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反应釜、蒸馏釜操作不当,亦会酿成大灾难

时间: 2019-07-29 07:59:55来源: 无锡市顺达化工容器设备厂

反应釜、蒸馏釜操作不当,亦会酿成大灾难

反应釜和蒸馏釜(包括精馏釜)是化学工业中最常用的设备之一,也是危险性较大、容易发生泄漏和火灾爆炸事故的设备。反应釜指带有搅拌装置的间歇式反应器,根据工艺要求的压力不同,可以在敞口、密闭常压、加压或负压等条件下进行化学反应。蒸馏釜是用来分离均相液态混合物的装置。

近年来,反应釜、蒸馏釜的泄漏、火灾、爆炸事故屡屡发生。由于釜内常常装有有毒有害的危险化学品,事故后果较之一般爆炸事故更为严重。本文对导致反应釜、蒸馏釜事故发生的危险因素进行全面分析,列举相关事故案例,并提出相应的安全对策措施。

固有危险性

反应釜、蒸馏釜的固有危险性主要有以下几个方面:

1.物料

反应釜、蒸馏釜中的物料大多属于危险化学品。如果物料属于自燃点和闪点较低的物质,一旦泄漏后,会与空气形成爆炸性混合物,遇到点火源(明火、火花、静电等),可能引起火灾爆炸;如果物料属于毒害品,一旦泄漏,可能造成人员中毒窒息。

1994年3月27日,绍兴市某助剂总厂抗静电剂车间发生反应釜爆炸,造成4人死亡、8人重伤。反应釜内主要是爆炸极限为3%~100%的环氧乙烷,事故主要原因是釜内的空气没有被氮气置换完全,与环氧乙烷的混合浓度达到了爆炸极限。该厂是一家新成立不久的乡镇企业,所用压力容器从未经过检验,操作工文化技术素质低,没有经过专门培训,根本不了解生产过程的危险程度及处置故障的方法。该项目投产前未经“三同时”审查,没有完整的安全操作规程和技术措施,对反应釜中的空气是否置换完全无法通过仪表显示,也没有制订化验测定程序,工人凭经验、感觉进行操作。

2.设备装置

反应釜、蒸馏釜设计不合理、设备结构形状不连续、焊缝布置不当等,可能引起应力集中;材质选择不当,制造容器时焊接质量达不到要求,以及热处理不当等,可能使材料韧性降低;容器壳体受到腐蚀性介质的侵蚀,强度降低或安全附件缺失等,均有可能使容器在使用过程中发生爆炸。

2007年12月1日,河北省保定市某建材有限公司粉煤灰加气混凝土砌块生产车间压力容器(蒸氧釜)发生爆炸,造成5人死亡、1人轻伤。据调查,该企业管理人员擅自改变工艺参数,将蒸氧釜的釜体与釜盖连接螺栓的总数从60条减至不足30条,且更换不及时,对蒸氧釜的安全阀未及时进行校验,长期超压、超温运行,导致事故发生。

2000年9月4日,湖南省益阳市某生化试剂厂一台夹套式搪玻璃反应釜在运行过程中,釜盖突然冲脱,大量丙酮介质喷出,与空气混合形成爆炸性气体,发生大爆炸,造成2人死亡、6人受伤。事故主要原因是反应釜密封面垫圈老化,运行过程中发生泄漏,工人带压紧固,致使釜盖脱出,引起爆炸。这台反应釜为旧压力容器,使用前未经检验,且违法安装,操作人员也未经培训。

操作过程危险性

反应釜、蒸馏釜在生产操作过程中主要存在以下风险:

1.反应失控引起火灾爆炸

许多化学反应,如氧化、氯化、硝化、聚合等均为强放热反应,若反应失控或突遇停电、停水,造成反应热蓄积,反应釜内温度急剧升高、压力增大,超过其耐压能力,会导致容器破裂。物料从破裂处喷出,可能引起火灾爆炸事故;反应釜爆裂导致物料蒸气压的平衡状态被破坏,不稳定的过热液体会引起2次爆炸(蒸汽爆炸);喷出的物料再迅速扩散,反应釜周围空间被可燃液体的雾滴或蒸汽笼罩,遇点火源还会发生3次爆炸(混合气体爆炸)。

导致反应失控的主要原因有:反应热未能及时移出,反应物料没有均匀分散和操作失误等。

2007年3月16日,江苏省东台市某化工企业在利用原生产装置非法试制新产品乙氧基甲叉基丙二腈过程中,蒸馏塔突然爆炸,造成4人死亡、1人受伤。事故现场见图1~图3。导致这起事故的直接原因是,乙氧基甲叉基丙二腈粗产品过度蒸馏,导致高沸物堵塞填料层,蒸馏釜内压力增大,发生物理爆炸,将填料塔下面的塔节炸飞,继而引起物料发生燃烧和化学爆炸。

2.反应容器中高压物料窜入低压系统引起爆炸

与反应容器相连的常压或低压设备,由于高压物料窜入,超过反应容器承压极限,从而发生物理性容器爆炸。

1991年8月22日,河南省平顶山市树脂厂发生的重大火灾事故,就是由于聚合工段反应釜超压,当班职工紧急处理时,未彻底关闭通往泡沫捕集器(常压设备)的阀门,引起爆炸,随后又引起整个工段的可燃性混合气体爆炸。

