易華(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

0 引言

氫氣是在石油化工生產(chǎn)過程中常用的工業(yè)氣體，尤其是氫氣制取過程中，氫氣含量較多，但是設(shè)備在運(yùn)營過程中，容易發(fā)生危險(xiǎn)，尤其是在加氫過程中，氫氣與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的過程中，若反應(yīng)生成的氣體泄漏，遇到明火或者火花等條件，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重地事故發(fā)生。氫氣不僅僅在石油化工領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用，在其他領(lǐng)域中也大放異彩，所以做好氫氣爆炸預(yù)防工作意義重大。

1 氫氣的燃爆的原因探析

1.1 氫氣的性質(zhì)

氫氣具有可燃性，且不具有明顯的區(qū)別特性，作為無色無味的氣體，其安全性較低。在工業(yè)中氫氣常常作為還原劑被使用?，F(xiàn)在的氫氣制備主要來源于天然氣或者水煤氣，雖然電解水也可以制備氫氣，但是由于耗能較高，在工業(yè)中未被廣泛使用。

在石油化工項(xiàng)目中，氫氣廣泛地應(yīng)用于裂化反應(yīng)中，同時(shí)應(yīng)用于制備氨氣。雖然氫氣本身無毒，在常溫狀態(tài)下狀態(tài)穩(wěn)定，但是化學(xué)反應(yīng)條件發(fā)生變化時(shí)，氫氣的性質(zhì)會(huì)發(fā)生較大的改變。氫氣在空氣中的燃燒極限5%～75%(體積)，在燃燒過程中容易發(fā)生爆炸，其爆炸極限是4%～75.6%。

1.2 氫氣爆炸的原因

氫氣發(fā)生爆炸的首要條件就是由于氫氣不純?nèi)紵龝r(shí)產(chǎn)生的爆炸事故，氫氣不純并不說明氫氣為100%的純凈物，而是以爆炸極限為危險(xiǎn)范圍體積進(jìn)行框定，低于或者超過該體積，氫氣即使遇到明火也并不會(huì)爆炸。所以簡單來說防止石油化工項(xiàng)目中的氫氣爆炸應(yīng)當(dāng)從這兩個(gè)方向入手。

2 氫氣爆炸事故案例分析

在石油化工項(xiàng)目中，意外事故總是防不勝防，但是只有科學(xué)地分析事故案例，從事故發(fā)生的根本原因入手，才能夠避免悲劇的發(fā)生。1991年11月1日，錦州石油化工公司違章開泵，造成罐體爆炸，一人重傷多人輕傷事件，其直接原因是高壓氫氣反串進(jìn)入低壓脫氧水罐，造成爆炸。2003年烏魯木齊石油化工公司因爐膛取樣時(shí)違章操作造成1人死亡。在這里，筆者就2005年10月18日某石油化工公司的氫氣閃爆事故簡要概述，并分析背后的原因，提出相應(yīng)的措施。

爆炸發(fā)生的位置是2#硫酸干燥塔，前期對(duì)塔內(nèi)的濃硫酸進(jìn)行排出并注水清洗后，在翌日進(jìn)行水焊操作時(shí)，由于前一日濃硫酸經(jīng)水沖洗后，形成的稀硫酸與塔內(nèi)的碳鋼發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)生成的氫氣與操作工人進(jìn)行操作時(shí)的明火發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生閃爆，最終造成了生命財(cái)產(chǎn)損失。從該典型事故中我們可以看到作業(yè)組和技術(shù)組兩者的業(yè)務(wù)素質(zhì)較低，前者未在操作前對(duì)塔內(nèi)的可燃?xì)怏w進(jìn)行取樣分析，后者化工經(jīng)驗(yàn)不足，面對(duì)稀硫酸和塔壁碳鋼發(fā)生的反應(yīng)預(yù)料不足。

