反應(yīng)容器火災(zāi)爆炸事故的原因與防范

1、Word文檔 反應(yīng)容器火災(zāi)爆炸事故的原因與防范 反應(yīng)容器是指化學(xué)品生產(chǎn)過程中用來進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的容器設(shè)備，常見的有反應(yīng)器、發(fā)生器、反應(yīng)釜、分解塔、合成塔、聚合釜等。反應(yīng)容器內(nèi)的大多數(shù)反應(yīng)是在高溫、高壓，甚至超高壓條件下進(jìn)行的，參加反應(yīng)的原料及催化劑多為易燃、易爆的物質(zhì)，反應(yīng)過程中稍有不慎就會(huì)引發(fā)火災(zāi)和爆炸，事故發(fā)生率高。反應(yīng)容器爆炸所產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波和由于有毒、易燃、易爆物料泄漏而引起的火災(zāi)易導(dǎo)致建筑物倒塌、人員大量傷亡，有的甚至引起連鎖爆炸，將整個(gè)車間、廠區(qū)夷為平地。加強(qiáng)對(duì)反應(yīng)容器火災(zāi)爆炸事故的討論，預(yù)防此類事故的發(fā)生非常重要。 1.反應(yīng)容器火災(zāi)爆炸事故緣由分析 1.1反應(yīng)失控引起火災(zāi)爆炸 很

2、多化學(xué)反應(yīng)如硝化、磺化、氧化、氯化、聚合等反應(yīng)都是放熱量較大的反應(yīng)。在反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，若正常的反應(yīng)過程失控，反應(yīng)熱蓄積，反應(yīng)體系的溫度隨之上升，反應(yīng)速度加快，體系內(nèi)壓力增大，當(dāng)內(nèi)壓急劇上升超過容器的耐壓力量時(shí)，容器裂開，高壓物料從裂開處噴出。由于溫度的上升，反應(yīng)物料還可能發(fā)生分解、燃燒，引發(fā)反應(yīng)失控，發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。 導(dǎo)致反應(yīng)失控的緣由有：反應(yīng)熱未能準(zhǔn)時(shí)移出，反應(yīng)物不能勻稱分散和操作失誤等。冷卻劑選擇不當(dāng)、換熱設(shè)備不能準(zhǔn)時(shí)導(dǎo)出反應(yīng)器中過多的熱量、因器壁結(jié)垢?jìng)鳠嵝Ч儾?，冷卻劑供應(yīng)設(shè)備發(fā)生故障、換熱系統(tǒng)堵塞等緣由，都可能導(dǎo)致反應(yīng)熱未能準(zhǔn)時(shí)移出。停電、攪拌系統(tǒng)故障、槳葉損壞、轉(zhuǎn)速不夠、槳葉

3、形式不當(dāng)、物料粉碎度不夠等則會(huì)使反應(yīng)物料在器內(nèi)分散不勻稱，造成散熱不良或局部反應(yīng)過于猛烈而發(fā)生危急。違反生產(chǎn)操作規(guī)程、物料超裝、催化劑加入過多，原料配比、投料次序和時(shí)間不當(dāng)、冷卻劑閥門開關(guān)失誤、升溫速度過快、溫度、壓力指示數(shù)讀錯(cuò)、計(jì)量?jī)x器儀表有故障等緣由均可引起物料化學(xué)反應(yīng)的特別。 很多化學(xué)反應(yīng)，還會(huì)因物料中存在危急雜質(zhì)而導(dǎo)致猛烈的副反應(yīng)、過反應(yīng)，甚至使反應(yīng)異乎尋常加快導(dǎo)致反應(yīng)失控。 1.2反應(yīng)容器內(nèi)形成爆炸性混合物 有些氣態(tài)反應(yīng)的原料混合氣，其原料配比處在爆炸極限范圍之內(nèi)而具有爆炸性。例如丙烯氧化反應(yīng)的丙烯與空氣在原料總體積中分別占6.16%和67.7%，丙烯濃度已在爆炸極限之內(nèi)(其爆炸極限

