反應容器火災爆炸事故的原因與防范

1、Word文檔 反應容器火災爆炸事故的原因與防范 反應容器是指化學品生產過程中用來進行化學反應的容器設備，常見的有反應器、發(fā)生器、反應釜、分解塔、合成塔、聚合釜等。反應容器內的大多數反應是在高溫、高壓，甚至超高壓條件下進行的，參加反應的原料及催化劑多為易燃、易爆的物質，反應過程中稍有不慎就會引發(fā)火災和爆炸，事故發(fā)生率高。反應容器爆炸所產生的強大沖擊波和由于有毒、易燃、易爆物料泄漏而引起的火災易導致建筑物倒塌、人員大量傷亡，有的甚至引起連鎖爆炸，將整個車間、廠區(qū)夷為平地。加強對反應容器火災爆炸事故的討論，預防此類事故的發(fā)生非常重要。 1.反應容器火災爆炸事故緣由分析 1.1反應失控引起火災爆炸 很

2、多化學反應如硝化、磺化、氧化、氯化、聚合等反應都是放熱量較大的反應。在反應容器內進行反應時，若正常的反應過程失控，反應熱蓄積，反應體系的溫度隨之上升，反應速度加快，體系內壓力增大，當內壓急劇上升超過容器的耐壓力量時，容器裂開，高壓物料從裂開處噴出。由于溫度的上升，反應物料還可能發(fā)生分解、燃燒，引發(fā)反應失控，發(fā)生火災爆炸事故。 導致反應失控的緣由有：反應熱未能準時移出，反應物不能勻稱分散和操作失誤等。冷卻劑選擇不當、換熱設備不能準時導出反應器中過多的熱量、因器壁結垢傳熱效果變差，冷卻劑供應設備發(fā)生故障、換熱系統(tǒng)堵塞等緣由，都可能導致反應熱未能準時移出。停電、攪拌系統(tǒng)故障、槳葉損壞、轉速不夠、槳葉

3、形式不當、物料粉碎度不夠等則會使反應物料在器內分散不勻稱，造成散熱不良或局部反應過于猛烈而發(fā)生危急。違反生產操作規(guī)程、物料超裝、催化劑加入過多，原料配比、投料次序和時間不當、冷卻劑閥門開關失誤、升溫速度過快、溫度、壓力指示數讀錯、計量儀器儀表有故障等緣由均可引起物料化學反應的特別。 很多化學反應，還會因物料中存在危急雜質而導致猛烈的副反應、過反應，甚至使反應異乎尋常加快導致反應失控。 1.2反應容器內形成爆炸性混合物 有些氣態(tài)反應的原料混合氣，其原料配比處在爆炸極限范圍之內而具有爆炸性。例如丙烯氧化反應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(其爆炸極限

4、為2%11%);苯酐生產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%)。有的反應在接近爆炸極限的條件下進行，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中循環(huán)氣的氧含量在爆炸極限四周，假如掌握不當易形成爆炸濃度。 反應容器內可燃氣體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 反應容器密封不嚴，物料泄漏引起燃燒爆炸 反應容器密封不嚴，物料沖出，遇明火燃燒爆炸。1996年12月19日，吉化公司農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，大量異丙醇可燃氣體溢出，并快速集中到一、二、三層樓內空間，與空氣混合達到爆炸極限濃度，遇點火源發(fā)生爆炸，造成1人死亡，2人受傷，總損失8.59萬元。 1.4反應容器因設計制造缺陷引起爆炸 反應容器設計不合理、結構外形不連續(xù)、焊縫布置不當等引起應力集中;設備材質選擇不當、制造容器時焊接質量不合要求及熱處理不當等使材料韌性降低;容器殼體受到腐蝕介質的腐蝕、強度降低等可能使容器在生產過程中發(fā)生爆炸。 1.5反應容器中高壓物料竄入低壓系統(tǒng) 與反應容器相連的常壓或低壓容器、儲柜，由于反應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)生重大火災事故就是由于聚合工

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

7、1月13日，日本川崎化工廠環(huán)氧氯丙烯裝置內部壓力上升，導致平安閥起跳，由于排放管設置不合理，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反應容器進出物料不當引起事故 大多數烴類物料屬絕緣物質，其導電性較差，進出反應容器時，物料高速流淌，靜電積累放電引起燃燒爆炸。反應容器采納加壓卸料，易使容器內氣體或蒸氣逸出泄入廠房，形成爆炸性混合氣體。 1.9反應容器受熱引起爆炸 由于外部可燃物起火，輻射熱引起反應容器內溫度急劇上升，蒸氣壓增大，發(fā)生沖料或爆炸。 1.10火災爆炸事故連續(xù)發(fā)生 反應容器由于反應失控、外部火焰作用或設備缺陷發(fā)生泄漏破壞時，因其內部壓力往往高于大氣壓，有的可達3.0

8、10.0MPa或更高，器內液體呈過熱狀態(tài)，容器爆裂導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，但卻是性質有所不同的相繼消失的三種爆炸。 2.預防反應容器火災爆炸事故的措施 2.1嚴格根據平安規(guī)程生產 反應容器的工藝規(guī)程需經特地的科研和設計單位審定，沒有這些部門的相應鑒定，不允許轉變生產工藝。生產操作人員必需熟識生產工藝規(guī)程、操作條件、原材料、產品、中間產物的反應放熱性和火災爆炸危急性質，杜絕操作失誤。 2

9、.2 維護容器的耐壓強度 反應容器作為一種承壓設備，應嚴格根據壓力容器的設計、制造工藝進行，消退焊接等質量上的缺陷。容器在使用過程中要防止由于腐蝕等緣由造成器壁變薄，耐壓強度降低。因此，容器要定期進行探檢、修理、進行耐壓試驗，確保容器的耐壓強度。 2.3防止反應失控發(fā)生 按規(guī)定嚴格監(jiān)測和掌握反應容器內的溫度、壓力、物料組成和投料挨次等，以使反應保持正常。 列管式固定床氧化反應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。流化床反應器內設置的冷卻管要有足夠的冷卻面積，