3.水蒸气或水漏入反应容器发生事故

如果加热用的水蒸气、导热油,或冷却用的水漏入反应釜、蒸馏釜,可能与釜内的物料发生反应,分解放热,造成温度压力急剧上升,物料冲出,发生火灾事故。

4.蒸馏冷凝系统缺少冷却水发生爆炸

物料在蒸馏过程中,如果塔顶冷凝器冷却水中断,而釜内的物料仍在继续蒸馏循环,会造成系统由原来的常压或负压状态变成正压,超过设备的承受能力发生爆炸。

2006年7月28日,江苏省盐城射阳县盐城氟源化工有限公司的爆炸事故,就是由于在氯化反应塔冷凝器无冷却水、塔顶没有产品流出的情况下,没有立即停车,错误地继续加热升温,使2,4-二硝基氟苯长时间处于高温状态,最终导致其分解爆炸。

5.容器受热引起爆炸事故

反应容器由于外部可燃物起火,或受到高温热源热辐射,引起容器内温度急剧上升,压力增大发生冲料或爆炸事故。

6.物料进出容器操作不当引发事故

很多低闪点的甲类易燃液体通过液泵或抽真空的办法从管道进入反应釜、蒸馏釜,这些物料大多数属绝缘物质,导电性较差,如果物料流速过快,会造成积聚的静电不能及时导除,发生燃烧爆炸事故。

1999年3月30日,荆州市石化总厂发生反应釜重大爆炸事故,4人死亡。引发爆炸的直接原因是环氧乙烷进料速度过快。在不到2h内,釜内进料已达500kg,造成环氧乙烷来不及与丙炔醇反应而在釜内积聚,釜内压力迅速上升,高压气体急剧喷出,遇静电发生爆炸。进料过快的原因是反应釜仅靠操作人员用阀门手动控制进料速度,没有安装流量计。工人不知道投入反应釜的主料是什么,应该按什么标准投放。而技术转让方竟以“技术保密”为由,拒不向石化总厂透露有关原料的名称及用量。

2002年4月22日,山西省原平市某化工企业发生一起反应釜爆炸事故,造成1人死亡、1人重伤。爆炸冲击波将约200m2车间预制板屋顶几乎全部掀开,所有南墙窗户玻璃破碎,碎渣最远飞出约50m,反应釜上封头40条M20螺栓全部拉断或拉脱。事故原因是反应釜卸料过程中,釜内的二硫化碳、异丙醇、氧气的混合物在0.2MPa的表压下压放卸料,当物料从法兰处泄漏时,内外存在压差,泄漏料以一定速度流出,在此过程中形成静电。当釜内液态物料基本泄尽时,法兰边缘的静电积聚到一定能量并形成放电间隙产生静电火花,引燃二硫化碳、异丙醇、氧气的混合气体,迅速向反应釜内回燃发生化学爆炸。

7.作业人员思想放松,没有及时发现事故苗头

反应釜一般在常压或敞口下进行反应,蒸馏釜一般在常压或负压下进行操作。有人认为,在常压、敞口或负压下操作危险性不大,往往在思想上麻痹松懈,不能及时发现和处置突发性事故的苗头,最终酿成事故。实际上常压或敞口的反应釜,其釜壁承受的压力要大于釜内承压的反应釜,危险性也更大一些。

对于蒸馏釜,如果作业人员操作失误,反应失控造成管道阀门系统堵塞,正常情况下的常压、真空状态变成正压,若不能及时发现处置,本身又无紧急泄压装置,很容易发生火灾爆炸事故。2007年11月27日江苏盐城市联化科技有限公司重氮化反应釜爆炸事故,就是因为重氮化反应釜蒸汽阀门未关死,在保温阶段仍有大量蒸汽进入反应釜夹套,导致反应釜内温度快速上升,重氮化盐剧烈分解,继而爆炸。当班操作工人对釜温的监控不到位,未能及时发现釜内温度异常,延误了处置异常情况的最佳时机。

安全对策措施

避免反应釜、蒸馏釜发生火灾爆炸事故,除了要加强安全教育培训和现场安全管理、加强设备的维修保养、防止形成爆炸性混合物、及时清理设备管路内的结垢、控制好进出料流速、使用防爆电气设备并良好接地外,还要严格按安全操作规程和岗位操作安全规程操作。蒸馏操作中要严格控制温度、压力、进料量、回流比等工艺参数,通蒸汽加热时阀门开启度要适宜,防止过大过猛使物料急剧蒸发,系统内压剧升。要时刻注意保持蒸馏系统的设备管道畅通,防止进出管道,阀门堵塞引起压力升高造成危险。要避免低沸物和水进入高温蒸馏系统,高温蒸馏系统开车前必须将釜、塔及附属设备内的冷凝水放尽,以防其突然接触高温物料发生瞬间汽化增压而导致喷料或爆炸。

反应釜、蒸馏釜应具有完备的温度、压力、流量等仪器仪表装置,减压蒸馏的真空泵应装有单向止逆阀、防止突然停车时空气进入系统。低压系统与高压系统连接处也应设单向止逆阀,以防高压容器的物料窜入低压系统发生爆炸。对有可能超压的反应釜、蒸馏釜,必须加装紧急泄压装置,一般在设备上安装安全阀,对于不宜安装安全阀或危险性较大工艺的设备可安装爆破片。



关键词:不锈钢列管冷凝器,蒸馏釜,碳钢贮罐,薄膜蒸发器

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