4、為2%11%);苯酐生產(chǎn)中萘與空氣的重量比為1：9左右，萘蒸氣在空氣中的體積濃度為2.25%(萘蒸氣爆炸極限為0.88%5.9%)。有的反應(yīng)在接近爆炸極限的條件下進(jìn)行，如氨氧化制稀硝酸、甲醇蒸氣在空氣中氧化，其配比接近爆炸極限;乙烯氧化生成環(huán)氧乙烷或乙醛的反應(yīng)中循環(huán)氣的氧含量在爆炸極限四周，假如掌握不當(dāng)易形成爆炸濃度。 反應(yīng)容器內(nèi)可燃?xì)怏w或易燃液體蒸氣未置換或置換不徹底，也是形成爆炸性混合物的重要緣由。 1.3 反應(yīng)容器密封不嚴(yán)，物料泄漏引起燃燒爆炸 反應(yīng)容器密封不嚴(yán)，物料沖出，遇明火燃燒爆炸。1996年12月19日，吉化公司農(nóng)藥廠六車間西草凈合成崗位發(fā)生爆炸事故，緣由為二樓合成釜超溫超壓，將

5、釜上面入孔蓋沖開，大量異丙醇可燃?xì)怏w溢出，并快速集中到一、二、三層樓內(nèi)空間，與空氣混合達(dá)到爆炸極限濃度，遇點(diǎn)火源發(fā)生爆炸，造成1人死亡，2人受傷，總損失8.59萬元。 1.4反應(yīng)容器因設(shè)計(jì)制造缺陷引起爆炸 反應(yīng)容器設(shè)計(jì)不合理、結(jié)構(gòu)外形不連續(xù)、焊縫布置不當(dāng)?shù)纫饝?yīng)力集中;設(shè)備材質(zhì)選擇不當(dāng)、制造容器時(shí)焊接質(zhì)量不合要求及熱處理不當(dāng)?shù)仁共牧享g性降低;容器殼體受到腐蝕介質(zhì)的腐蝕、強(qiáng)度降低等可能使容器在生產(chǎn)過程中發(fā)生爆炸。 1.5反應(yīng)容器中高壓物料竄入低壓系統(tǒng) 與反應(yīng)容器相連的常壓或低壓容器、儲(chǔ)柜，由于反應(yīng)容器中高壓物料的竄入，發(fā)生爆炸。如1991年8月22日，平頂山市樹脂廠發(fā)生重大火災(zāi)事故就是由于聚合工

6、段反應(yīng)釜超壓，當(dāng)班職工緊急處理時(shí)，未徹底關(guān)閉通平常壓下的泡沫捕集器的閥門，引起泡沫捕集器爆炸，隨后又引起整個(gè)工段的可燃性混合氣體爆炸。 1.6水蒸氣或水漏入反應(yīng)容器發(fā)生危急 采納水蒸氣加熱或水冷卻的反應(yīng)容器，若水蒸氣或冷卻水漏入容器內(nèi)，容器內(nèi)物料遇水分解放熱，溫度、壓力急劇上升，造成沖料，發(fā)生火災(zāi)。如硝化反應(yīng)，當(dāng)硝化劑中進(jìn)入水，會(huì)促使其大量分解和蒸發(fā)，不僅劇烈腐蝕設(shè)備，而且還會(huì)造成爆炸。水通過設(shè)備蛇管和殼體不嚴(yán)密處滲進(jìn)硝化物料時(shí)，會(huì)引起液態(tài)物料溫度和氣壓上升。 1.7反應(yīng)容器泄放系統(tǒng)不合理引起事故 在物料泄放時(shí)，泄放口位置、高度未按要求設(shè)置，排出的物料飄散流人室內(nèi)，遇明火燃燒爆炸。如1972年

