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2010-12-13 13:38 來源于網(wǎng)絡(luò) 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
反應(yīng)容器是指用來化學(xué)品生產(chǎn)進行化學(xué)反應(yīng)的容器設(shè)備,常見的有固定床反應(yīng)器、列管式反應(yīng)器、反應(yīng)釜、反應(yīng)精餾塔、合成塔、聚合釜等。大多數(shù)反應(yīng)是在高溫、高壓甚至超高壓條件下進行的,參與反應(yīng)的原料及催化劑多為易燃、易爆的物質(zhì),反應(yīng)過程中稍有不慎就會引發(fā)火災(zāi)和爆炸,事故發(fā)生頻率高。反應(yīng)容器爆炸所產(chǎn)生的強大沖擊波和由于有毒、易燃、易爆物料泄漏而引起的火災(zāi)易導(dǎo)致建筑物倒塌、人員傷亡,有的甚至引起連鎖爆炸,將整個車間、廠區(qū)夷為平地。因此加強對反應(yīng)器火災(zāi)爆炸事故的研究,預(yù)防此類事故的發(fā)生及應(yīng)急救援十分重要。
一、反應(yīng)容器火災(zāi)爆炸事故原因分析
1.反應(yīng)失控引起火災(zāi)爆炸
許多化學(xué)反應(yīng)如硝化、磺化、氧化、氯化、聚合等反應(yīng)都是放熱較大的反應(yīng)。在反應(yīng)容器內(nèi)進行反應(yīng)時,若正常的反應(yīng)過程失控,反應(yīng)熱蓄積,反應(yīng)體系的溫度隨之升高,反應(yīng)速度加快,體系內(nèi)壓力增大,當內(nèi)壓急劇上升超過容器的耐壓能力時,容器破裂,高壓物料從破裂處噴出。由于溫度的升高,反應(yīng)物料還可能發(fā)生分解、燃燒,引發(fā)反應(yīng)失控,發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。
2005年2月24日,江蘇某化工公司首次試生產(chǎn)乙二醇二甲醚過程中,由于乙二醇甲醚的滴加速度過快,反應(yīng)釜溫度和壓力急劇上升,操作人員錯誤處置,打開了反應(yīng)釜上用于投放固體原料的閘閥,導(dǎo)致反應(yīng)釜內(nèi)的氫氣高速沖出,短時間達到爆炸極限,高速流動的氫氣與閘閥口摩擦產(chǎn)生靜電,引發(fā)了空間氣體爆炸,造成6人死亡,11人受傷,部分廠房炸毀,直接經(jīng)濟損失達500余萬元。
2.反應(yīng)容器內(nèi)形成爆炸性混合物
有些氣態(tài)反應(yīng)的原料混合氣,其原料配比處在爆炸極限范圍之內(nèi)而具有爆炸性。例如環(huán)氧乙烷與乙醇的化合反應(yīng),環(huán)氧乙烷與乙醇在原料總體積中分別占44.5%和55.5%,環(huán)氧乙烷的濃度已在爆炸極限之內(nèi)(其爆炸極限為3%~100%);苯酐生產(chǎn)中萘與空氣的重量比為1:9左右,萘蒸氣在空氣中的體積濃度為2.25%(萘蒸氣爆炸極限為0.88%~5.9%)。有的反應(yīng)在接近爆炸極限的條件下進行,如果控制不當易形成爆炸濃度。
反應(yīng)容器內(nèi)可燃氣體或易燃液體蒸氣未置換或置換不徹底,也是形成爆炸性混合物的重要原因。
3.反應(yīng)容器密封不嚴,物料反應(yīng)燃燒爆炸
反應(yīng)容器密封不嚴,使空氣進入釜內(nèi)劇烈反應(yīng)爆炸。1995年5月11日19時14分,哈爾濱市助劑廠搪玻璃反應(yīng)釜,由于釜底盲板的密封橡膠墊老化、滲漏,使空氣進入釜內(nèi)導(dǎo)致物料發(fā)生爆炸(當時釜內(nèi)是負壓),是羧乙基胺甲乙醚在溫度80℃以上遇氧發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)導(dǎo)致爆炸,造成死亡1人、傷3人,廠房破損的重大事故,直接經(jīng)濟損失達10余萬元。
