某化工廠6 000 m3/h空分塔惡性爆炸事故
【事故概況、經(jīng)過】
??????????? 某年5月16日9:05,撫順某化工廠6 000 m3/h空分塔發(fā)生了惡性爆炸,導(dǎo)致27 米高、 2米直徑的空分上塔被炸毀;主冷被撕裂成碎片并燃燒、爆炸,其形成的碎片散落在半徑為500 m范圍內(nèi);上塔頂部的純氮塔飛離30 m外;爆炸形成的沖擊波使周圍建(構(gòu))筑物及設(shè)備均以空分塔為中心呈放射狀傾斜、倒塌,并造成周圍(最遠(yuǎn)處達(dá)1 500 m)建筑物的門窗玻璃被擊碎;下塔(高8.3 m)雖外觀完好,但底部裙座被壓扭曲;位于空分塔東側(cè)、相距約20 m,高21 m的空冷塔向東南傾斜30°;
位于爆炸中心南側(cè)的壓縮機(jī)廠房四周鋼制支撐柱向南傾斜3°~4°,四周槽鋼及廠房頂部槽鋼也嚴(yán)重扭曲,廠房屋頂被沖掉;冷箱全部被炸,飛向四周,其中1塊重約800 kg的鋼板飛出200 m外;位于空分塔西側(cè)約6 m,高15.2 m的液氮貯槽向西南傾斜;位于北側(cè)磚結(jié)構(gòu)的空壓站房向北側(cè)倒塌。
??????????? 事故造成4人死亡(其中1人在200 m外被飛來的冷箱鋼板擊中頭部死亡)、4人重傷、27人輕傷;損壞空分塔等靜設(shè)備12臺、動設(shè)備(水泵)4臺,使空分裝置喪失生產(chǎn)能力。直接經(jīng)濟(jì)損失460余萬元。
【事故原因分析】
??????????? 該空分裝置系1988年引進(jìn),由法國TECNIP承包建設(shè)安裝的生產(chǎn)氧氣、氮氣各6 000 m3/h的制氧設(shè)備。流程中具有常溫分子篩吸附器和低溫液氧吸附器,分子篩后設(shè)有CO2在線分析儀,卻無碳?xì)浠衔镌诰€分析儀,也未開展該項分析。
??????????? 事故后,法國SNPE國家級爆炸研究所的專家到現(xiàn)場勘察、計算,得出以下結(jié)論:
?????????? (1) 原料空氣中,危險雜質(zhì)的含量嚴(yán)重超限,是該次爆炸事故的根源。
??????????? 由于裝置排放含有大量碳?xì)浠衔锏难h(huán)氣,又恰逢西北風(fēng),使空分塔吸入的加工空氣中的大部分危險雜質(zhì)含量,顯然都大大超過了極限許可含量。
危險雜質(zhì)C2H4與C3H6的實際含量分別為極限許可含量的3.6倍和17.65倍,鑒于它們既不容易被分子篩和硅膠吸附,在液氧中的揮發(fā)度又特小,不容易隨氧氣帶走,因而在液氧中積聚、濃縮,達(dá)到爆炸極限。
??????????? 液氧沸騰時其運動速度可達(dá)10 m/s,隨沖擊波方向的壓力可達(dá)10 MPa,逆向沖擊波方向的壓力可達(dá)20 MPa,液氧沸騰形成的氣泡絕熱壓縮所產(chǎn)生的能量也可能是引爆的原因之一。
??????????? (2)對液氧中危險雜質(zhì)未進(jìn)行在線、離線監(jiān)測,不能及時發(fā)現(xiàn)有害雜質(zhì)含量超標(biāo)是這次爆炸的又一重要原因。
(3) 未連續(xù)排放液氧,導(dǎo)致C2H2和CmHn在液氧中積聚、濃縮,析出固體,是這次爆炸的直接原因。
??????????? 在大氣條件正常時,連續(xù)排放折合1%氣氧產(chǎn)量的液氧,即可防止C2H2及CmHn在液氧中積聚、濃縮。當(dāng)大氣被有害雜質(zhì)污染時,排放的液氧量應(yīng)作相應(yīng)增加,可防止它們在液氧中的積聚、濃縮。而該化工廠不但未增加液氧排放量,而且連正常的液氧排放也未進(jìn)行,這就使C2H2和CmHn在液氧中積聚、濃縮,進(jìn)而析出固體C2H2和CmHn,導(dǎo)致空分塔爆炸。
宋體【對策措施】
??????????? 要從技術(shù)力量、檢測手段、規(guī)章制度、運行操作、檢查督促等諸方面健全安全保證體系,切實加強對空分設(shè)備安全運行的管理。
