煤制天然气工艺安全管理问题和对策分析.pdf

摘要基于伊犁新天煤化工有限责任公司年产 20 亿 m3煤制天然气项目生产运行情况，对煤制天然气工艺安全现状和形势进行了分析，认为其工艺技术本质安全水平、设备可靠性、工艺操作和管理水平都有待提高。总结了工艺安全管理的有效举措，通过在系统本质安全水平、设备可靠性、工艺变更管理、系统开停车管理、防泄漏管理、工艺纪律管理等方面实施精细化管理和全过程管理，有效提高项目运行安全管理水平，保障煤制天然气及煤化工生产企业工艺安全。关键词煤制天然气；工艺安全；本质安全；设备可靠性；工艺变更；防泄漏文章编号：1005-9598(2023)-03-0042-04中图分类号：X703文献标识码：B煤制天然气工艺安全管理问题和对策分析冉令慧（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆伊宁 835000）收稿日期：2023-02-14第一作者：冉令慧(1967)，男，汉族，黑龙江海伦人，高级工程师，学士，1990 年本科毕业于哈尔滨船舶工程学院电化学生产工艺专业，长期从事煤化工生产技术与企业管理工作，E-mail：。DOI：10.19889/ki.10059598.2023.03.0101煤制天然气项目概况伊犁新天煤化工有限责任公司年产 20 亿 m3天然气项目属于“十二五”煤炭深加工示范项目，承担固定床碎煤加压气化废水处理和关键装备国产化两项示范任务。项目于 2017 年 3 月投料试车产出合格天然气，2018 年 1 月转入正式生产。项目主体生产装置包括煤制天然气装置、自备热电站工程以及相应的公用工程、辅助工程、厂外工程等，产品天然气送至伊宁-霍尔果斯输气管道伊宁首站。1.1煤制天然气主工艺流程原料煤破碎筛分后进入煤气化装置生产粗煤气，粗煤气经变换、冷却后送入低温甲醇洗装置，用低温甲醇将气体中大部分有害组分脱除，脱除的酸性气送锅炉掺烧后制备副产物硫铵，分离出的轻烃送入罐区，低温甲醇洗出口净化气体进入甲烷化装置生产出甲烷，经干燥后，产品合成天然气送往西气东输伊宁首站管道。煤气化、煤气变换冷却、低温甲醇洗产生的煤气水依次经煤气水分离装置、酚回收装置分离出副产物重芳烃、多元烃、混合酚、氨水。经酚回收装置处理后的废水和装置的其他生产废水、生活污水经污水处理装置和污水回用装置处理后，产品水回用于循环水系统。1.2煤制天然气主工艺技术伊犁新天煤制天然气项目加压气化装置选用赛鼎工程有限公司碎煤加压气化技术；变换选用宽温耐硫部分变换工艺；低温甲醇洗选用林德公司 11 塔流程专利技术，冷量由混合制冷装置提供；甲烷合成选用英国戴维公司镍基催化技术；天然气采用三甘醇干燥，并经离心式压缩机加压后外送。煤气化废水经重力沉降分离后进入酚氨回收装置，采用青岛科技大学二异丙基醚萃取脱酚及配套技术进行预处理；污水处理采用除油、絮凝、两级生化、超滤、反渗透、多效蒸发后实现中水回用。2煤制天然气工艺安全现状分析2.1工艺流程复杂，工艺技术本质安全水平有待提高煤制天然气属于大型煤化工项目，将煤转化为天然气涉及到煤气化、粗煤气净化、甲烷合成等复杂工艺技术，且需同步配套热电锅炉厂、空分装置、污水处理等公用辅助装置，还涉及原辅物料储存、中转等流程和场所。虽然主要工艺技术比较先进和成熟，但由于生产流程长，在全流程设计和选择工艺包时国内无引用格式：冉令慧.煤制天然气工艺安全管理问题和对策分析J.煤化工，2023，51（3）：42-45.第 51 卷第 3 期2023 年 6 月煤 化 工Coal Chemical IndustryVol.51No.3Jun.2023第 51 卷第 3 期典型成熟的运营项目，选择的工艺技术在运行中基本都需要结合实际进行适应性的优化。如某煤制气项目在投料运行中因入气化炉煤粒度不能满足要求，增加了炉前筛分装置；因煤气化废水中油类副产物多、含水率高，增加了重芳烃蒸馏装置、油品深加工装置；因原设计无低温甲醇洗尾气 VOCs(挥发性有机物)有效治理工艺，增建了蓄热式氧化 RTO 装置。工艺安全控制系统需要随优化改造、技术变更而更新、衔接、完善，在如此复杂庞大的工艺生产中，工艺控制指标、联锁报警、自动化等系统的安全形势不容乐观，还需要“补短板，消漏洞”，提高工艺技术本质安全。2.2设备设施复杂、危险介质贯穿全流程，设备可靠性有待提高煤制天然气生产装置包括化工生产所用的反应容器、分离器、换热器、压缩机、泵等动静设备和高压低压设备，本项目设备以国产化为主，近几年运行中出现过一些缺陷和故障，如热电锅炉空预器堵塞，气化炉炉壁腐蚀，气化炉煤灰锁阀门故障，煤气水贮槽顶部焊缝腐蚀漏气，净化循环气压缩机活塞杆断裂，甲烷化合成反应器衬里有裂纹、反应器表面温度高，部分在线分析仪故障率高，热电锅炉自动化投入率低，主要设备可靠性不高、完好性不强等。