4.反應(yīng)容器因設(shè)計制造缺陷引起爆炸
反應(yīng)容器設(shè)計不合理、結(jié)構(gòu)形狀不連續(xù)、焊縫布置不當?shù)纫饝?yīng)力集中;設(shè)備材質(zhì)選擇不當、制造容器時焊接質(zhì)量不合要求及熱處理不當?shù)仁共牧享g性降低;容器殼體受到腐蝕介質(zhì)的腐蝕、強度降低等可能使容器在生產(chǎn)過程中發(fā)生爆炸。
5.反應(yīng)容器中高壓物料竄入低壓系統(tǒng)
與反應(yīng)容器相連的常壓或低壓容器、儲柜,由于反應(yīng)容器中高壓物料的竄入,發(fā)生爆炸。如1991年8月22日,平頂山市樹脂廠發(fā)生重大火災(zāi)事故就是由于聚合工段反應(yīng)釜超壓,當班職工緊急處理時,未徹底關(guān)閉通往常壓下的泡沫捕集器的閥門,引起泡沫捕集器爆炸,隨后又引起整個工段的可燃性混合氣體爆炸。
6.水蒸氣或水漏入反應(yīng)容器發(fā)生危險
采用水蒸氣加熱或水冷卻的反應(yīng)容器,若水蒸氣或冷卻水漏入容器內(nèi),容器內(nèi)物料遇水分解放熱,溫度、壓力急劇上升,造成沖料,發(fā)生火災(zāi)。
7.反應(yīng)容器泄放系統(tǒng)不合理引起事故
在物料泄放時,泄放口位置、高度必須按要求設(shè)置,排出的物料要進入事故槽,嚴禁排放不合理,避免排出的物料四處漂散,遇明火燃燒爆炸。
二、預(yù)防反應(yīng)容器火災(zāi)爆炸事故的措施
1.嚴格按照安全規(guī)程生產(chǎn)
反應(yīng)容器的工藝規(guī)程需經(jīng)專門的科研和設(shè)計單位審定,沒有權(quán)威部門的相應(yīng)鑒定,不允許隨意改變生產(chǎn)工藝。生產(chǎn)操作人員必須熟悉生產(chǎn)工藝規(guī)程、操作條件、原材料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)物的反應(yīng)特性和火災(zāi)爆炸危險性質(zhì),杜絕操作失誤或任意更改工藝參數(shù)。
2.維護容器的耐壓強度
反應(yīng)容器作為一種承壓設(shè)備,應(yīng)嚴格按照壓力容器的設(shè)計、制造工藝進行,消除板材、焊接等質(zhì)量上的缺陷。容器在使用過程中要防止由于腐蝕等原因造成器壁變薄,耐壓強度降低。因此,容器要定期進行探檢、維修、耐壓試驗,確保容器的耐壓強度,并請權(quán)威部門進行登記、注冊,定期檢驗。
3.防止反應(yīng)失控發(fā)生
按作業(yè)指導(dǎo)書嚴格監(jiān)測和控制反應(yīng)容器內(nèi)的溫度、壓力、物料組成和投料順序等,以使反應(yīng)保持正常。杜絕投料次序顛倒,如丙二醇甲醚的生產(chǎn)必須先投入過量的甲醇后才能加入環(huán)氧丙烷。如果順序顛倒則引起環(huán)氧丙烷的聚合放熱,后果不堪設(shè)想。同時對于生產(chǎn)原料、中間產(chǎn)品以及成品應(yīng)有嚴格的質(zhì)量檢驗制度,保證其純度和含量,清除因有雜質(zhì)而引起的不安全因素。
4.抑制物料混合氣爆炸的危險性
在爆炸極限范圍之內(nèi)進行的反應(yīng),空氣或氧氣與反應(yīng)原料的混合器宜放置在反應(yīng)器進口附近,確保原料氣混合后立即進入反應(yīng)器反應(yīng),減少可能發(fā)生爆炸的空間。還可采取原料氣和氧氣或空氣分別進料方式,以避免爆炸性混合物的形成。在接近爆炸極限條件下進行的反應(yīng),應(yīng)嚴格控制原料氣與空氣或氧氣的混合比例。生產(chǎn)裝置要有自動化控制儀表、組分分析儀和安全聯(lián)鎖警報裝置。定期校驗儀表警報裝置,確保靈敏可靠。
對于具有可燃氣體或易燃液體蒸氣的反應(yīng)容器,進料前必須用惰性氣體置換。反應(yīng)完畢后同樣需要用惰性氣體置換掉容器內(nèi)的可燃氣體或蒸氣,才能放入空氣。置換必須徹底。
