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反应釜爆炸致4死7伤!操作这种高危设备,你需要了解这些知识


来源:中国粉体网   平安

[导读]  此次事故当中的反应釜是一种什么设备?有哪些安全危害因素?又当采取哪些技术防范措施?在今天的安全生产系列专题中,中国粉体网小编将为您详细解答。

中国粉体网讯 


1、爆炸事故简报

2019年10月15日11时10分许,在广西玉林市陆川县北部工业集中区东段3号的广西兰科新材料科技有限公司发生爆炸事故,造成4人死亡,7人受伤(其中3人伤情严重),另有1人因身体不适住院观察。



事故现场照片(来源:网络)

据中国粉体网小编的了解,广西兰科新材料科技有限公司,2010年11月5日成立,经营范围:生物质材料、合成树脂、固化剂、锻造涂料(水性),锻造砂、汽车养护产品(防冻液、冷却液、引擎宝、添蓝、防锈油、制动液、锂基脂)的生产、销售及其技术咨询服务;锻造材料、金属材料、化工原料及化工产品(除危险化学品)的销售,技术咨询,废旧金属回收与销售,货物进出口(国家禁止经营的除外)。



事故现场照片(来源:网络)

据广西日报消息称,此次化工厂爆炸事件中,发生爆炸的部位为树脂合成反应车间内的反应釜,反应釜主要用于甲醛和苯酚合成酚醛树脂,反应釜内原料及半成品储量约5吨。



事故现场照片(来源:网络)

另据新京报的报道,玉林市应急局相关负责人称,据初步反馈的调查资料显示,系涉事工厂在试生产过程中操作不当引起爆炸,具体调查结果还需等详细的书面调查报告,“据现场调查人员的初步了解,工厂正在试生产一种普通的民用胶水,其中封闭的反应装置爆炸,法律上规定的生产手续已经有了,可能是生产过程当中技术不当”。

此次事故当中的反应釜是一种什么设备?有哪些安全危害因素?又当采取哪些技术防范措施?在今天的安全生产系列专题中,中国粉体网小编将为您详细解答。

2、反应釜简介

反应釜是一种反应设备,广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品,用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器,例如反应器、反应锅、分解锅、聚合釜等;材质一般有碳锰钢、不锈钢,锆、镍基(哈氏、蒙乃尔、因康镍)合金及其它复合材料。


3、反应釜的安全危害因素

反应釜操作过程中产生安全危害非常多,据中国粉体网小编的了解,其主要分为爆炸事故、反应釜壳体破损、壳体腐蚀、磨损、裂缝等。

(1)反应釜爆炸事故

反应釜的爆炸事故在我国有很多的案例,下面是我国某化工厂的一起事故案例:该化工厂在投料试车阶段发生了一起爆炸事故,爆炸引起了反应釜盖破碎,从车间内的天花板穿过,鉴于爆炸发生在午饭时间,没有造成人员伤亡。通过调查取证,反应釜出现爆炸原因是化工产品中有大量悬浮物与药物试剂,在反应釜的强酸状态下,这些有机化合物温度会升高。产生化学分解并在蒸发后进入到气相中,二氧化硫、烷基化合物,这两种化合物都是易燃、易爆的,如果釜内有两种以上的气相可燃物就会引发爆炸。

据中国粉体网小编的学习了解,在生产操作环节,反应釜填料的过程中,填料的顺序、填料的多少、填料的快慢等都有可能引起反应釜内的反应产生剧烈的爆炸。尤其是急速热量的产生,易爆气体的急速增加是爆炸产生的主要因素。

另外,反应釜内的物料投放过程中的不均匀,局部物料的快速反应引起反应釜内的温度急速上升,物料在短时间内沸腾,剧烈的反应使得反应釜内的物料气化,压力急速上升。爆炸的发生都与操作人员的不规范操作有关系,相应的在卸料过程中,也容易产生局部温度快速升高的现象。所以在相关的物料投放和卸料过程中,操作人员一定要按照相关的操作规范进行操作,以避免相关事故的发生。