同时，在生产过程中，粗煤气、煤锁气、变换气、净化气、合成气、膨胀气、酸性气等可燃有毒有害气体贯穿主要流程，甲醇、液氨、二异丙基醚、盐酸、烧碱、石脑油、粗酚等易燃易爆、腐蚀性液体作为生产辅料或副产品广泛存在于生产装置，危险介质在贮存、运输、使用中因设备设施可靠性不足泄漏风险较大。及时消除设备设施缺陷、开展前置性预防性维护、持续提高设备可靠性是生产安全的基础保障和重要安全屏障。2.3技术、技能人才不足，工艺操作和管理水平有待提高目前，国内投产运行的煤制气项目只有 4 家，投产时间最长的也不到 10 年，前期的煤制气技术人员大多是从合成氨厂、甲醇厂等企业转行转业进入，操作人员也大都是在中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司（原哈尔滨气化厂）、山西天脊煤化工集团有限公司（原山西化肥厂）、河南省煤气（集团）有限责任公司义马气化厂等实习、学习。同时由于煤制气项目选址离城市较远、生活环境不便利等造成人员流动性较大，边生产边培训情况多，员工培训培养跟不上工艺操作的严格要求、暂无统一的煤制气工职业技能标准、无成熟先进的工艺技术管理经验、基层操作人员技能水平不高、专业技术人才偏少的现状是煤制气工艺安全保障亟需解决的问题。3工艺安全管理的重要性传统安全管理强调职业安全，忽视工艺安全。从化工企业事故分类看，职业健康安全事故是一类发生率较高但后果较轻的事故，如机械伤害、高处坠落、电气伤害等作业伤害；而工艺安全事故（不包括工艺故障和未遂事件）是发生率较低但后果非常严重的事故，易发生爆炸火灾、中毒窒息，导致群死群伤和环境污染等后果，如印度博帕尔毒气泄漏事故、四川宜宾恒达科技公司爆炸事故。工艺安全管理的目的和意义是通过提高工艺技术本质安全性、工艺设备可靠性、工艺技术人员操作技能和管理水平，减少系统设计缺陷和人员误操作隐患，降低工艺设备故障率，防止危险化学品（或能量）意外泄漏，避免相关人员遭受伤害、企业财产受到重大损失，同时提升产品产量、质量，提高生产效率，有利于节能降耗和降本增效，有助于能源保供和能源安全战略。4提高工艺安全管理的对策措施4.1全面提高系统本质安全水平在新、改、扩建项目及设备设施变更前充分考虑并注重投入，选择设计本质安全水平高、自动化程度高的工艺技术和设备设施，同时对已经建成运行但存在本质安全不足的项目装置进行技改优化，日常管理中以加强安全附件、安全仪表、报警联锁、自动化控制等为重点，从生产全流程、设备全生命周期提高本质安全水平。企业工艺技术人员要从实际出发、长远考虑，配合设计人员、制造商设计开发更安全适用的工艺技术和产品，按照“最小化、替代、缓和、简化”的策略，在介质、辅料安全经济替代性，工艺技术优化，设备改造换代等方面把本质安全放在首位，避免发生譬如在某些系统管道因未设置止逆阀导致高低压介质互窜、未设置报警联锁出现人为监控不及时导致设备损坏或发生泄漏等事故。4.2规范变更管理，严格执行变更程序由于工艺、设备等变更活动会引入新的危险源，变更风险辨识及控制是变更可行的根本，变更实施及验收是变更管理的重要环节。企业应建立变更管理制度，明确变更管理的范围，制定基于风险的变更分级管理原则，使变更管理职责清晰、执行程序简单易操冉令慧：煤制天然气工艺安全管理问题和对策分析43-2023 年煤 化 工作。在各类变更中，工艺技术变更、设备设施变更、仪表联锁变更一般具有频次较高、风险较大的特点，工艺控制指标、报警联锁、增加阀门导淋等异动往往被认为是小变更，存在不严格执行变更程序、风险辨识不充分不严谨、先实施后手续、将变更与同类同质替换混淆等现象，导致变更数量较多，管理不到位、不规范，是工艺安全潜在的隐患。因此，在变更管理制度完善适用的同时，需要严格执行变更管理流程，开展技术可行性和风险分析，收集和识别完整的工艺安全信息并更新，变更投用前开展安全检查，为操作人员编制变更操作说明并培训交底，投运后进行变更效果评估，企业还应该定期审核变更管理实施情况和分析不足，并严格考核。4.3提高设备可靠性，加强防泄漏、防非停管理设备完整、完好是生产运行的基础性、可靠性保障，企业应加强设备可靠性管理，从提高巡检/点检质量、安全附件定期监督检验、电气/仪控设备、测量仪表定期检验等定期管理工作，设备/材料/备品配件管理，缺陷管理，检维修质量管理等方面提高设备完好性、可靠性，提高预防性维护水平和设备本质安全水平。泄漏是引起化工企业火灾、爆炸、中毒事故的主要原因。