5.及時維修、清理設(shè)備管路內(nèi)結(jié)焦
要定期維修清除設(shè)備內(nèi)的污垢、焦狀物、聚合物,以保證設(shè)備傳熱良好,并防止其堵塞設(shè)備管道形成瞬間高壓爆裂和發(fā)生自燃。清除方法可用水沖刷器壁表面和管道,用氮氣或水蒸氣吹掃。清理時不得使用鐵質(zhì)工具或金屬條,清理出來的污物必須送至安全地點處理掉。如污垢、焦狀物等,可請專業(yè)清洗公司清理。
6.防止水漏入反應(yīng)容器
反應(yīng)容器的夾套和盤管冷卻系統(tǒng)的水位和水壓應(yīng)略低于器內(nèi)的液位和液壓。為了能及時發(fā)現(xiàn)反應(yīng)容器的裂紋或孔洞,在排水管可安裝自動電導(dǎo)報警器,當管中漏入極少物料時,水的導(dǎo)電率會發(fā)生變化,利用這種變化進行檢測并發(fā)出聲響警報。
7.確保證反應(yīng)容器進出物料安全
為了防止進出物料因靜電火花發(fā)生燃燒爆炸,反應(yīng)容器、管道、器具應(yīng)采用靜電連線聯(lián)成一體,并進行接地,接地線必須連接牢靠,有足夠機械強度,并定期檢查。液體物料的輸送,必須通過控制流速限制靜電的產(chǎn)生。特殊的物料應(yīng)應(yīng)采用鋁管或不銹鋼金屬軟管。
反應(yīng)容器卸料時,應(yīng)采用真空卸料。裝卸料口開戶時,應(yīng)盡量采用密閉措施,如果做不到,應(yīng)安裝移動式的排氣罩進行通風(fēng)。
8.配置防事故安全系統(tǒng)
反應(yīng)容器應(yīng)設(shè)防事故自動聯(lián)鎖系統(tǒng),如設(shè)物料溫度與催化劑加入量的聯(lián)鎖裝置;壓力或溫度極限調(diào)節(jié)報警裝置。當參數(shù)越出安全規(guī)定范圍,能立即進行自動調(diào)節(jié)。若調(diào)節(jié)無效能發(fā)出報警信號,通告操作人員采取緊急措施排除故障。
為了保證反應(yīng)容器內(nèi)壓力上升時能自動進行泄壓,必須在設(shè)備上安裝安全閥。對于不宜安裝安全閥或危險性較大的設(shè)備,可安裝爆破片。低壓系統(tǒng)與高壓系統(tǒng)反應(yīng)器的連接處應(yīng)設(shè)單向閥,以防止高壓反應(yīng)器內(nèi)的物料竄入低壓系統(tǒng)發(fā)生爆炸。反應(yīng)容器應(yīng)備有事故排放罐,或排出反應(yīng)物料的備用容器和放空管,在設(shè)備發(fā)生失控的緊急狀態(tài)下,可將物料通過放空管排出容器,防止事故擴大。反應(yīng)生產(chǎn)崗位必須配備氮氣和水蒸氣半固定滅火裝置。
9.反應(yīng)容器的安全排放
反應(yīng)容器的放空管一般應(yīng)安設(shè)在頂部,室內(nèi)容器安設(shè)的放空管應(yīng)引出室外。放空管應(yīng)有足夠高度,高于附近有人操作的最高設(shè)備2m以上,并保證排出的可燃氣體,應(yīng)經(jīng)冷卻裝置冷卻后接至放空設(shè)施。放空管上應(yīng)安裝阻火器或其他限制火焰的設(shè)備,以防止氣體在管道出口處著火,并使火焰擴散到工藝裝置中去。放空管應(yīng)有良好的接地,管口應(yīng)處在防雷保護范圍內(nèi)。
10.培訓(xùn)事故處置方法
將消防知識宣傳和教育作為崗位培訓(xùn)的一項重要內(nèi)容。尤其注意對生產(chǎn)操作人員進行應(yīng)急措施培訓(xùn)工作,掌握特殊情況下的應(yīng)急措施、滅火與疏散方法。通報的國際、國內(nèi)的事故教訓(xùn)和操作經(jīng)驗,提出事故的可能原因,以便及時能做出準確的判斷和正確采取處理辦法。
三、反應(yīng)容器發(fā)生火災(zāi)爆炸事故應(yīng)急救援
在化工生產(chǎn)中當發(fā)生反應(yīng)失控、大量泄漏或火災(zāi)事故時,工廠應(yīng)緊急啟動化學(xué)品安全生產(chǎn)消防應(yīng)急預(yù)案,召集相關(guān)人員立即趕至現(xiàn)場。
