反應(yīng)釜是化學工業(yè)中最常用的設(shè)備之一。近年來,反應(yīng)釜的泄漏、火災(zāi)、爆炸事故屢屢發(fā)生。由于釜內(nèi)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。
一、事 故 案 例
事故1:2020年9月25日16時左右,合肥循環(huán)經(jīng)濟示范園安徽久易農(nóng)業(yè)股份有限公司苯磺隆車間內(nèi)一反應(yīng)釜底部閥門泄漏起火。事故造成2人死亡,3人受傷,傷者在安徽醫(yī)科大學高新區(qū)醫(yī)院救治,無生命危險。
事故2:2020年3月12日9時左右,天津市西青區(qū)張家窩鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)天津市津津藥業(yè)有限公司合成氫化可的松車間,一名工人進入含二氯甲烷的不銹鋼水解反應(yīng)釜內(nèi)拿取取樣容器時暈倒,車間主任進入反應(yīng)釜內(nèi)對工人施救時也暈倒在內(nèi),兩人被救起后送往醫(yī)院進行救治,經(jīng)搶救無效后死亡。
事故3:2020年3月4日,保定市滿城區(qū)方順橋鎮(zhèn)保定博洋生物科技有限公司在檢維修過程中,黃體酮車間發(fā)生爆燃事故,事故未造成人員傷亡,直接經(jīng)濟損失約10萬元。通過調(diào)查,博洋公司開始進行復(fù)工前的準備工作時,安排員工對車間的設(shè)備、管路進行檢修,發(fā)現(xiàn) 11# 反應(yīng)釜內(nèi)還有春節(jié)前生產(chǎn)剩余的部分物料沒有清理,物料在釜內(nèi)已經(jīng)凝固,員工加入乙醇溶液并通入蒸汽加熱溶解釜內(nèi)凝固物,下班時將蒸汽關(guān)小繼續(xù)供熱加溫,導(dǎo)致凌晨時分發(fā)生爆燃事故。
事故4:2019年10月15日上午11點左右,在陸川縣北部工業(yè)園集中區(qū)東段3號廣西蘭科新材料有限公司發(fā)生一起反應(yīng)釜爆炸事故,目前據(jù)有關(guān)部門公布,該事故致4人死亡,7人受傷,其中2人傷勢較重。
二、反應(yīng)釜安全隱患不容忽視
反應(yīng)釜指帶有攪拌裝置的間歇式反應(yīng)器,根據(jù)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(yīng)。
在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和合成過程中,反應(yīng)釜的安全性和生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境尤為重要。近年來,由于疏忽引起的反應(yīng)釜爆炸事故給了化工界一個警醒??此瓢踩奈锪希羰菤w置不當質(zhì)量不好,也會引起安全事故。
(一)反應(yīng)釜的安全隱患有以下幾種:
1.投料失誤進料速度過快、進料配比失控或進料順序錯誤,均有可能產(chǎn)生快速放熱反應(yīng),如果冷卻不能同步,形成熱量積聚,造成物料局部受熱分解,形成物料快速反應(yīng)并產(chǎn)生大量危害氣體發(fā)生爆炸事故。
2.管道泄漏進料時,對于常壓反應(yīng),如果放空管未打開,此時用泵向釜內(nèi)輸送液體物料時,釜內(nèi)易形成正壓,易引起物料管連接處崩裂,物料外泄造成人身傷害的灼傷事故。卸料時,如果釜內(nèi)物料在沒有冷卻到規(guī)定溫度時(一般要求是50℃以下)卸料,較高溫度的物料容易變質(zhì)且易引起物料濺落而燙傷操作人員。
