(過程裝備專題討論)論文

1、 重慶某化工廠特大爆炸事故分析及總結 姓名： 學院： 專業(yè)：班級： 學號： 聯(lián)系電話：一.摘要：提出了壓力容器的概念及分類，分析壓力容器破環(huán)的主要形式、破環(huán)的原因和特征。對壓力容器典型事故案例進行了分析。提出了壓力容器安全的目的和意義與實現(xiàn)措施。 關鍵詞：壓力容器，事故，調研Investigation and analysis of the typical pressure vessel accident Abstract：Put forward the concept and classification of pressure vessels, analyze the main form

2、and the causes of the breaking, then analyze the typical pressure vessel accident, put forward the purpose and the significance of the pressure vessels safety and the measures. Key words：pressure vessels，accident，research二壓力容器安全基礎知識概述 1.壓力容器的定義及特點 壓力容器是一種承壓設備。承壓設備是指涉及生命安全、危險性大的鍋爐、壓力器（含氣瓶）、壓力管道等承壓類特種

3、設備和安全附件。壓力容器是承接帶有一定壓力的流體的密閉設備，是工業(yè)生產中必不可少的一類機械設備。壓力容器廣泛應用于國民經濟的各個部門。由于壓力容器極寬廣的操作范圍，包括壓力、溫度、介質、周圍壞境等，使其在設計、制造、使用和管理等方面與其他一般機械設備不同，尤其在安全性能方面更為苛刻和嚴格。因此，壓力容器表現(xiàn)以下與一般機械設備不同的特點：（1）容器應用的廣泛性。各種形式和規(guī)格的壓力容器廣泛用于石油、天然氣、化工、石油化工、能源、制藥、食品、航天和交通運輸等部門，在民用和農業(yè)部門也屢見不鮮。（2）操作條件的復雜性，甚至進于苛刻。操作的復雜性使壓力容器從設計、制造、安全到使用、檢驗、改造、維護都不同

4、于一般的機械設備，成為一類特殊的承壓設備。（3）對安全的高要求。2.壓力容器的分類 壓力容器的型式很多，按不同的需求可以進行不同的分類。但是從壓力容器的使用管理和安全監(jiān)察角度出發(fā)，按照“榮歸”將壓力容器區(qū)分為幾個類別具體方法如下：（1）按壓力容器技術特性分類根據容器承受的壓力(p)分為低壓、中壓、高壓、超高壓四類。具體劃分如下：低壓容器p<1.57MPa(16kgfcm2) 中壓容器：1.57MPa(16kgfcm2)p<9.81MPa(100kgfcm2)高壓容器：9.81MPa(100kgcm2)p<98.1MPa(1000kgfcm2)超高壓容器：p98.1MPa(10

5、00kgfcm2) （2）按容器在生產中的作用分類: 反應壓力容器(代號R):用于完成介質的物理、化學反應。 換熱壓力容器(代號E):用于完成介質的熱量交換。 分離壓力容器（代號S):用于完成介質的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離。 儲存壓力容器（代號C，其中球罐代號B）：用于儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質。 在一種壓力容器中，如同時具備兩個以上的工藝作用原理時，應按工藝過程中的主要作用來劃分品種。 （3）按安裝方式分類 ： 固定式壓力容器：有固定安裝和使用地點，工藝條件和操作人員也較固定的壓力容器。 移動式壓力容器：使用時不僅承受內壓或外壓載荷，搬運過程中還會受到由于內部介質晃動引起的沖

6、擊力，以及運輸過程帶來的外部撞擊和振動載荷，因而在結構、使用和安全方面均有其特殊的要求。 上面所述的幾種分類方法僅僅考慮了壓力容器的某個設計參數或使用狀況，還不能綜合反映壓力容器的危險程度。 （4）依據受監(jiān)察容器的壓力高低、介質的危害程度以及生產過程中的重要作用，又將容器分為三類：類容器非易燃或無毒介質的低壓容器易燃或有毒介質的低壓分離容器和換熱容器類容器高、超高壓容器劇毒介質的低壓容器易燃或有毒介質的低壓反應容器和貯運容器內徑小于lm的低壓廢熱鍋爐類容器：高壓、超高壓容器劇毒介質且PV196L·MPa(2000L·kgfcm2)的低壓容器或劇毒介質的中壓容器（3）易燃或有