1.成立應(yīng)急指揮小組和救援分隊
應(yīng)急救援小組由各救援小組組長組成,總經(jīng)理任組長,副總經(jīng)理任副組長各救援分隊如下:
通訊聯(lián)絡(luò)隊:擔負各隊之間聯(lián)絡(luò)與對外聯(lián)系通訊任務(wù);
治安隊:擔負現(xiàn)場治安、交通指揮、設(shè)立警戒、指揮員工疏散;
防化應(yīng)急隊:擔負查明事故原因、物料性質(zhì),提出補救措施、搶救傷員、指導(dǎo)人員疏散;
消防隊:擔負開啟消防泵,現(xiàn)場消防稀釋,撲救火災(zāi)等任務(wù);
檢修搶險隊:擔負現(xiàn)場檢修、搶險等任務(wù);
醫(yī)療救護隊:擔負現(xiàn)場人員救援人員的臨時救援防護等工作;
物資供應(yīng)隊:擔負搶險物資的購買,物品的供應(yīng)等任務(wù);
運輸隊:擔負搶險物資及人員的運輸任務(wù)。
2.控制發(fā)生事故的危險區(qū)域
對危險區(qū)域?qū)嵤┛刂,防止無關(guān)人員、車輛、明火等進入而引起的傷害及事故進一步擴大。
。1)清除火源:迅速關(guān)閉警戒區(qū)的救援人員的手機、電話機等通訊器材、關(guān)閉該區(qū)域的電器設(shè)備。
(2)實施警戒:以該反應(yīng)器裝置為中心、裝置四周的主通道上設(shè)警戒線,由治安隊嚴格控制本公司及外來人員進入,禁止車輛通行。
3.偵檢反應(yīng)容器事故現(xiàn)場
當泄漏未形成火災(zāi)時,防化應(yīng)急分隊派人身穿防化防火消防服,佩帶正式自給式空氣呼吸器進入泄漏地點查看,確定泄漏原因及現(xiàn)狀,并迅速匯報指揮小組,當已形成火災(zāi)時,嚴禁人員進入。
4.控制反應(yīng)容器事故的源頭
防化應(yīng)急分隊把現(xiàn)場偵檢情況后,指揮小組應(yīng)提出控制源頭的技術(shù)方案,并召集搶險搶修隊、消防隊落實控制源頭的方案。
。1)由搶修搶險隊派人穿防化服,佩戴保護用具,關(guān)閉與反應(yīng)器相近的物料管線,并帶專用堵漏工具進入現(xiàn)場堵漏,如無法堵漏或泄漏嚴重應(yīng)立即撤出相關(guān)人員,脫離危險現(xiàn)場。
。2)在搶險搶修對未進入現(xiàn)場時,應(yīng)緊急啟動消防設(shè)施,根據(jù)物料的性能,使用有針對的滅火器材,同時啟動消防冷卻系統(tǒng)對四周裝置及區(qū)域進行保護。
。3)上級消防大隊趕至現(xiàn)場時應(yīng)由上級消防領(lǐng)導(dǎo)統(tǒng)一調(diào)度、指揮。
5.反應(yīng)容器四周物料的轉(zhuǎn)移
首先控制反應(yīng)器內(nèi)物料的大量外泄,當一時無法控制泄漏時,事故應(yīng)急指揮小組應(yīng)緊急碰頭,撤離反應(yīng)器內(nèi)的易燃物、可用自身機泵輸送,如無法輸送,或用專用槽車駁離,或用耐火耐溫的防火材料形成隔離墻,避免事態(tài)進一步擴大。
6.反應(yīng)容器事故的緊急滅火
當泄漏發(fā)展到一定程度時,應(yīng)按制定的企業(yè)滅火作戰(zhàn)方案執(zhí)行,集中兵力,一舉殲滅火勢,并迅速疏散所有的人員,只留守滅火作戰(zhàn)人員,防止人員傷亡。
7.清洗反應(yīng)容器的污染區(qū)域
事故泄漏或火災(zāi)爆炸事故得到控制前后,應(yīng)做好善后工作
。1)利用消防用水和冷卻用水對污染的反應(yīng)裝置進行沖洗,充分清洗剩余的物料和氣體。
。2)對參加救援和參加滅火作戰(zhàn)的人員應(yīng)進行規(guī)范沖洗,不能對人員產(chǎn)生新的傷害。
。3)留守救援及消防人員現(xiàn)場值班24小時,避免未能徹底消除事故隱患,以免死灰復(fù)燃。
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