煤制天然气企业应树立“泄漏就是事故”理念，制定泄漏管理制度，从源头上预防和控制泄漏，从优化设计、优化设备选型、科学选择密封件及介质、完善自动化等方面开展泄漏预防管理；从施工及检维修过程、生产运行阶段、装置停运阶段等方面全方位加强泄漏管理。在生产运行现场管理方面，可制定各装置重点部位防泄漏风险辨识及管控清单，分级管控，定期巡查。在泄漏检修和应急处置方面，应特别关注在线带压堵漏工艺处置方案及作业方案审批，尽可能采取停车泄压后消缺，降低堵漏风险，避免发生安全生产事故。减少和控制非计划停车，既有利于生产效益，也有利于生产安全。企业可制定防非停管理规定，从设备可靠性、缺陷管理、防误操作/误碰/误动、保证原辅料供应等方面细化防非停具体措施，如提高操作人员技能水平，完善岗位练兵卡并常学常练，规范设备、管道、阀门、盲板标识，设置现场操作柱、操作按钮及控制室紧急停车按钮防护措施，设置 DCS 操作画面关键操作二次确认按钮，加强备机管理，执行设备定期切换规定等。4.4加强开停车管理，规范开停车安全条件确认化工装置在开停车过程中安全风险升高，煤制天然气企业应重视并将其纳入风险管控范围，全系统开停或单一装置的启动、正常停车、临时停车和紧急停车都应纳入开停车管理，制定开停车管理规定，明确开停车审批流程。工艺管理重点要做好开停车方案编制审核和开停车安全条件确认，每次开停车方案要结合实际和目标编制，不可套用旧方案、走过场，开停车步骤、控制要求、风险辨识要准确全面，方案经审核、批准后应组织操作人员进行交底学习。在开停车方案中要明确需要各级人员执行的安全条件确认表，装置在开车前、停车后需要工艺、设备、安全、电仪等专业联合确认的，牵头部门要做好组织，各专业应执表检查确认，将确认情况汇总，做出是否具备开停车安全条件的结论和相关意见建议，上报公司审批。班组级和车间级重点要做好开停车盲板状态、联锁调试、安全阀、调节阀、手动阀、气密试验、置换等确认工作，生产管理部门要对车间、班组确认情况进行核实，各级确认人员应执行签字确认机制。企业也可编制使用装置开（停）车工艺操作票，由操作人和监护人配合执行，确保开停车过程中操作人员实时监测物料流量、温度、压力、液位等参数变化情况，依票严格控制进退物料的顺序和速率，现场及时巡检、监控泄漏等异常现象。4.5加强工艺纪律管理，提高员工操作技能水平企业应制定工艺操作规程、工艺控制指标、工艺报警和联锁投退、巡回检查等管理制度，明确管理和执行要求，加强检查督促，提高制度严肃性、执行力。工艺操作规程是生产操作的指导性、规范性和约束性技术文件，操作规程的编制和修订质量对工艺操作和管理具有重要意义，操作规程归口管理部门要对工艺操作规程起草、审核、会审、发布执行、定期修订、年度适应性和有效性确认等各个环节进行把关，提高规程的符合性、有效性，确保操作规程操作步骤完整、细致、准确、量化、便于掌握和使用。企业应有计划的对规程的使用执行情况和培训学习进行监督检查，保证工艺操作合规安稳。操作人员要严格执行工艺控制指标管理，提前预判指标变化、分析指标超标原因，工艺管理人员要统计、分析公司级和车间级管控指标的合格率、超标原因，制定整改措施，并指导操作人员落实改进，对异常指标及时进行分析调整，落实考核。在工艺纪律日常管理中，利用数字化和智能化设备、软件提高工作和管理效率：推广使用点检宝巡检软件，对巡检频次、巡检报表等进行快速、智能的统计和展现；中控电子报表系统可以真实采录控制指标；防爆智能手机具有拍照、视频、录像、对讲等功能。工44-第 51 卷第 3 期生命和绿色拥抱，人类与生态共存Discussion on coking coal preparation technology of hard coal screening before crushingZhang Zhiqiang(Henan Iron and Steel Coking Association,Pingdingshan Henan 467500,China)AbstractDifferent coal preparation technologies were introduced,such as coal blending before crushing,stampcharging coke pre-crushing and blended coal screening before crushing,and the characteristics,advantages and disadvantagesof these technologies were analyzed,then the idea of selective screening before crushing for hard coal was