7、毒介質且PV490L·MPa(5000L·kgfcm2)的中壓反應容器，或PV4900L·MPa(50000L·kgfcm2)的中壓貯運容器（中壓廢熱鍋爐或內徑大于1m的低壓廢熱鍋爐。3.壓力容器破壞的主要形式、原因及特征 壓力容器及其承壓部件在使用過程中，尺寸、形狀或材料性能發(fā)生改變而完全失去或不能良好的實現(xiàn)原定的功能或繼續(xù)使用中失去可靠性和安全性，因而需要立即停用進行維修或更換，成為壓力容器的破壞形式。壓力容器的失效從安全角度分類，通常情況下可分為以下幾種形式：韌性破裂、脆性破裂、疲勞破裂、應力腐蝕破裂、蠕變破裂、泄漏。（1）韌性破裂 壓力容器的韌性

8、破裂往往是受到超過正常工作內壓的作用，在其器壁截面上產生的總體薄膜拉伸使材料發(fā)生明顯塑形變形，如壓力升高，一旦應力超過材料的強度極限時，容器就會發(fā)生破裂。具有以下特征：容器發(fā)生顯著的塑形變形，主要表現(xiàn)在容器的周長明顯的拉長或面積明顯的增大、中間部分有鼓脹，且壁厚面型減薄。（2）脆性破裂 容器不發(fā)生或未發(fā)生充分塑性變形下就破壞的破裂型式稱為脆性破裂。造成脆性破裂的原因主要有兩方面原因：一是容器的材料原因，即容器本身的韌性差；二是容器本身在制造或使用中存在超標的缺陷。脆性破裂在發(fā)生斷裂前外觀沒有明顯的征兆和塑性變形，斷裂時器壁內的應力比較低，且破壞的容器常斷裂成碎塊飛出。（3）疲勞破裂 疲勞破裂是

9、指在交變載荷（機械載荷或熱載荷）下運行，經歷長期作用后，在某些局部的應力集中部位發(fā)生了破裂或泄漏。造成疲勞破裂的主要原因是高應力低循環(huán)疲勞，指材料所受的交變載荷次數在102105，而相應的應力水平較高，接近或超過材料的屈服極限。有一下特征：常發(fā)生在結構局部應力較高或存在材料（包括焊縫及其熱影響區(qū)）缺陷處；疲勞破裂的斷口形貌與脆性端口不同，斷口也有三個區(qū)，但由于裂紋萌生萌生部分占斷口尺寸很小，實際觀察叫明顯的是裂紋擴展區(qū)和最終斷裂兩個區(qū)。（4）應力腐蝕破裂 應力腐蝕破裂起源于環(huán)境對容器材料的腐蝕，即材料與周圍環(huán)境介質產生化學或電化學作用，使材料厚度減薄或本身性能發(fā)生變化，從而最總導致容器破裂。腐

10、蝕破裂是一種延遲性破壞，一旦萌生腐蝕裂紋，裂紋擴展的速度比純腐蝕快的多，因此應力腐蝕破裂宏觀形態(tài)具有脆性破裂的特征。（5）蠕變破裂 在高溫下工作的壓力容器，操作溫度超過一定極限，材料就在應力的作用下發(fā)生緩慢的塑性變形。蠕變破裂有明顯的塑性變形和蠕變小裂紋，斷口無金屬光澤，呈粗糙顆粒狀，表面有高溫氧化層和腐蝕物。（6）泄漏失效上述壓力容器可能發(fā)生的任何形式的破裂，最終都會表現(xiàn)為容器內的介質向外泄漏。根據泄漏的介質性質和容器工況不同，泄漏造成的災害和危害也不同。泄漏造成大量易燃、易爆、有毒物質向空中釋放，并在空曠中擴散，在有火源條件下，會引起燃燒、爆炸，人暴露在這種環(huán)境中就會中毒，從而帶來嚴重的人