7、1月13日，日本川崎化工廠環(huán)氧氯丙烯裝置內(nèi)部壓力上升，導(dǎo)致平安閥起跳，由于排放管設(shè)置不合理，丙烯直接噴向一樓，遇明火發(fā)生爆炸起火，造成很大損失。 1.8反應(yīng)容器進(jìn)出物料不當(dāng)引起事故 大多數(shù)烴類物料屬絕緣物質(zhì)，其導(dǎo)電性較差，進(jìn)出反應(yīng)容器時(shí)，物料高速流淌，靜電積累放電引起燃燒爆炸。反應(yīng)容器采納加壓卸料，易使容器內(nèi)氣體或蒸氣逸出泄入廠房，形成爆炸性混合氣體。 1.9反應(yīng)容器受熱引起爆炸 由于外部可燃物起火，輻射熱引起反應(yīng)容器內(nèi)溫度急劇上升，蒸氣壓增大，發(fā)生沖料或爆炸。 1.10火災(zāi)爆炸事故連續(xù)發(fā)生 反應(yīng)容器由于反應(yīng)失控、外部火焰作用或設(shè)備缺陷發(fā)生泄漏破壞時(shí)，因其內(nèi)部壓力往往高于大氣壓，有的可達(dá)3.0

8、10.0MPa或更高，器內(nèi)液體呈過熱狀態(tài)，容器爆裂導(dǎo)致物料蒸氣壓的平衡狀態(tài)被破壞，而發(fā)生由于不穩(wěn)定的過熱液體而引起的二次爆炸(稱為蒸氣爆炸);噴出來的反應(yīng)物料快速集中，容器四周空間則被可燃液體的霧滴或蒸氣所覆蓋，如遇火源，會(huì)發(fā)生第三次爆炸(混合氣體爆炸)。這三次爆炸往往在瞬間即可完成，但卻是性質(zhì)有所不同的相繼消失的三種爆炸。 2.預(yù)防反應(yīng)容器火災(zāi)爆炸事故的措施 2.1嚴(yán)格根據(jù)平安規(guī)程生產(chǎn) 反應(yīng)容器的工藝規(guī)程需經(jīng)特地的科研和設(shè)計(jì)單位審定，沒有這些部門的相應(yīng)鑒定，不允許轉(zhuǎn)變生產(chǎn)工藝。生產(chǎn)操作人員必需熟識(shí)生產(chǎn)工藝規(guī)程、操作條件、原材料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)物的反應(yīng)放熱性和火災(zāi)爆炸危急性質(zhì)，杜絕操作失誤。 2

9、.2 維護(hù)容器的耐壓強(qiáng)度 反應(yīng)容器作為一種承壓設(shè)備，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)壓力容器的設(shè)計(jì)、制造工藝進(jìn)行，消退焊接等質(zhì)量上的缺陷。容器在使用過程中要防止由于腐蝕等緣由造成器壁變薄，耐壓強(qiáng)度降低。因此，容器要定期進(jìn)行探檢、修理、進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，確保容器的耐壓強(qiáng)度。 2.3防止反應(yīng)失控發(fā)生 按規(guī)定嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和掌握反應(yīng)容器內(nèi)的溫度、壓力、物料組成和投料挨次等，以使反應(yīng)保持正常。 列管式固定床氧化反應(yīng)器防止失控的措施有：在原料氣中加入微量抑制劑，使催化劑部分毒化;在原料氣入口處四周的反應(yīng)管上層，放置些被惰性載體稀釋的催化劑或已部分老化的催化劑;采納分段冷卻法，提高換熱速率。流化床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的冷卻管要有足夠的冷卻面積，