綜合上述幾個(gè)典型案例可以總結(jié)出發(fā)生爆炸事故的原因：(1)操作人員對(duì)規(guī)章制度的漠視；(2)技術(shù)人員化工經(jīng)驗(yàn)不足；(3)管理人員管理制度不完善。所以我們應(yīng)從這三個(gè)方面入手，更加深入地分析石油化工的氫氣爆炸預(yù)防措施。除此之外，筆者還從氫氣爆炸的條件進(jìn)行分析預(yù)防。

3 氫氣爆炸的預(yù)防措施

3.1 加強(qiáng)管理、完善制度

根據(jù)我國近些年來的爆炸案例，我們可以看出所有的案例都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是存在違章操作或是檢查不及時(shí)的現(xiàn)象。1995年催化器檢修并未全部進(jìn)行檢修，沒有動(dòng)火檢修分餾塔穩(wěn)定系統(tǒng)，翻盲-201過程中，空氣進(jìn)入油氣線中，油氣線內(nèi)結(jié)焦過多，造成爆炸。所以在氫氣防爆的措施中，首先應(yīng)當(dāng)從根本入手，企業(yè)對(duì)人員的制度約束能夠極大程度上提高操作人員的化工素養(yǎng)，例如1993年吉化集團(tuán)經(jīng)警在汽油罐區(qū)吸煙，導(dǎo)致事故直接發(fā)生。所以企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)管理，舉例說明，加強(qiáng)職工的防火教育安全，對(duì)不同崗位的人員進(jìn)行不同的崗位培訓(xùn)，制定不同的制度，因崗而異。

3.2 增強(qiáng)技術(shù)人員的化工素養(yǎng)

近些年的基層人員操作失誤導(dǎo)致的事故也不在少數(shù)，多數(shù)并非基層技術(shù)人員的化工理念不到位，而是過多地依賴自己的操作經(jīng)驗(yàn)，違章指揮，違章操作，造成事故。所以在企業(yè)的管理過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)技術(shù)人員的化工素質(zhì)，嚴(yán)格根據(jù)工藝的操作流程進(jìn)行操作，按照要求進(jìn)行操作。

3.3 控制氫氣爆炸條件

3.3.1 控制氫氣爆炸極限在安全范圍內(nèi)

從發(fā)生爆炸的案例中我們可以得出，氫氣爆炸一般是因?yàn)樾纬蓺怏w混合物或者氫氣泄漏遇到明火造成爆炸。所以首先我們需要防止氫氣設(shè)備或者其他設(shè)施中產(chǎn)生混合氣體。首先我們可以在引入氫氣前，進(jìn)行對(duì)管道內(nèi)部的氣體進(jìn)行采樣分析，若不合格可以采用注水排氣法進(jìn)行置換(注水排氣法利用氫氣不溶于水的性質(zhì))或使用惰性氣體置換，直到氫含量符合標(biāo)準(zhǔn)。

再者，防止氫氣泄漏和杜絕化學(xué)反應(yīng)生成氫氣泄漏導(dǎo)致爆炸事件。首先提升設(shè)備的安全性能，金屬管道應(yīng)當(dāng)提升密封性能，尤其是管道與管道的連接處，焊接時(shí)要杜絕焊接渣滓殘留管道中。同時(shí)設(shè)備要定期檢測，防止因?yàn)槠渌橘|(zhì)互滲產(chǎn)生危險(xiǎn)。再者，對(duì)管道內(nèi)部的易泄漏點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)防控，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)維護(hù)修理。

除此之外，我們可以從設(shè)備的制作標(biāo)準(zhǔn)入手，嚴(yán)格按照管道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組裝。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是保證石油化工項(xiàng)目順利實(shí)行的基礎(chǔ)，氫氣管道在制造時(shí)按照規(guī)定制作，同時(shí)檢驗(yàn)的時(shí)候注意嚴(yán)格根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行查驗(yàn)。

對(duì)于上述案例中提及過的因?yàn)閴毫^大造成的罐體爆炸事故，首先設(shè)置壓力檢測儀表，方便及時(shí)地觀測和預(yù)警。在裝備壓力檢測器時(shí)，可以選擇具有報(bào)警和電子連鎖功能的裝置，再發(fā)現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)地切斷聯(lián)系，防止因?yàn)榉磻?yīng)不及時(shí)導(dǎo)致危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

