天然氣凈化裝置加氫反應器催化劑更換無氧作業安全管控

＊張天保

（中石化廣元天然氣凈化有限公司 四川 628400）

某天然氣凈化裝置年處理高含硫原料氣能力40億立方米，年產凈化氣能力34億立方米，年產硫磺能力30萬噸。主裝置共有四套聯合裝置，主要凈化處理高含硫天然氣。根據壓力容器、壓力管道法定檢驗要求，每年開展一套聯合裝置大檢修，其中涉及無氧作業1項為加氫反應器催化劑更換，要在氮氣（無氧）條件下進入容器內部更換催化劑，工期3天，主要存在催化劑與氧氣反應自燃風險，人員進入無氧環境作業窒息、中毒風險。

圖1

加氫反應器位于聯合裝置尾氣處理單元，安裝高度約15m，頂部底部共設置2層平臺，作業區域位于頂部人孔。反應器使用的催化劑為國內催化劑廠家提供，主要成分為氧化態的Co/Mo-Al2O3，不具有可燃性，常溫下性能穩定。在生產中，加氫催化劑的活性組分是硫化鈷、硫化鉬，遇到氧氣緩慢氧化放熱，氧化后會影響催化劑活性。停工檢修時硫化態催化劑鈍化為氧化態所需條件苛刻，可能造成反應器床層飛溫，徹底鈍化難度較大，通常向反應器內部連續補充氮氣保持微正壓，避免氧氣進入與催化劑發生氧化反應。

表1 加氫反應器參數表

1.工程技術措施

(1)配齊安全設施確保作業本質安全

配備2套長管式空氣呼吸器，一開一備，采用組合式供氣系統進行供風，供氣氣路內含鋼絲，具有阻火性、耐彎折、抗壓性能。供電系統使用兩路供電，一用一備，配置專用防爆電源箱1臺，將電壓轉換成12V安全電壓后供應防爆行燈。催化劑撇劑過程中產生的大量粉塵采用三級除塵設備全部收集。

圖2

(2)配置專項工具實施催化劑更換作業

作業時配備銅鍬和木耙子，進出容器采用專用軟梯，撇出催化劑時采用φ100mm專用鋼絲膠管。

(3)嚴格落實特殊作業全過程視頻監控

配置一臺海康威視防爆視頻監控終端和一臺互聯式氣體檢測儀對作業全過程進行實時監控和氣體監測，視頻具有實時傳輸功能和夜間紅外監控能力。

圖3

2.管理措施

(1)嚴格承包人員入廠準入

聯合裝置催化劑更換作業項目共計10人，作業人員全部取得硫化氫和HSE證，項目經理持安全B證，安全員持安全C證。所有人員不超過55歲，無職業禁忌癥。

(2)強化無氧作業現場管控

制定專項施工方案，明確作業程序和安全管理要求。作業前嚴格辦理受限空間許可證，落實雙監護。每次進入容器作業限制1人，作業環境溫度小于45℃，作業時間不大于1h輪換一次。作業過程中指定專人監護供氣系統，現場作業點設置監護人員佩戴便攜式H2S報警儀，站在人孔上風口一米處警戒帶外，實時注意視頻監控，觀察反應器內作業人員狀態，并每隔10min使用對講機與其溝通一次。

(3)重點防范催化劑自燃

圖4

持續向反應器內補充氮氣保持微正壓，作業時每兩小時開展一次氣體分析，氮氣濃度保證≥99%。中心控制室內操實時監視容器溫升變化現場每小時用測溫儀測量反應器內溫度，與中控室DCS溫度進行比對，防止催化劑自燃超溫。

3.個體防護措施

一是容器內作業人員穿防靜電連體服，作業時全程佩戴長管式呼吸器，佩戴安全帶、系掛安全繩，地面作業人員全部佩戴過濾式口罩。

二是長管式空氣呼吸器、備用急救鋼瓶、安全繩、安全帶等個體防護裝備每天作業前開展檢查。

4.應急措施

（1）配置組合式供氣系統進行全程供氣。供氣系統安裝了低壓自動報警裝置（氣壓降至0.4MPa自動報警）和斷電自動報警裝置（斷電時自動報警），氣管兩端接口安裝連接保險卡扣，防止外力扯開端口。同時設置兩個儲氣罐1.6m3（一個1m3和一個0.6m3）在斷電或壓力低于0.4MPa后，能保證1人持續供氣30min。

（2）進出口設置逃生三腳架，人員佩戴安全帶、系掛安全繩。三腳架可承受200kg重量，具有電動操作和手動操作功能。作業人員作業時，安全繩系掛到三腳架上進出反應器，緊急情況可利用三腳架逃生，實現無進入式救援。

（3）備用急救鋼瓶突發情況時開展應急救援。配置1臺容積為2L的正壓式空氣呼吸器作為緊急備用。氣瓶設置專用接口可與供氣系統連接，具有自主切換功能，當供氣主機停止供氣時或外部供氣管線斷裂時，系統自動切換至氣瓶供氣。

（4）檢修現場全程駐守1臺醫療救護車和2名救護人員，配置氧氣袋和除顫儀；作業現場配置二氧化碳滅火器2具和干冰200kg，防止催化劑自燃。

5.總結

近年來，化工企業大檢修事故頻發，不僅造成人員傷亡，影響檢修復產，還給企業帶來一定社會負面影響。催化劑更換無氧作業技術已較為成熟，采取措施后能夠有效管控、消減作業風險，下一步還將積極與研究院、催化劑生產廠家等單位進行技術交流，停工檢修前實施催化劑鈍化，徹底避免無氧作業環境。