10、確保連續(xù)供應(yīng)具有穩(wěn)定參數(shù)的冷卻劑，同時(shí)可通過原料氣的預(yù)熱溫度來微凋反應(yīng)溫度。 硝化反應(yīng)速度的掌握要留意如下幾個(gè)方面：掌握好加料速度，采納雙重閥門掌握硝化劑的加料，禁止固體物料大塊投入;硝化過程中消失紅棕色氧化氮?dú)怏w，是溫度上升可能導(dǎo)致發(fā)生危急的征兆，要馬上停止加料;硝化反應(yīng)器應(yīng)配有冷卻水源備用系統(tǒng);物料混合勻稱，反應(yīng)器攪拌應(yīng)有自動(dòng)啟動(dòng)的備用電源，有愛護(hù)性氣體攪拌或人工攪拌的幫助沒施 聚合反應(yīng)在開頭階段或進(jìn)行過程中都有發(fā)生暴聚的可能性。反應(yīng)時(shí)應(yīng)按投料挨次和投料配比精確投料，總物料不應(yīng)超量。反應(yīng)前期要防止升溫過快，當(dāng)反應(yīng)加速后，放熱量漸漸增加，要準(zhǔn)時(shí)冷卻降溫;在反應(yīng)過程中要非常留意溫度和壓力的變化

11、;聚合反應(yīng)熱較大，單靠增大反應(yīng)器尺寸以獵取較多的夾套和蛇管冷卻面積是不夠的，也不是最好的方法。目前工藝上多利用單體或溶劑汽化回流帶出反應(yīng)熱，經(jīng)冷凝或壓縮液化后，再返回聚合釜吸熱。當(dāng)溫度大幅度上升，或發(fā)生其他危急狀況時(shí)，可加阻聚劑以降低引發(fā)劑的活性。 對(duì)于生產(chǎn)原料、中間產(chǎn)品以及成品應(yīng)有嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)制度，保證其純度和含量，清除有害性雜質(zhì)。 2.4 抑制物料混合氣的爆炸危急性 在爆炸極限范圍之內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)，空氣或氧氣與反應(yīng)原料的混合器宜放置在反應(yīng)器進(jìn)口四周，確保原料氣混合后馬上進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng)，削減可能發(fā)生爆炸的空間。還可實(shí)行原料氣和氧氣或空氣分別進(jìn)料方式，以避開爆炸性混合物的形成。在接近爆炸極限條

12、件下進(jìn)行的反應(yīng)，應(yīng)嚴(yán)格掌握原料氣與空氣或氧氣的混合比例。生產(chǎn)裝置要有自動(dòng)化掌握儀表、組分分析儀和平安聯(lián)鎖警報(bào)裝置。如乙烯氧化的反應(yīng)系統(tǒng)中，氧含量掌握在8%左右，乙烯掌握在65%左右，若氧含量達(dá)到9%或乙烯含量降至60%就需要馬上停車處理。通常采納3個(gè)磁氧分析儀分析氧的含量，假如有2個(gè)指標(biāo)達(dá)到這個(gè)限量，會(huì)馬上報(bào)警停車;采納兩個(gè)紅外分析儀分析乙烯的含量，假如1個(gè)指標(biāo)達(dá)到這個(gè)限量時(shí)即報(bào)警停車。 對(duì)于具有可燃?xì)怏w或易燃液體蒸氣的反應(yīng)容器，進(jìn)料前必需用惰性氣體置換。反應(yīng)完畢后同樣需要用惰性氣體置換掉容器內(nèi)的可燃?xì)怏w或蒸氣，才能放人空氣。置換必需徹底。 2.5 準(zhǔn)時(shí)清理設(shè)備管路內(nèi)結(jié)焦 要定期清除設(shè)備內(nèi)的污