3.升溫過快釜內(nèi)物料由于加熱速度過快,冷卻速率低,冷凝效果差,均有可能引起物料沸騰,形成汽液相混合體,產(chǎn)生壓力,從放空管、汽相管等薄弱環(huán)節(jié)和安全閥、爆破片等卸壓系統(tǒng)實施卸壓沖料。如果沖料不能達到快速卸壓的效果,則可能引起釜體爆炸事故的發(fā)生。
4.維修動火在釜內(nèi)物料反應(yīng)過程中如果在沒有采取有效防范措施的情況下實施電焊、氣割維修作業(yè),或緊固螺栓、鐵器撞擊敲打產(chǎn)生火花,一旦遇到易燃易爆的泄漏物料就可能引起火災(zāi)爆炸事故。設(shè)備構(gòu)造反應(yīng)釜設(shè)計不合理、設(shè)備結(jié)構(gòu)形狀不連續(xù)、焊縫布置不當?shù)龋赡芤饝?yīng)力集中;材質(zhì)選擇不當,制造容器時焊接質(zhì)量達不到要求,以及熱處理不當?shù)?,可能使材料韌性降低;容器殼體受到腐蝕性介質(zhì)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(fā)生爆炸。
5.反應(yīng)失控許多化學反應(yīng),如氧化、氯化、硝化、聚合等均為強放熱反應(yīng),若反應(yīng)失控或突遇停電、停水,造成反應(yīng)熱蓄積,反應(yīng)釜內(nèi)溫度急劇升高、壓力增大,超過其耐壓能力,會導(dǎo)致容器破裂。物料從破裂處噴出,可能引起火災(zāi)爆炸事故;反應(yīng)釜爆裂導(dǎo)致物料蒸氣壓的平衡狀態(tài)被破壞,不穩(wěn)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(yīng)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(fā)生3次爆炸(混合氣體爆炸)。
6.導(dǎo)致反應(yīng)失控的主要原因有:反應(yīng)熱未能及時移出,反應(yīng)物料沒有均勻分散和操作失誤等。
三、安全技術(shù)措施
1.加熱控制措施
對于反應(yīng)溫度在100℃以下的物料加熱系統(tǒng),可采用蒸汽和熱水分段加熱,在保證物料不因局部過熱出現(xiàn)變質(zhì)的情況下,先用蒸汽中速加熱到60℃左右,以提高生產(chǎn)效率,再用100℃沸騰水循環(huán)傳熱,緩慢升溫到工藝規(guī)定的溫度并保溫反應(yīng)。這樣分段加熱在提高生產(chǎn)效率的同時又可以防止物料局部高溫受熱分解或劇烈汽化,進而形成汽液相混合體而沖料爆炸,還可以對物料均衡反應(yīng)提高收率,降低消耗成本。
2.連鎖冷卻措施
對于放熱反應(yīng),反應(yīng)初期階段需要加熱,但反應(yīng)過程又會放熱,因此必須快速有效轉(zhuǎn)移多余的熱量。正常使用的反應(yīng)釜冷卻系統(tǒng)主要是夾套冷卻和盤管冷卻,使用的冷卻液主要是循環(huán)水和冷凍液。冷凍液冷卻速度快但成本高。在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)不正常反應(yīng)的情況下,特別是溫度和壓力急劇上升的時候,操作人員會為了自己的人身安全而快速撤離操作現(xiàn)場,不能有效切斷加熱源,不能有效開啟冷卻系統(tǒng)。為此應(yīng)該在操作崗位以外的遠距離場所設(shè)置緊急開啟冷卻連鎖系統(tǒng)。最好能靠近車間蒸汽分汽缸的蒸汽閥門,在關(guān)閉蒸汽閥門和切斷攪拌電源的同時開啟冷卻連鎖系統(tǒng),實施斷熱、斷電、停攪拌、快速冷卻降溫的措施,將事故控制在初期階段,防止事故的進一步擴大。