11、身傷亡、財產損失和環(huán)境污染。4.壓力容器事故分析方法、內容和步驟 化工生產由于使用的原料、半成品和產品絕大多數具有易燃易爆、腐蝕毒害等危險特性，且生產裝置大型化、連續(xù)化，工藝過程復雜化，潛在著很大的危險性。因此，對現(xiàn)代化的化工生產裝置單純采用傳統(tǒng)的安全管理方法已遠遠不能適應安全生產的需要必須實現(xiàn)現(xiàn)代化管理。目前，國內外已經開發(fā)出的危險性分析方法有幾十鐘之多，這些方法都是依據不同的對象和要求開發(fā)出來，有各自的特點，可針對系統(tǒng)的具體情況選擇恰當的方法。以下是幾種常見的危險性分析方法。（1）預先性分析方法預先性分析是指在一項工程活動（包括設計、施工、生產和維修等）之前，對系統(tǒng)存在的各種危險因素、出現(xiàn)

12、的條件以及導致事故的后果進行宏觀的、概略的分析，以便提出安全防范措施。操作步驟：熟悉系統(tǒng)；識別危險；分析觸發(fā)事件；找出形成事故的原因事件；確定事故情況和后果；劃分危險因素的危險等級。（2）危險和操作研究危險和操作性研究是查明生產裝置和工藝過程中工藝參數及操作控制中可能出現(xiàn)的偏差，針對這些偏差，找出原因，分析后果，提出對策的一種分析方法。操作步驟如下：建立研究小組；資料準備；將系統(tǒng)劃分成若干個部分；分析偏差；結果整理。（3）故障類型和影響分析故障類型和影響分析是指系統(tǒng)危險性分析的重要方法之一。操作步驟如下：熟悉系統(tǒng)；確定分析的深度；繪制邏輯圖；分析故障類型的影響；結果匯總。（4）事件樹分析事件樹

13、分析是從一個初始事件開始，按順序分析事件向前發(fā)展中各個環(huán)節(jié)成功與失敗的過程與結果。任何一個事故都是由多個環(huán)節(jié)事件發(fā)展變化形成的。操作步驟：確定初始事件；找出與初始事件有關的環(huán)節(jié)事件；畫事件樹；說明分析結果。（5）事故樹分析事故樹分析是從結果到原因找出與災害事故有關的各種因素之間因果關系及邏輯關系的分析方法。這是一種作圖分析方法。操作步驟：確定和熟悉系統(tǒng)；確定頂上事件；詳細分析事故的原因；確定不予考慮的事件；確定分析的深度；編事故樹；定性分析；定量分析。三壓力容器典型事故案例分析(一)事故概況 2004年4月15日2l時，重慶天原化工總廠氯氫分廠1號氯冷凝器列管腐蝕穿孔，造成含銨鹽水泄漏到液氯系

14、統(tǒng)，生成大量易爆的三氯化氮。16日凌晨發(fā)生排污罐爆炸，1時23分全廠停車2時15分左右，排完鹽水后4h的1號鹽水泵在靜止狀態(tài)下發(fā)生爆炸，泵體粉碎性炸壞。 16日17時57分，在搶險過程中，突然聽到連續(xù)兩聲爆響，液氯儲罐內的三氯化氮突然發(fā)生爆炸。爆炸使5號、6號液氯儲罐罐體破裂解體井炸出1個長9m、寬4m、深2m的坑，以坑為中心，在200m半徑內的地面上和建筑物上有大量散落的爆炸碎片。爆炸造成9人死亡，3人受傷，該事故使江北區(qū)、渝中區(qū)、沙坪壩區(qū)、渝北區(qū)的15萬名群眾疏散，直接經濟損失277萬元。(二)事故原因分析 爆炸直接因素關系鏈為：設備腐蝕穿孔呻鹽水泄漏進入液氯系統(tǒng)一氯氣與鹽水中的銨反應生成

15、三氯化氮一三氯化氮富集達到爆炸濃度(內因)啟動事故氯處理裝置振動引爆三氯化氮(外因)。1. 直接原因 (1)設備腐蝕穿孔導致鹽水泄漏，是造成三氯化氮形成和富集的原因。根據重慶大學的技術鑒定和專家的分析，造成氯氣泄漏和鹽水流失的原因是1號氯冷凝器列管腐蝕穿孔。腐蝕穿孔的原因主要有5個；氯氣、液氯、氯化鈣冷卻鹽水對氯氣冷凝器存在普遍的腐蝕作用。列管內氯氣中的水分對碳鋼的腐蝕。列管外鹽水中由于離子電位差異對管材發(fā)生電化學腐蝕和點腐蝕。列管與管板焊接處的應力腐蝕。使用時間較長，并未進行耐壓試驗，使腐蝕現(xiàn)象未能在明顯腐蝕和腐蝕穿孔前及時發(fā)現(xiàn)。 1992年和2004年1月該液氯冷凍崗位的氨蒸發(fā)系統(tǒng)曾發(fā)生泄

