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安全反應釜、蒸餾釜安全事故回頭看,很多教訓不可忽略。
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  • 發表時間:2018-1-4 15:41:30

    反應釜和蒸餾釜(包括精餾釜)是化學工業中最常用的設備之一,也是危險性較大、容易發生泄漏和火災爆炸事故的設備。反應釜指帶有攪拌裝置的間歇式反應器,根據工藝要求的壓力不同,可以在敞口、密閉常壓、加壓或負壓等條件下進行化學反應。蒸餾釜是用來分離均相液態混合物的裝置。

    近年來,反應釜、蒸餾釜的泄漏、火災、爆炸事故屢屢發生。由于釜內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,小七對導致反應釜、蒸餾釜事故發生的危險因素進行全面分析,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,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生反應釜爆炸,造成4人死亡、8人重傷。反應釜內主要是爆炸極限為3%~100%的環氧乙烷,事故主要原因是釜內的空氣沒有被氮氣置換完全,與環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鎮企業,所用壓力容器從未經過檢驗,操作工文化技術素質低,沒有經過專門培訓,根本不了解生產過程的危險程度及處置故障的方法。該項目投產前未經"三同時"審查,沒有完整的安全操作規程和技術措施,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、設備結構形狀不連續、焊縫布置不當等,可能引起應力集中;材質選擇不當,制造容器時焊接質量達不到要求,以及熱處理不當等,可能使材料韌性降低;容器殼體受到腐蝕性介質的侵蝕,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車間壓力容器(蒸氧釜)發生爆炸,造成5人死亡、1人輕傷。據調查,該企業管理人員擅自改變工藝參數,將蒸氧釜的釜體與釜蓋連接螺栓的總數從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,大量丙酮介質噴出,與空氣混合形成爆炸性氣體,發生大爆炸,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,使用前未經檢驗,且違法安裝,操作人員也未經培訓。

操作過程危險性

反應釜、蒸餾釜在生產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被破壞,不穩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。

    2007年3月16日,江蘇省東臺市某化工企業在利用原生產裝置非法試制新產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。事故現場見圖1~圖3。導致這起事故的直接原因是,乙氧基甲叉基丙二腈粗產品過度蒸餾,導致高沸物堵塞填料層,蒸餾釜內壓力增大,發生物理爆炸,將填料塔下面的塔節炸飛,繼而引起物料發生燃燒和化學爆炸。

3.反應容器中高壓物料竄入低壓系統引起爆炸

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,可能與釜內的物料發生反應,分解放熱,造成溫度壓力急劇上升,物料沖出,發生火災事故。

4.蒸餾冷凝系統缺少冷卻水發生爆炸
    物料在蒸餾過程中,如果塔頂冷凝器冷卻水中斷,而釜內的物料仍在繼續蒸餾循環,會造成系統由原來的常壓或負壓狀態變成正壓,超過設備的承受能力發生爆炸。

    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、塔頂沒有產品流出的情況下,沒有立即停車,錯誤地繼續加熱升溫,使2,4-二硝基氟苯長時間處于高溫狀態,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,引起容器內溫度急劇上升,壓力增大發生沖料或爆炸事故。    

    1991年10月8日6時50分,江蘇淮陰有機化工廠中試室,1臺生產高分子聚醚的100L高壓反應釜突然發生爆炸,連接釜蓋和釜體的緊固螺栓被拉斷,重量約為80kg的釜蓋飛落到離原地80多米的地方,高壓反應釜上安裝的安全閥、壓力表等也被炸毀。爆炸產生的氣浪將房頂掀掉,約20m³的中試室完全倒塌,3名操作人員當場被炸死。    

事故原因分析  

    該起高壓反應釜的爆炸是由于超溫超壓引起的,以環氧乙烷和環氧丙烷為原料生產高分子聚醚的生產工藝要求操作者嚴格按規定操作,在加料時應采用“滴”加法,控制加料量,以避免反應劇烈后失控造成危害。但該廠操作人員違反了操作工藝,采用了“批”加法,一次投料過多,反應速度過快。

6.物料進出容器操作不當引發事故

    很多低閃點的甲類易燃液體通過液泵或抽真空的辦法從管道進入反應釜、蒸餾釜,這些物料大多數屬絕緣物質,導電性較差,如果物料流速過快,會造成積聚的靜電不能及時導除,發生燃燒爆炸事故。  

    1993年3月30日,荊州市石化總廠發生反應釜重大爆炸事故,4人死亡。引發爆炸的直接原因是環氧乙烷進料速度過快。在不到2h內,釜內進料已達500kg,造成環氧乙烷來不及與丙炔醇反應而在釜內積聚,釜內壓力迅速上升,高壓氣體急劇噴出,遇靜電發生爆炸。進料過快的原因是反應釜僅靠操作人員用閥門手動控制進料速度,沒有安裝流量計。工人不知道投入反應釜的主料是什么,應該按什么標準投放。而技術轉讓方竟以“技術保密”為由,拒不向石化總廠透露有關原料的名稱及用量。

