反應釜和蒸餾釜(包括精餾釜)是化學工業(yè)中最常用的設備之一,也是危險性較大、容易發(fā)生泄漏和火災爆炸事故的設備。
近年來,反應釜、蒸餾釜的泄漏、火災、爆炸事故屢屢發(fā)生。由于釜內(nèi)常常裝有有毒有害的危險化學品,事故后果較之一般爆炸事故更為嚴重。下面,為大家介紹下導致反應釜、蒸餾釜事故發(fā)生的危險因素,列舉相關事故案例,并提出相應的安全對策措施。
固有危險性
反應釜、蒸餾釜的固有危險性主要有以下幾個方面:
1、物料
反應釜、蒸餾釜中的物料大多屬于危險化學品。如果物料屬于自燃點和閃點較低的物質(zhì),一旦泄漏后,會與空氣形成爆炸性混合物,遇到點火源(明火、火花、靜電等),可能引起火災爆炸;如果物料屬于毒害品,一旦泄漏,可能造成人員中毒窒息。
1994年3月27日,紹興市某助劑總廠抗靜電劑車間發(fā)生反應釜爆炸,造成4人死亡、8人重傷。反應釜內(nèi)主要是爆炸極限為3%~100%的環(huán)氧乙烷,事故主要原因是釜內(nèi)的空氣沒有被氮氣置換完全,與環(huán)氧乙烷的混合濃度達到了爆炸極限。該廠是一家新成立不久的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),所用壓力容器從未經(jīng)過檢驗,操作工文化技術(shù)素質(zhì)低,沒有經(jīng)過專門培訓,根本不了解生產(chǎn)過程的危險程度及處置故障的方法。該項目投產(chǎn)前未經(jīng)"三同時"審查,沒有完整的安全操作規(guī)程和技術(shù)措施,對反應釜中的空氣是否置換完全無法通過儀表顯示,也沒有制訂化驗測定程序,工人憑經(jīng)驗、感覺進行操作。
2.設備裝置的制造問題 反應釜、蒸餾釜設計不合理、設備結(jié)構(gòu)形狀不連續(xù)、焊縫布置不當?shù)?,可能引起應力集?材質(zhì)選擇不當,制造容器時焊接質(zhì)量達不到要求,以及熱處理不當?shù)龋赡苁共牧享g性降低;容器殼體受到腐蝕性介質(zhì)的侵蝕,強度降低或安全附件缺失等,均有可能使容器在使用過程中發(fā)生爆炸。
2007年12月1日,河北省保定市某建材有限公司粉煤灰加氣混凝土砌塊生產(chǎn)車間壓力容器(蒸氧釜)發(fā)生爆炸,造成5人死亡、1人輕傷。據(jù)調(diào)查,該企業(yè)管理人員擅自改變工藝參數(shù),將蒸氧釜的釜體與釜蓋連接螺栓的總數(shù)從60條減至不足30條,且更換不及時,對蒸氧釜的安全閥未及時進行校驗,長期超壓、超溫運行,導致事故發(fā)生。
2000年9月4日,湖南省益陽市某生化試劑廠一臺夾套式搪玻璃反應釜在運行過程中,釜蓋突然沖脫,大量丙酮介質(zhì)噴出,與空氣混合形成爆炸性氣體,發(fā)生大爆炸,造成2人死亡、6人受傷。事故主要原因是反應釜密封面墊圈老化,運行過程中發(fā)生泄漏,工人帶壓緊固,致使釜蓋脫出,引起爆炸。這臺反應釜為舊壓力容器,使用前未經(jīng)檢驗,且違法安裝,操作人員也未經(jīng)培訓。
操作過程危險性
反應釜、蒸餾釜在生產(chǎn)操作過程中主要存在以下風險:
1反應失控引起火災爆炸
許多化學反應,如氧化、氯化、硝化、聚合等均為強放熱反應,若反應失控或突遇停電、停水,造成反應熱蓄積,反應釜內(nèi)溫度急劇升高、壓力增大,超過其耐壓能力,會導致容器破裂。物料從破裂處噴出,可能引起火災爆炸事故;反應釜爆裂導致物料蒸氣壓的平衡狀態(tài)被破壞,不穩(wěn)定的過熱液體會引起2次爆炸(蒸汽爆炸);噴出的物料再迅速擴散,反應釜周圍空間被可燃液體的霧滴或蒸汽籠罩,遇點火源還會發(fā)生3次爆炸(混合氣體爆炸)。
導致反應失控的主要原因有:反應熱未能及時移出,反應物料沒有均勻分散和操作失誤等?! ?007年3月16日,江蘇省東臺市某化工企業(yè)在利用原生產(chǎn)裝置非法試制新產(chǎn)品乙氧基甲叉基丙二腈過程中,蒸餾塔突然爆炸,造成4人死亡、1人受傷。導致這起事故的直接原因是,乙氧基甲叉基丙二腈粗產(chǎn)品過度蒸餾,導致高沸物堵塞填料層,蒸餾釜內(nèi)壓力增大,發(fā)生物理爆炸,將填料塔下面的塔節(jié)炸飛,繼而引起物料發(fā)生燃燒和化學爆炸。
2反應容器中高壓物料竄入低壓系統(tǒng)引起爆炸
與反應容器相連的常壓或低壓設備,由于高壓物料竄入,超過反應容器承壓極限,從而發(fā)生物理性容器爆炸。
1991年8月22日,河南省平頂山市樹脂廠發(fā)生的重大火災事故,就是由于聚合工段反應釜超壓,當班職工緊急處理時,未徹底關閉通往泡沫捕集器(常壓設備)的閥門,引起爆炸,隨后又引起整個工段的可燃性混合氣體爆炸。
3水蒸氣或水漏入反應容器發(fā)生事故
如果加熱用的水蒸氣、導熱油,或冷卻用的水漏入反應釜、蒸餾釜,可能與釜內(nèi)的物料發(fā)生反應,分解放熱,造成溫度壓力急劇上升,物料沖出,發(fā)生火災事故。
4蒸餾冷凝系統(tǒng)缺少冷卻水發(fā)生爆炸
物料在蒸餾過程中,如果塔頂冷凝器冷卻水中斷,而釜內(nèi)的物料仍在繼續(xù)蒸餾循環(huán),會造成系統(tǒng)由原來的常壓或負壓狀態(tài)變成正壓,超過設備的承受能力發(fā)生爆炸。
2006年7月28日,江蘇省鹽城射陽縣鹽城氟源化工有限公司的爆炸事故,就是由于在氯化反應塔冷凝器無冷卻水、塔頂沒有產(chǎn)品流出的情況下,沒有立即停車,錯誤地繼續(xù)加熱升溫,使2,4-二硝基氟苯長時間處于高溫狀態(tài),最終導致其分解爆炸。
5容器受熱引起爆炸事故
反應容器由于外部可燃物起火,或受到高溫熱源熱輻射,引起容器內(nèi)溫度急劇上升,壓力增大發(fā)生沖料或爆炸事故。