13、垢、焦?fàn)钗?、聚合物，以保證設(shè)備傳熱良好，并防止其堵塞設(shè)備管道和發(fā)生自燃。清除方法可用水沖刷器壁表面和管道，用氮?dú)饣蛩魵獯祾?。清理時(shí)不得使用鐵質(zhì)工具或金屬條，清理出來的污物必需送至平安地點(diǎn)處理掉。 2.6 防止水漏入反應(yīng)容器 反應(yīng)容器的夾套和蛇管冷卻系統(tǒng)的水位和水壓應(yīng)略低于器內(nèi)的液位和液壓。為了能準(zhǔn)時(shí)發(fā)覺反應(yīng)容器的裂紋或孔洞，在排水管可安裝自動(dòng)電導(dǎo)報(bào)警器，當(dāng)管中漏人極少物料時(shí)，水的導(dǎo)電率會(huì)發(fā)生變化，利用這種變化進(jìn)行檢測(cè)并發(fā)出聲響警報(bào)。 2.7 保證反應(yīng)容器進(jìn)出物料平安 為了防止進(jìn)出物料因靜電火花發(fā)生燃燒爆炸，反應(yīng)容器、管道、器具應(yīng)采納導(dǎo)體聯(lián)成一體，再進(jìn)行接地，接地線必需連接牢靠，有足夠機(jī)械強(qiáng)度

14、，并定期檢查。液體物料的輸送，還應(yīng)通過掌握流速限制靜電的產(chǎn)生。 從反應(yīng)容器中卸料時(shí)，宜采納真空卸料。裝卸料口開啟時(shí)，應(yīng)盡量采納密閉措施，假如做不到，應(yīng)安裝移動(dòng)式的排氣罩進(jìn)行通風(fēng)。 2.8 配置防事故平安系統(tǒng) 反應(yīng)容器應(yīng)設(shè)防事故自動(dòng)聯(lián)鎖系統(tǒng)，如設(shè)物料溫度與催化劑加入量的聯(lián)鎖裝置;壓力或溫度極限調(diào)整報(bào)警裝置。當(dāng)參數(shù)越出平安規(guī)定范圍，能馬上進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。若調(diào)整無效能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通告操作人員實(shí)行緊急措施排解故障，如故障排解不當(dāng)或不準(zhǔn)時(shí)，? 自動(dòng)掌握系統(tǒng)能發(fā)出切換、放空、滅火等指令。危急性較大者還可采納二重、三重愛護(hù)。 為了保證反應(yīng)容器內(nèi)壓力上升時(shí)能自動(dòng)進(jìn)行泄壓，必需在設(shè)備上安裝平安閥。對(duì)于不宜安裝平

15、安閥或危急性較大的設(shè)備，可安裝爆破片。低壓系統(tǒng)與高壓反應(yīng)器的連接處應(yīng)設(shè)單向閥，以防止高壓反應(yīng)器內(nèi)的物料竄入低壓系統(tǒng)發(fā)生爆炸。反應(yīng)容器應(yīng)備有事故排放罐，或供排出反應(yīng)物料的備用容器和放空管，在設(shè)備發(fā)生失控的緊急狀態(tài)下，可將器內(nèi)液體物料準(zhǔn)時(shí)排入事故排放罐;氣態(tài)物料通過放空管排出容器，防止事故擴(kuò)大。在進(jìn)入反應(yīng)容器之前的管道上，應(yīng)安裝液封或砂封等阻火設(shè)備，以防止燃燒爆炸的擴(kuò)散擴(kuò)展。反應(yīng)生產(chǎn)崗位應(yīng)配備氮?dú)夂退魵獍牍潭缁鹧b置。 2.9留意反應(yīng)容器的平安泄放 反應(yīng)容器的放空管一般應(yīng)安設(shè)在頂部，室內(nèi)容器安設(shè)的放空管應(yīng)引出室外。放空管應(yīng)有足夠高度，高于四周有人操作的最高設(shè)備2m以上，并保證排出的可燃?xì)怏w濃度在平安范圍內(nèi)。排放后可能馬上燃燒的可燃?xì)怏w，應(yīng)經(jīng)冷卻裝置冷卻后接至放空設(shè)施。放空管上應(yīng)安裝阻火器或其他限制火焰的設(shè)備，以防止氣體在管道出口處著火，并使火焰集中到工藝裝置中去。放空管應(yīng)有良好的接地，管口應(yīng)處在防雷愛護(hù)范圍內(nèi)。 事故儲(chǔ)槽應(yīng)設(shè)置在平安區(qū)域，廠房里的反應(yīng)容器，其內(nèi)液體應(yīng)放流