3.連鎖泄爆措施
為了防止釜內(nèi)物料在溫度失控產(chǎn)生氣體形成壓力的情況下,能夠及時卸壓,對于常壓反應(yīng)設(shè)備也應(yīng)該根據(jù)反應(yīng)的具體情況安裝緊急卸壓設(shè)施。在釜的頂部要安裝安全閥,對可能具有比較劇烈反應(yīng)的過程應(yīng)安裝爆破片。爆破片的連接管出口必須伸到室外安全地點或抽風管口,不能直接指向道路或操作平臺,以防物料噴濺傷人。有滴加反應(yīng)過程的應(yīng)該嚴格控制滴加速度。
4.密閉輸送防靜電措施
對物料輸送管道系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)物料特性選擇鋼管或塑料管(原則規(guī)定不能使用塑料管,但特殊情況除外)。不管是何種管道均應(yīng)用法蘭或螺栓連接牢固,以防脫落泄漏物料。不能使用橡皮套連接塑料管輸送有機溶劑。對鋼管的法蘭部分要做好靜電跨接,一對法蘭上如果有六只螺栓(含六只)可不要靜電跨接,四只以下(含四只)均要靜電跨接(為了對稱,正常沒有五只,如果有五只也需跨接)。靜電跨接線要使用4平方毫米的銅芯電線。塑料管在輸送有機溶劑或易產(chǎn)生靜電的其他物料時應(yīng)該做好靜電連接,連接方法是在管道內(nèi)部設(shè)置細銅錢。具體方法主要是在金屬管出口處焊接一棵小鋼釘并適度向管內(nèi)傾斜,細銅錢必須纏繞在小鋼釘上并緊固,從塑料管內(nèi)通過,另一個端口出來并在管口纏繞緊固。只有這樣才能保證靜電流產(chǎn)生回路并及時將靜電轉(zhuǎn)入接地系統(tǒng)。
5.勞動保護措施
對操作崗位安裝鼓風機或抽風機,既可保護操作者健康,又可降低操作崗位可燃氣體濃度,防止達到爆炸極限。為了防止釜內(nèi)物料在有壓力的情況下氣體物料泄漏,擴散至操作室傷害操作人員,應(yīng)該對操作室安裝鼓風機。引進室外高空新鮮空氣至操作室,使操作室處于微正壓狀態(tài)。散發(fā)有毒有害氣體的設(shè)備應(yīng)設(shè)置在當?shù)爻D曛鲗?dǎo)風向的下風側(cè),便于氣體的擴散或抽空,也便于操作者合理操作減少氣體污染傷害。
6.維修動火安全措施
動火管理安全技術(shù)措施的目標是兩個確保:一是確保動火設(shè)備管道內(nèi)部沒有易燃物,二是確保動火設(shè)備管道周邊沒有可燃物。要做到兩個確保,必須正確認識動火管理的重要性,增強安全意識,切實實施切斷、隔離、置換、清洗、通風等安全技術(shù)措施,按程序做好初審、復(fù)查、批準、監(jiān)護、清理、驗收等安全管理措施。
7.其他安全措施
機械設(shè)備必須有效接地,且接地電阻不能大于10Ω;電動機必須有接零線措施;減速機傳動部位必須有防護罩;操作臺必須穩(wěn)固不能晃動,不能有洞口;防護欄桿必須高于1.05米,且欄桿上下間距不能大于0.35米;設(shè)備離開地面高度以不能碰撞人體頭部為宜。對于在操作過程中間需要分批投料宜在人孔蓋上安裝閥門和漏斗;冷凝器的放空管應(yīng)用連接管輸送到室外或抽風管口,不能直接對準通道和操作人員的場所;有條件的還應(yīng)設(shè)置緊急疏散通道和全過程監(jiān)控報警設(shè)施;停車過程中的要做好氮氣保護措施。對于停電停水有可能引起失控反應(yīng)的設(shè)備應(yīng)該有雙電路雙水源系統(tǒng)。
四、安全操作事項