10、確保連續(xù)供應具有穩(wěn)定參數的冷卻劑，同時可通過原料氣的預熱溫度來微凋反應溫度。 硝化反應速度的掌握要留意如下幾個方面：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氣體，是溫度上升可能導致發(fā)生危急的征兆，要馬上停止加料;硝化反應器應配有冷卻水源備用系統(tǒng);物料混合勻稱，反應器攪拌應有自動啟動的備用電源，有愛護性氣體攪拌或人工攪拌的幫助沒施 聚合反應在開頭階段或進行過程中都有發(fā)生暴聚的可能性。反應時應按投料挨次和投料配比精確投料，總物料不應超量。反應前期要防止升溫過快，當反應加速后，放熱量漸漸增加，要準時冷卻降溫;在反應過程中要非常留意溫度和壓力的變化

11、;聚合反應熱較大，單靠增大反應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熱，經冷凝或壓縮液化后，再返回聚合釜吸熱。當溫度大幅度上升，或發(fā)生其他危急狀況時，可加阻聚劑以降低引發(fā)劑的活性。 對于生產原料、中間產品以及成品應有嚴格的質量檢驗制度，保證其純度和含量，清除有害性雜質。 2.4 抑制物料混合氣的爆炸危急性 在爆炸極限范圍之內進行的反應，空氣或氧氣與反應原料的混合器宜放置在反應器進口四周，確保原料氣混合后馬上進入反應器反應，削減可能發(fā)生爆炸的空間。還可實行原料氣和氧氣或空氣分別進料方式，以避開爆炸性混合物的形成。在接近爆炸極限條

12、件下進行的反應，應嚴格掌握原料氣與空氣或氧氣的混合比例。生產裝置要有自動化掌握儀表、組分分析儀和平安聯(lián)鎖警報裝置。如乙烯氧化的反應系統(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個磁氧分析儀分析氧的含量，假如有2個指標達到這個限量，會馬上報警停車;采納兩個紅外分析儀分析乙烯的含量，假如1個指標達到這個限量時即報警停車。 對于具有可燃氣體或易燃液體蒸氣的反應容器，進料前必需用惰性氣體置換。反應完畢后同樣需要用惰性氣體置換掉容器內的可燃氣體或蒸氣，才能放人空氣。置換必需徹底。 2.5 準時清理設備管路內結焦 要定期清除設備內的污

13、垢、焦狀物、聚合物，以保證設備傳熱良好，并防止其堵塞設備管道和發(fā)生自燃。清除方法可用水沖刷器壁表面和管道，用氮氣或水蒸氣吹掃。清理時不得使用鐵質工具或金屬條，清理出來的污物必需送至平安地點處理掉。 2.6 防止水漏入反應容器 反應容器的夾套和蛇管冷卻系統(tǒng)的水位和水壓應略低于器內的液位和液壓。為了能準時發(fā)覺反應容器的裂紋或孔洞，在排水管可安裝自動電導報警器，當管中漏人極少物料時，水的導電率會發(fā)生變化，利用這種變化進行檢測并發(fā)出聲響警報。 2.7 保證反應容器進出物料平安 為了防止進出物料因靜電火花發(fā)生燃燒爆炸，反應容器、管道、器具應采納導體聯(lián)成一體，再進行接地，接地線必需連接牢靠，有足夠機械強度

14、，并定期檢查。液體物料的輸送，還應通過掌握流速限制靜電的產生。 從反應容器中卸料時，宜采納真空卸料。裝卸料口開啟時，應盡量采納密閉措施，假如做不到，應安裝移動式的排氣罩進行通風。 2.8 配置防事故平安系統(tǒng) 反應容器應設防事故自動聯(lián)鎖系統(tǒng)，如設物料溫度與催化劑加入量的聯(lián)鎖裝置;壓力或溫度極限調整報警裝置。當參數越出平安規(guī)定范圍，能馬上進行自動調整。若調整無效能發(fā)出報警信號，通告操作人員實行緊急措施排解故障，如故障排解不當或不準時，? 自動掌握系統(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。 為了保證反應容器內壓力上升時能自動進行泄壓，必需在設備上安裝平安閥。對于不宜安裝平

15、安閥或危急性較大的設備，可安裝爆破片。低壓系統(tǒng)與高壓反應器的連接處應設單向閥，以防止高壓反應器內的物料竄入低壓系統(tǒng)發(fā)生爆炸。反應容器應備有事故排放罐，或供排出反應物料的備用容器和放空管，在設備發(fā)生失控的緊急狀態(tài)下，可將器內液體物料準時排入事故排放罐;氣態(tài)物料通過放空管排出容器，防止事故擴大。在進入反應容器之前的管道上，應安裝液封或砂封等阻火設備，以防止燃燒爆炸的擴散擴展。反應生產崗位應配備氮氣和水蒸氣半固定滅火裝置。 2.9留意反應容器的平安泄放 反應容器的放空管一般應安設在頂部，室內容器安設的放空管應引出室外。放空管應有足夠高度，高于四周有人操作的最高設備2m以上，并保證排出的可燃氣體濃度在平安范圍內。排放后可能馬上燃燒的可燃氣體，應經冷卻裝置冷卻后接至放空設施。放空管上應安裝阻火器或其他限制火焰的設備，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。放空管應有良好的接地，管口應處在防雷愛護范圍內。 事故儲槽應設置在平安區(qū)域，廠房里的反應容器，其內液體應放流