(2)反应釜壳体发生破裂

化工产品氧化:温度一般在150-210℃范围内,釜内压力为0.2-1.8MPa。鉴于温度比水的沸点高,且釜内的容量较大,一旦出现釜壁破裂在压力的作用下会使溶液全部喷涌出来,急速下产生的膨胀冲击将非常大,这种爆炸就是“物理爆炸”。

此外,溶液大部分都是酸性溶液,会对厂房内的设备安全造成威胁,为此,厂房出现安全事故多是由反应釜外壳发生破裂造成的。为了防止反应釜出现过于严重的事故,就要结合反应釜的破裂规律制定出防范措施。

反应釜的外壳产生破裂的原因有以下几个方面:

反应釜外壳的制作材料选择不当或者是质量不达标发生外壳断裂破坏,按照断裂的损伤程度可以分为脆性断裂、疲劳断裂、延性断裂。据中国粉体网小编的了解,每种断裂产生的原因都是不同的,其断裂程度也千差万别。

制造过程中容易出现微小破裂。产生这种破裂的主要原因是材料存在质量问题,且筒体锻制过程中会产生非常多的微小缝隙;电焊试剂会与空气中的气体在高温下相互作用,由此分解出了非常多的氢气,这些氢气会聚集在焊接端口,容易使焊口出现裂缝;因为筒体加工过程中表面的厚度出现不均匀,致使局部厚度位置处出现了裂缝。

(3)反应釜壳体易出现磨损

当前,我国化工产品的预处理过程中,卧式的反应釜较多,这些反应釜能够沿着其长度划分出5-7个反应室,在各个室中都会有1个搅拌的叶轮。反应釜在工作过程中,叶轮会不断进行搅拌,这样一来就会使反应釜的内壁出现磨损,如果颗粒越大,搅拌的强度就越大,磨损程度也会随之增大。磨损一般都是均匀呈现的,浆液会不断涌出,加剧磨损。

4、消除安全隐患的防范措施

(1)反应釜爆炸事故的预防

在反应釜运行前,首先要进行预脱药,能使其中的有机药剂量大大减少,防止其全部进入到反应釜中;要将反应釜内的全部气体排出来,减少气体的积聚;应用二氧化碳的反应流程,浆液会发生逆流。将新鲜的氧气放置到第二段的反应釜当中,再将本段的反应釜排出的气体输入到另一段反应釜当中。这样能够确保二段的反应釜氧气浓度符合标准,将二段产生的二氧化碳气体排入到一段反应釜中,从而降低一段反应釜的气体浓度,防止发生爆炸。

(2)反应釜破裂事故的预防

要首先对反应釜的制作材料进行全面检查,严格进场、做好检验工作,确保材料没有残损;筒体与端口锻造过程中,要对工艺条件进行分析与控制,确保锻造与热处理过程中不会产生微小的裂缝;对焊接进行严格控制,做好热处理工艺的准备,降低“氢裂”现象的发生率,每一个工艺都要严格按照工艺卡检验;在制造完反应釜以后,就要对其精度进行检验,确保精度、壁厚、圆度都要能够达到指标;反应釜在出厂前,必须做好压力试验,对局部的变形或者是整体变形度进行检测,防止出现微小裂缝。

(3)加热控制,使温度保持恒温

在反应釜工作期间,应该随时注意温度的恒温,以此来保证反应釜内物料的化学反应需要的相应温度。首先,相关的物料反应需要的温度如果不高,主要通过蒸汽或者加入热水进行加热。加热过程中应该缓慢进行,以免造成反应剧烈。依照物料的反应操作规程,进行相应的操作,既能使反应釜内的相关物料进行充分的反应,又能避免由于反应剧烈所造成的爆炸危害的发生。从而使生产效能大大提高,降低生产成本。

(4)反应釜冷却过程中要逐渐冷却控制反应釜压力

使用一定的连锁冷却,一方面,能够减少因温度过高而产生的不必要压力;另一方面,能够减轻容器的工作承受负荷。在正常的反应釜操作过程中,反应釜的冷却主要是应用冷水循环和冷冻液对反应釜过高温度进行冷却,反应釜操作人员能够正常控制的反应过程相对稳定。但是,在实际反应过程中,经常出现温度过高和反应釜中物料反应剧烈的现象,温度和压力急剧增大,为了安全,相关的操作人员需要快速撤离,这就要求在距离反应釜较远的位置设置冷却系统的控制设备。迅速地切断加热源,启动冷却系统,把反应釜的物料反应控制在可控范围内,防止不必要的事故发生。