1.容器檢查:定時檢查各項容器,反應(yīng)設(shè)備,如果發(fā)現(xiàn)破損,必須及時更換,否則,在不知情的情況下進行實驗,造成的后果是難以想象的。
2.壓力選擇:一定要清楚實驗所要求的具體的壓力值大小,并且選用專業(yè)的壓力計,在壓力容許的范圍內(nèi)進行試驗,否則,壓力小了,達不到實驗反應(yīng)釜的要求,壓力值大了,就十分有可能造成危險。
3.實驗地點:物理和化學反應(yīng)不是隨隨便便就可以進行的,尤其是高壓下的反應(yīng),對實驗地點的要求更高,所以,在進行實驗的過程當中,一定要按照試驗的要求選擇實驗地點。
4.清潔:注意高壓反應(yīng)釜內(nèi)的清潔,每次實驗完畢之后,一定要清理干凈,里面有雜質(zhì)的時候,切勿擅自開始進行實驗。
5.溫度計:操作時,溫度計一定要以正確的方法放置到反應(yīng)容器中,否則,不僅測出的溫度不準確,還有可能導(dǎo)致實驗失敗。
6.安全裝置:實驗前,認真檢查各類安全裝置,尤其是安全閥,這樣才能夠確保實驗的安全進行。另外,這些反應(yīng)釜安全裝置也要定期檢查,維修和保養(yǎng)。
7.壓力機:高壓反應(yīng)釜要用特定的壓力計,一般選擇是氧氣專用壓力計,如果,不小心選擇了其他氣體的壓力計,就有可能造成不堪設(shè)想的后果。
五、突發(fā)事件緊急處置措施
1.生產(chǎn)溫度、壓力快速上升無法控制
生產(chǎn)溫度、壓力快速上升無法控制時要迅速關(guān)閉所有物料進口閥;立即停止攪拌;迅速關(guān)閉蒸汽(或熱水)加熱閥,開啟冷卻水(或冷凍水)冷卻閥;迅速開啟放空閥;在無放空閥及溫度壓力仍無法控制時,迅速開啟設(shè)備底部放料閥棄料;在上述處理無效果,且底部放料閥棄料無法短時間完成時,迅速通知崗位人員撤離現(xiàn)場。
2.有毒有害物大量泄漏
有毒有害物大量泄漏時要立即通知周圍人員迅速往上風向撤離該現(xiàn)場;迅速佩戴正壓式呼吸器關(guān)閉(或嚴密)有毒有害泄漏閥門;在無法關(guān)閉有毒有害物閥門時再迅速通知下風向(或四周)單位及人員撒離或做好防范工作,并根據(jù)物質(zhì)特性噴灑處理劑進行吸收、稀釋等處理。最后將泄漏物收容,作適當處理。
3.易燃易爆物大量泄漏
易燃易爆物大量泄漏時要迅速佩戴正壓式呼吸器關(guān)閉(或嚴密)易燃易爆泄漏閥門;在無法關(guān)閉易燃易爆泄漏閥門時再迅速通知周圍(尤其是下風向)人員停止明火、易產(chǎn)生火花的生產(chǎn)和作業(yè),并迅速停止周圍的其他生產(chǎn)或作業(yè),同時在可能的情況下,將易燃易爆泄漏物移至安全區(qū)域處理。在氣體泄漏物已經(jīng)燃燒的情況下不能急于關(guān)閉閥門,要注意觀察防止回火和氣體濃度達到爆炸極限引起爆炸。
4.人員傷害時要立即查明中毒原因
人員傷害時要立即查明中毒原因,有效性地進行處理;由吸入引起中毒時,迅速將中毒人員移至上風向的新鮮空氣處。中毒嚴重時迅速送往醫(yī)院搶救;由食入引起中毒時,飲足量溫水,催吐,或給飲牛奶或蛋清解毒,或服其他物導(dǎo)泄;由皮膚引起中毒時,立即脫去污染的衣著,用大量流動清水沖洗,就醫(yī);當中毒者停止呼吸時,迅速進行人工呼吸;當中毒者心臟停止跳動,迅速進行人工按壓心臟起跳;當人員身體皮膚被大面積灼傷時,立即用大量清水洗凈被燒傷面,沖洗時間在十五分鐘左右,同時注意不能受涼凍傷致病,更換無污染的衣物后迅速送往醫(yī)院就醫(yī)。
轉(zhuǎn)自“風險與應(yīng)急管理一站通”公眾號
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