??????????? 防止有害雜質(zhì)在空分塔內(nèi)積聚、爆炸的基本要求如下:
???????? (1)制氧的原料空氣條件要好,大氣中的有害雜質(zhì)不超量;
???? (2)加工原料空氣入塔前要盡最大可能將其中的有害雜質(zhì)去除掉;
???? (3)有害雜質(zhì)一旦進(jìn)入塔內(nèi)后,應(yīng)采取有效措施,阻止或不讓它們在液氧中濃縮;
???? (4)配備足夠的必要的檢測儀器,隨時監(jiān)測它們在液空、液氧中的含量,一旦超過正常運行的允許值,立即采取有效措施,進(jìn)行稀釋或消除。
為了保證分子篩正常、高效工作,必須抓好如下幾個環(huán)節(jié):
????????? (1)保證分子篩、活性氧化鋁的質(zhì)量(強度、粒度、吸附性能及使用壽命等)良好;
????????? (2)鑒于空氣溫度升高,分子篩吸附性能降低的特性,故入純化器的空氣溫度應(yīng)盡可能低,這不僅可提高分子篩吸附雜質(zhì)的能力,而且空氣溫度降低的同時可使分子篩(或活性氧化鋁)吸附水分的負(fù)荷降低;
???????? (3)不超周期運行,按規(guī)定的工作周期運行,不得隨便延長吸附器的工作時間。
??????????? 特別要指出的是,當(dāng)制氧站200 m范圍內(nèi)的其它裝置大量排放C2H2,CmHn及CO2等有害氣體時,即應(yīng)縮短分子篩運行周期,將有害雜質(zhì)拒之空分塔外。
(4)按操作規(guī)程徹底清理再生分子篩,定期(如每年1次)對在役分子篩篩分,保證其良好的吸附性能。
??????????? 防止入塔有害雜質(zhì)的積聚濃縮:
???????????? 一是防止C2H2及CmHn在液氧中積聚,二是防止它們在主冷中局部濃縮析出固體。
??????????? 為防止C2H2及CmHn在液氧中積聚,對只生產(chǎn)氣氧的空分裝置,在分子篩有效工作時,應(yīng)連續(xù)不斷地排放液氧,其量為0.5%~1%氣氧產(chǎn)量。但如果在離制氧站200 m范圍內(nèi)大量排放CO2,C2H2或其它CmHn時,為防止它們在液氧中的積聚,首先是縮短分子篩的工作周期,同時增加液氧的排放量。????????
為防止C2H2及CmHn在液氧中的局部濃縮,一方面要注意改進(jìn)主冷結(jié)構(gòu),另一方面更重要的是主冷凝蒸發(fā)器應(yīng)采取全浸式操作,保證液氧的循環(huán)倍率。
??????????? 配備足夠、有效的檢測儀表,隨時監(jiān)督CO2,C2H2及CmHn總量:
????????? (1)在分子篩出口處配備在線檢測儀,當(dāng)CO2≥5×10-6時,必須立即切換分子篩吸附器,保證加工空氣中含有的CO2,C2H2及CmHn應(yīng)盡量少;
????????? (2)完善監(jiān)測手段,在線監(jiān)測與定期監(jiān)測兩者并用,應(yīng)盡可能配置質(zhì)量可靠的在線監(jiān)測儀表,隨時監(jiān)測液氧中的C2H2及其它碳?xì)浠衔锖?,以便及時發(fā)現(xiàn)問題;
同時每天至少做一次離線檢測,當(dāng)C2H2及總碳量達(dá)到報警值時,應(yīng)及時采取包括增加排放液氧量在內(nèi)的各項措施,以稀釋它們在液氧中的濃度,嚴(yán)格執(zhí)行對液氧中C2H2及總碳含量的規(guī)定。
??????????? 避免或降低液氧中產(chǎn)生高電位靜電電壓的最根本措施,是保證分子篩吸附效果和防止分子篩、活性氧化鋁(或硅膠)粉末進(jìn)入塔內(nèi)。
???????????? 避免或降低空分裝置產(chǎn)生靜電的根本措施,是在裝置內(nèi)外分別設(shè)置完善、可靠的防雷、防靜電接地裝置,接地電阻應(yīng)≤10 Ω,且每年至少檢測1次。
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