16、漏，造成大量的氨進入鹽水，生成了含高濃度銨的氯化鈣鹽水。1號氯冷凝器列管腐蝕穿孔，導致含高濃度銨的氯化鈣鹽水進入液氯系統(tǒng)，生成并大量富集具有極具危險性的三氯化氮爆炸物，為16日演變?yōu)楸ㄊ鹿事裣铝酥卮笫鹿孰[患。 (2)三氯化氮富集達到爆炸濃度和啟動事故氯處理裝置造成振動，引起三氯化氮爆炸。 經調查證實，廠方現(xiàn)場處理人員未經指揮部同意，為加快氯氣處理的速度，在對三氯化氮富集爆炸的危險性認識不足的情況下，急于求成，判斷失誤，憑借以前操作處理經驗，自行啟動了事故氯處理裝置，對4號、5號、6號液氯儲罐(計量槽)及1號、2號、3號汽化器進行抽吸處理。在抽吸過程中，事故氯處理裝置水封處的三氯化氮因與空氣接

17、觸和振動而首先發(fā)生爆炸，爆炸形成的巨大能量通過管道傳遞到液氯儲罐內，攪動和振動了液氧儲罐中的三氯化氮，導致4號、5號、6號液氯儲罐內的三氯化氮爆炸。檢驗人員對設備進行外部檢查時，沒有測量設備的壁厚，取得相應的數據，只是根據介質對設備內壁基本無腐蝕的介紹，認為壁厚沒有減薄，而在報告上填寫了設備原始資料中記載的壁厚數據。2. 間接原因 (1)壓力容器設備管理混亂，設備技術檔案資料不齊全，兩臺氯液氣分離器未見任何技術和法定檢驗報告，發(fā)生事故的冷凝器1996年3月投入使用后，一直到2001年1月才進行首檢，沒進行耐壓試驗。近兩年無維修、保養(yǎng)、檢查記錄，致使設備腐蝕現(xiàn)象未能在明顯腐蝕和腐蝕穿孔前及時發(fā)現(xiàn)

18、。 (2)安全生產責任制落實不到位。2004年2月12日，集團公司與該廠簽訂安全生產責任書以后，該廠未按規(guī)定將目標責任分解到廠屬各單位。 (3)安全隱患整改督促檢查不力。 重慶天原化工總廠對自身存在的安全隱患整改不力，該廠“2. 14”氯化氫泄漏事故后，引起了市領導的高度重視，市委、市政府領導對此作出了重要批示。為此，重慶化醫(yī)控股(集團)公司和該廠雖然采取了一些措施，但是沒有認真從管理亡查找事故的原因和總結教訓，在責任追究上采取以經濟處罰代替行政處分，因而沒有讓有關責任人員從中吸取事故的深刻教訓，整改的措施不到位，督促檢查力度也不夠，以致于在安全方面存在的問題沒有得到有效整改?！?. 14事故

19、后，本應增添鹽酸合成尾氣和四氯化碳尾氣的監(jiān)控系統(tǒng)，但自到“4. 16事故發(fā)生時都尚未配備。 (4)對三氯化氮爆炸的機理和條件研究不成熟，相關安全技術規(guī)定不完善。 有關專家在關于重慶天原化工總廠“4. 16”事故原因分析報告的意見中指出：“目前，國內對三氯化氮爆炸的機理、爆炸的條件缺乏相關技術資料，對如何避免三氯化氮爆炸的相關安全技術標準尚不夠完善”，“因含高濃度銨的氯化鈣鹽水泄漏到液氯系統(tǒng)，導致爆炸的事故在我國尚屬首例”。這表明此次事故對三氯化氮的處理方面，確實存在很大程度的復雜性、不確定性和不可預見性。這次事故是目前氯堿行業(yè)現(xiàn)有技術條件下難以預測、沒有先例的事故，人為因素不占主導作用。同時，