為了保證氫氣積聚的爆炸極限在安全范圍內(nèi)，我們可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行防范：(1)氫氣泄放管道的安全措施，氫氣在泄放時(shí)混入其他的氣體，比如水蒸氣和氮?dú)猓瑢Ⅲw積濃度保持在安全范圍內(nèi)，但是我們的稀釋管道要專門設(shè)置，不能夠在氫氣管道中直接稀釋；(2)高空排放氫氣，在空氣中氫氣的濃度處在30%就能被微弱的火星引燃。我國排放流量大的氫氣一般都采用高空排放的方法，因?yàn)檫@樣的方法結(jié)構(gòu)簡單，能夠保證成本低廉的基礎(chǔ)上，在保護(hù)環(huán)境的前提下最大程度地以最小的成本獲取最高的經(jīng)濟(jì)利潤。高空排放氫氣主要利用快速擴(kuò)散性能，氫氣在溫度較低的時(shí)候排入空氣中能夠快速地?cái)U(kuò)散。但是這樣容易形成氫氣云團(tuán)對(duì)周圍的設(shè)施有一定的危害作用；(3)氫氣設(shè)備應(yīng)當(dāng)在通風(fēng)條件良好的場地，管道布置在通風(fēng)的地方有利于防止氫氣的積聚，在通氣場所中也要設(shè)置氫氣檢測器，同時(shí)也要使用機(jī)械聯(lián)鎖啟動(dòng)事故風(fēng)機(jī)。

3.3.2 控制氫氣條件

除了要控制氫氣的濃度，還應(yīng)當(dāng)控制反應(yīng)條件。石油化工場所應(yīng)當(dāng)防止明火，這些場所應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)防范火災(zāi)。首先應(yīng)當(dāng)保證消防設(shè)施的完好，消防設(shè)施是災(zāi)難發(fā)生的第一防線，石油化工企業(yè)應(yīng)當(dāng)對(duì)廠區(qū)的消防設(shè)施定期檢測，保證消防設(shè)施能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在發(fā)現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)排除故障，同時(shí)加強(qiáng)演練，保證在警情發(fā)生時(shí)及時(shí)地使用設(shè)施進(jìn)行搶救。

我們也要注意做好防范自然天氣條件下出現(xiàn)的火花，比如防雷、電器管理工作等，尤其在石油化工企業(yè)的重點(diǎn)區(qū)域，更應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)電器設(shè)備的絕緣工作。

在日常工作，企業(yè)需要做好管理運(yùn)營，廠區(qū)需要使用防爆電器，根據(jù)規(guī)章制度進(jìn)行接線電路，技術(shù)人員持證工作并定期進(jìn)行培訓(xùn)。石油化工項(xiàng)目的設(shè)備在使用年限前需要重視“跑冒滴漏”。設(shè)備隨著使用時(shí)間的增加往往會(huì)導(dǎo)致線路老化，安全設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)要做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)更換。

除了明火和雷擊火花之外，靜電火花也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行重點(diǎn)預(yù)防。所以廠區(qū)更應(yīng)當(dāng)在有氫氣場所的出入口處導(dǎo)除靜電，并發(fā)放防靜電服給操作人員，防止因?yàn)椴僮魅藛T在操作過程中產(chǎn)生靜電導(dǎo)致爆炸事故。在設(shè)備運(yùn)行階段，嚴(yán)格規(guī)定操作人員的行為規(guī)范。首先嚴(yán)禁敲擊，避免產(chǎn)生火花；其次操作人員在操作時(shí)嚴(yán)禁穿釘鞋避免撞擊火花，在進(jìn)行檢修時(shí)要使用防爆電氣設(shè)備。

4 結(jié)語

綜上所述，由于石油化工項(xiàng)目的特殊性，氫氣使用的效率相較于其他領(lǐng)域更加頻繁和密切，所以做好氫氣的防爆工作十分重要，為了保障生命財(cái)產(chǎn)安全，應(yīng)當(dāng)更加積極地做好氫氣的防爆工作。