proposed.A 40 kgsmall coke oven experiment was carried out on the basis of coal blending of large coke oven industrial production.Theexperiment indicated that the selective hard coal screening,crushing and then blending for coking could improve the cokequality and increase the proportion of cheap and weakly caking coal,validating the feasibility of the above assumption.Key wordscoking;coal preparation technology;hard coal;selective screening;crushing;thermal index;small cokeoven experiment（上接第 34 页）Safety management issue and countermeasure for coal to natural gas processRan Linghui(Yili Xintian Coal Chemical Co.,Ltd.,Yining Xinjiang 835000,China)AbstractBased on the production and operation of 2 billion m3/a coal to natural gas project of Yili Xintian CoalChemical Co.,Ltd.,the current safety situation and status of coal to natural gas process were analyzed,and it was believed thatthe intrinsic safety level of process technology,equipment reliability,process operation and management level needed to beimproved.The effective measures of process safety management were summarized.Through the implementation of refinedmanagement and whole process management with respects to system intrinsic safety level,equipment reliability,processchange management,system startup and shutdown management,leakage prevention management,process disciplinemanagement,etc.,the operation safety management level was effectively improved,and the process safety of coal to natural gasand coal chemical enterprises was guaranteed.Key wordscoal to natural gas;process safety;intrinsic safety;equipment reliability;process change;leakageprevention艺管理者亦要重视劳动纪律管理，工艺纪律与劳动纪律齐抓共管。人是安全生产要素中至关重要的一环，人员操作水平高低与生产安全风险关系密切，企业应将提升操作员工技能水平纳入培训工作中，以模块化培训、技能比武、培养全能主操、班前一小课等形式，采取线上、线下相结合方式，开展班组、公司“学习之星”评选、“导师带徒”等活动，不断提高操作人员工艺技术、技能水平，保障生产安稳优运行。5结语通过分析煤制天然气工艺安全现状和形势与工艺安全的重要性，梳理总结了大型煤制气化工企业在工艺安全管理方面的可行、有效对策和经验，强调从工艺本质安全设计、过程安全控制管理等方面建立完备的保护层和屏障，不断提高工艺安全管理水平，创造工艺安全环境，服务能源安全战略。冉令慧：煤制天然气工艺安全管理问题和对策分析45-