20、全國氯堿行業(yè)尚無對氯化鈣鹽水中銨含量定期分析的規(guī)定，該廠氯化鈣鹽水十多年來從未更換和檢測，造成鹽水中的銨不斷富集，為生成大量的三氯化氮創(chuàng)造了條件，井為爆炸的發(fā)生留下了重大的隱患。(三)預防同類事故的措施 l.提高認識，加強領導，高度重視?；袠I(yè)的安全生產。正確處理安全生產與發(fā)展經濟、與企業(yè)經濟效益的關系，落實安全責任和安全防范措施，切實解決?；袠I(yè)的安全問題，把事故隱患消滅在事故發(fā)生之前，嚴防重特大事故的發(fā)生。 2.嚴格安全準人，深化專項整治，切實提高危化行業(yè)的整體安全水平。按照國家規(guī)定，嚴格?；袠I(yè)的準人標準，從源頭上制止不具備安全生產條件的企業(yè)進入危化行業(yè)。要突出抓好“五個整頓、兩個關閉”

21、；對生產工藝與設備、貯存方式和設備不符合國家規(guī)定標準的；對壓力容器未按期檢測、檢驗或者經檢測、檢驗不合格的；對企業(yè)主要負責人、特種作業(yè)人員、關鍵崗位人員未經正規(guī)安全培訓并取得任職和上崗資格的；對經安全評估確認沒有達到安全生產條件的；對近年以來發(fā)生重特大安全事故的5類危險化學品生產經營單位一律責令停產整頓，經認定符合條件后才能恢復生產。對經停產整頓后仍然不具備安全生產條件的危險化學品生產經營單位一律關閉。 3. 加大安全投入，加快技術進步，提高氯堿行業(yè)安全水平。對目前大多數氯堿企業(yè)沿用液氨間接冷卻，氯化鈣鹽水生產液氯的傳統(tǒng)工藝進行改革，并對冷凍鹽水中含氨量進行監(jiān)控或添置自動報警裝置。加強對三氯化

22、氮的研究，完全弄清其物化性質和爆炸機理和防治技術，盡快形成一條安全、成熟、可靠的預防和處理三氯化氮的應急預案，并在氯堿行業(yè)推廣。4. 完善應急預案，建立安全生產應急救授體系。建立應急管理體制，建立市安全生產應急救授指揮中心，定期實施應急聯(lián)動演練，把各類事故的危害降到最小限度。5. 壓力容器設計單位選取的設計參數要正確、可靠，設計人員對所承擔的設計產品的使用性能應了解，以保證設計結果符合實際使用狀況。6 檢驗人員應按國家的有關規(guī)定認真履行檢驗職責，保證檢驗質量，檢驗報告的填寫應完整、正確。使用單位應對有關操作人員做好培訓教育，使其能正確操作。當設備發(fā)生異?，F(xiàn)象時，要認真分析原因，在原因查找正確的

23、前提下，采取有效的防范措施，及時消除事故隱患。3 壓力容器安全的目的、意義和實現(xiàn)1.壓力容器安全的目的和意義壓力容器是一種特殊設備，其工作條件差，在運行和使用中損壞的可能性比較大。因壓力容器內部的介質具有很高的壓力，有一定的溫度和程度不同的腐蝕性等等，并且在不停地運動，不停地對壓力容器產生各種物理的、化學的作用，因而使容器產生腐蝕、變形、裂紋、滲漏等缺陷?？偟那闆r來看，在相同的條件下，壓力容器的事故率顯然要比其他的一般機械設備高的多。壓力容器一旦發(fā)生爆炸，不僅僅是設備本身遭到破壞，而且常會破壞周圍的設備及建筑物。甚至產生連鎖反應，釀成災難性事故。如果容器是脆性破裂，或者是由于化學反應而產生爆炸，還會產生爆炸破碎片，特別是化學反應爆炸，常使容器發(fā)生粉碎性破裂。大量的碎片飛出，擊傷周圍的人員和設備。容器爆破以后，器內介質外泄，還會引起一系列的惡性連鎖反應，使事故的危害進一步擴大，如果介質是有毒的氣體或液化氣體，它在周圍迅速擴展后即會造成大面積的毒害區(qū)。若為可燃氣體或液化氣體，在容器破裂后可燃介質大量流出，并與周圍的空氣混合產生二次爆炸，并釀成火災。所以實現(xiàn)壓力容器的安全有重大的意義。2.壓力容器安全的實現(xiàn)壓力容器的安全運行管理的目的是為了達到正常,滿負荷開車