物監(jiān)測結(jié)果單位：mg/m3

續(xù) 表

五、結(jié)論

鎮(zhèn)海煉化公司原生產(chǎn)裝置新安裝的密閉采樣器,經(jīng)過近5年的運行,總體來看,液相密閉采樣器的性能穩(wěn)定,在使用過程中沒有出現(xiàn)大的問題,只要加強現(xiàn)場巡檢和維護,可以確保長周期運行。氣相密閉采樣器在運行過程中,大部分使用良好,但個別采樣點因采樣介質(zhì)雜質(zhì)較多、成分復(fù)雜,出現(xiàn)采樣口堵塞、結(jié)晶等現(xiàn)象,仍待以后逐步完善改進?？傊?密閉采樣系統(tǒng)的使用效果是值得肯定的,盡管比原先開敞式采樣的時間要長,工藝也要復(fù)雜,但采樣人員對密閉采樣器還是非常歡迎的。自從安裝了液相密閉采樣器后,該公司相關(guān)裝置采樣口邊用于傾倒殘液的采樣桶已全部取消,采樣過程中現(xiàn)場有毒的芳烴氣味也基本沒有。在氣相采樣時,不再需將有毒介質(zhì)直接向環(huán)境排放,并在安裝密閉采樣器的采樣口附近,經(jīng)現(xiàn)場檢測,有毒有害物質(zhì)濃度都小于國家職業(yè)衛(wèi)生標準要求。密閉采樣器可以做到既安全又環(huán)保,有效保護操作人員的身體健康。

六、持續(xù)改進

為進一步推廣密閉采樣器的使用范圍,公司于2014年又對相關(guān)煉油運行部的含硫污水、急冷水、酸性水等含較高硫化氫物質(zhì)的污水采樣口增設(shè)了22臺密閉采樣器,這批采樣器目前正在安裝和投運之中。下階段,對新建裝置在職業(yè)病防護設(shè)施設(shè)計審查階段要嚴格把關(guān),必須按《工業(yè)企業(yè)職業(yè)衛(wèi)生設(shè)計標準》(2010)要求安裝密閉采樣器外,對老裝置還需進一步排查,一些含高毒物質(zhì)的采樣口繼續(xù)進行整改；對已使用的密閉采樣器加強檢查,并維護好、使用好,確保職工的身體健康。