(5)劳动保护,做到防患于未然

在生产中,人是最为主要的因子。对反应釜操作人员的岗位防护装置必不可少,对有易燃易爆气体容易泄漏的工作岗位,应该安装空气置换装置,时刻保证操作岗位的易燃易爆空气的相对浓度值较低,这样既有利于反应操作又能保证操作人员的人身健康。同时又要防范有毒有害气体对反应操作室位置的污染,尽可能选择有利于空气扩散的位置,同时加装消除有害有毒气体的抽风设备装置。

5、反应釜安全操作规程

(1)检查与反应釜有关的管道和阀门,在确保符合受料条件的情况下,方可投料。

(2)检查搅拌电机、减速机、机封等是否正常,减速机油位是否适当,机封冷却水是否供给正常。

(3)在确保无异常情况下,启动搅拌,按规定量投入物料。10m3以上反应釜或搅拌有底轴承的反应釜严禁空运转,确保底轴承浸在液面下时,方可开启搅拌。

(4)严格执行工艺操作规程,密切注意反应釜内温度和压力以及反应釜夹套压力,严禁超温和超压。

(5)反应过程中,应做到巡回检查,发现问题,应及时处理。

(6)若发生超温现象,立即用水降温。降温后的温度应符合工艺要求。

(7)若发生超压现象,应立即打开放空阀。紧急泄压。

(8)若停电造成停车,应停止投料;投料途中停电,应停止投料,打开放空阀,给水降温。长期停车应将釜内残液清洗干净,关闭底阀、进料阀、进汽阀、放料阀等。

6、突发事件紧急处理方法

(1)温度压力上升过快,立即切换工作阀

对于因温度压力上升过快的情况,应该立即找到相应的控制阀门进行停止,可迅速关闭蒸汽(或热水)加热阀,开启冷却水(或冷冻水)冷却阀;迅速开启放空阀;在无放空阀及温度压力仍无法控制时,迅速开启设备底部放料阀弃料;如果仍无效果则是立即通知人员撤离。

(2)遇有有毒有害物量泄漏,立即撤离防范

对于在工厂内操作的人员,迅速佩戴正压式呼吸器并关闭(或严密)有毒有害泄漏阀门。立即通知周围人员迅速往上风向撤离该现场;在无法关闭有毒有害物阀门时再迅速通知下风向(或四周)单位及人员撒离或做好防范工作,并根据物质特性喷洒处理剂进行吸收、稀释等处理。

(3)对于人员受伤,采用多种措施立即处理

在急救的过程中,应该根据人员的受伤情况,予以处理。像由食入引起中毒时,饮足量温水,催吐,或饮用牛奶或蛋清解毒,或服其他物导泄;由皮肤引起中毒时,立即脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗,就医;当人员身体皮肤被大面积灼伤时,立即用大量清水洗净被烧伤面,冲洗时间在15min左右,更换无污染的衣物后迅速送往医院就医。

7、反应釜爆炸原因及对策研究现状

反应釜作为一个危险的压力容器,一直以来安全问题比较凸出,经常发生爆炸事故,据中国粉体网小编的了解,国内外学者对其进行了不少的研究。

(1)陈平等人针对13起非常典型化工企业反应釜的火灾事故从引起火灾的原因、反应物料、反应装置等方面进行分析,通过数据统计的方法得出这类火灾尽管原因比较复杂,还有些影响火灾爆炸的因素没有被人们所认识,但从数据调查得出发生火灾的突出原因是违反操作规程,进料速度过快,使得温度急剧上升,引起物料分解而引发反应釜的爆炸燃烧,认为如果设计制造科学,遵守操作规程,建立严格且完善的设备检修制度和采取应急措施,这些火灾很大程度上都可以避免。

(2)胡声亮对哈尔滨助剂厂500L搪玻璃反应釜发生的爆炸进行分析,通过对反应釜基本情况的了解,得出反应釜爆炸的事故原因是由设备老化、生产工艺不合理、操作人员不在岗位上,未能及时采取降温处理以及安全培训、员工不了解反应介质的化学性能及安全生产工艺等多方面共同造成的,并分别从工艺改进、安全装置安装、规范制度以及加强培训等角度提出改进措施。