    2002年4月22日,山西省原平市某化工企業發生一起反應釜爆炸事故,造成1人死亡、1人重傷。爆炸沖擊波將約200m2車間預制板屋頂幾乎全部掀開,所有南墻窗戶玻璃破碎,碎渣最遠飛出約50m,反應釜上封頭40條M20螺栓全部拉斷或拉脫。事故原因是反應釜卸料過程中,釜內的二硫化碳、異丙醇、氧氣的混合物在0.2MPa的表壓下壓放卸料,當物料從法蘭處泄漏時,內外存在壓差,泄漏料以一定速度流出,在此過程中形成靜電。當釜內液態物料基本泄盡時,法蘭邊緣的靜電積聚到一定能量并形成放電間隙產生靜電火花,引燃二硫化碳、異丙醇、氧氣的混合氣體,迅速向反應釜內回燃發生化學爆炸。

7.作業人員思想放松,沒有及時發現事故苗頭

    反應釜一般在常壓或敞口下進行反應,蒸餾釜一般在常壓或負壓下進行操作。有人認為,在常壓、敞口或負壓下操作危險性不大,往往在思想上麻痹松懈,不能及時發現和處置突發性事故的苗頭,最終釀成事故。實際上常壓或敞口的反應釜,其釜壁承受的壓力要大于釜內承壓的反應釜,危險性也更大一些。

    對于蒸餾釜,如果作業人員操作失誤,反應失控造成管道閥門系統堵塞,正常情況下的常壓、真空狀態變成正壓,若不能及時發現處置,本身又無緊急泄壓裝置,很容易發生火災爆炸事故。2007年11月27日江蘇鹽城市聯化科技有限公司重氮化反應釜爆炸事故,就是因為重氮化反應釜蒸汽閥門未關死,在保溫階段仍有大量蒸汽進入反應釜夾套,導致反應釜內溫度快速上升,重氮化鹽劇烈分解,繼而爆炸。當班操作工人對釜溫的監控不到位,未能及時發現釜內溫度異常,延誤了處置異常情況的最佳時機。

安全對策措施

    反應釜最大的作用就是實現原料聚等過程,能滿足原料生產過程,達到理想的生產。不過需要注意的是要規范操作,如果在使用反應釜的時候,操作步驟錯誤就會造成損壞,影響生產。下面我們就簡單了解一下化工反應釜使用注意事項。


一、嚴格按照制度操作    

    嚴格規范制度操作,這是操作的最基本要求。在操作化工反應釜之前,應該了解設備的規范操作制度。雖然設備說明書上提供規范信息并不是很詳細,但是有些必須要遵守的制度一定要做到,才能保證設備操作安全。

二、操作前檢查   

    操作化工反應釜之前要檢查,檢查設備是否有異狀。如果設備在正常運行中,一定不能將上蓋和觸及板打開,以免發生觸電現象。在操作的時候嚴禁帶壓操作,這樣不僅損壞設備,同時有安全危險。在氮氣試壓的過程中,要注重其變化,以免 壓力過高。

三、注重觀察  

    操作化工反應釜的時候,要注重觀察,觀察每一個操作步驟。尤其是反應釜加熱到一定穩定的時候,千萬不能和釜體接觸,以免燙傷。在實驗完成后,首先要進行降溫處理,等待溫度冷卻,以免溫度過高造成設備損壞,此外還及時拔掉電源。   

四、注意保養

    設備操作不僅要注重操作過程,同時也要注重設備保養。設備保養并不是容易的事情,只有學會了保養,才能使設備發揮其較好的性能,同時能延長設備使用壽命,反之則會嚴重影響設備的操作性能。
   
注意要點:

    避免反應釜、蒸餾釜發生火災爆炸事故,除了要加強安全教育培訓和現場安全管理、加強設備的維修保養、防止形成爆炸性混合物、及時清理設備管路內的結垢、控制好進出料流速、使用防爆電氣設備并良好接地外,還要嚴格按安全操作規程和崗位操作安全規程操作。蒸餾操作中要嚴格控制溫度、壓力、進料量、回流比等工藝參數,通蒸汽加熱時閥門開啟度要適宜,防止過大過猛使物料急劇蒸發,系統內壓劇升。要時刻注意保持蒸餾系統的設備管道暢通,防止進出管道,閥門堵塞引起壓力升高造成危險。要避免低沸物和水進入高溫蒸餾系統,高溫蒸餾系統開車前必須將釜、塔及附屬設備內的冷凝水放盡,以防其突然接觸高溫物料發生瞬間汽化增壓而導致噴料或爆炸。 

    總結:反應釜、蒸餾釜應具有完備的溫度、壓力、流量等儀器儀表裝置,減壓蒸餾的真空泵應裝有單向止逆閥、防止突然停車時空氣進入系統。低壓系統與高壓系統連接處也應設單向止逆閥,以防高壓容器的物料竄入低壓系統發生爆炸。對有可能超壓的反應釜、蒸餾釜,必須加裝緊急泄壓裝置,一般在設備上安裝安全閥,對于不宜安裝安全閥或危險性較大工藝的設備可安裝爆破片。


關鍵詞:高壓加氫釜,高溫高壓反應釜,實驗室氫化反應釜,磁力反應釜,微型反應釜
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