(3)赵明胜等人对建湖县农药化工厂发生的一起反应釜内盛放的物料发生爆炸的事故进行调查,得知一台3000L的搪玻璃反应釜发生破坏,通过对事情经过的详细了解,发现事故的主要原因是对物料的加热方法不当是事故的主要原因,而设备改变用途后未能按时检修是事故发生的次要原因,对产品的生产工艺以及特点不甚了解是此次事故的根本原因。并从管理培训、建立定期的检修制度、落实岗位责任制、强化管理等角度提出改进意见。

(4)王晨对东阳某厂硝化工段发生一起爆破片起爆后,1500L的二硝化釜发生的爆炸进行事故调查,通过对连接封头盖与筒体的螺栓进行宏观观察、化学成分检测以及拉伸试验检测等理化检验以及设备与工艺情况了解,发现这起爆炸事故的根本原因在于错误的判断导致错误的操作,使得反应产生大量的热量,筒体内产生超压引起了爆炸。

(5)胡兆吉等人针对某化工厂精制硫酸铝车间一台10m3的硫酸铝反应釜运行四年后突然发生的爆炸进行了分析研究,主要从设备主要技术参数、原反应釜的结构简图以及设备的维护记录三个方面进行事故原因分析,从设计制造、使用管理等方便提出了设备爆炸的根本原因,其中无证自行设计、制造致使设备先天不足是设备爆炸的直接原因,其次,设备使用管理人员缺乏相应的压力容器基本知识是导致设备爆炸的间接原因。

(6)刘兴林研究的是一台蒸汽夹套反应釜爆炸事故,通过事故现场勘查,对事故经过以及现场破坏情况了解后,分析得出事故的直接原因是该化工公司在进行生产柴油润滑剂的模式放大试验过程中,由于对反应剧烈程度认识不足,导致反应温度上升过快,冷却系统又无法迅速导出反应释放的热量,致使釜内的温度迅速升高,加剧了通体内部的混合物介质的化学反应进程,压力温度迅猛升高,釜内发生酯化反应生成了易燃易爆的氢气,与釜内残留的空气形成爆炸混合物,导致在高温高压下反应失控,发生爆炸。最后将事故的主要原因归因于试验系统设计不合理、设备安装和使用不规范等方面。

(7)赵智等人针对2008年11月25日9时15分广东省某林产化工厂萜烯树脂生产车间发生化学危险品泄漏伴生爆炸事故进行走访调查、现场勘查、模拟实验、客观分析,并参考国内同类事件,发现工人在正常操作时仍旧发生了爆炸事故,由于当时国际、国内从理论上都没有一个确切的结论,认识仍存在一定局限性,国家尚无硝铵溶液的安全标准以及相关的规范标准和规程,所以将该事故定为非责任化学事故。

(8)张晓民针对2013年9月28日浙江省建德市某化工厂的一只20m3环氧化反应釜发生的爆炸燃烧事故进行调查,通过工艺及装置、事故情况进行了解,对爆炸燃烧的原因进行类型分析和情景推理,分析出事故发生原因主要是:由于釜内物料中含有大量水及铁离子,导致过碳酸钠比正常情况下分解的更多,产生过量的氧气,使釜内气相空间的气体量大大增加,尽管未导致釜内带压,但气体量足够多时,总要从釜内冲出,由于放空管水封有一定高度,气体就从螺栓未完全拧紧的人孔盖缝隙中冲出(因是常压反应,人孔盖螺栓未要求完全拧紧),在从人孔盖缝隙中冲出时,因摩擦产生静电放电,导致了爆炸。从增加详细的操作规程、增加监控仪器等方面提出对策措施。

通过以上的研究分析发现,反应釜的爆炸类型主要有泄露性火灾爆炸、反应失控累火火灾爆炸、燃烧类火灾爆炸、自然类火灾爆炸、破坏平衡类蒸汽爆炸、传热类蒸汽爆炸,反应釜的爆炸原因主要有:企业对反应釜的危险性认识不足、生产工艺不合理、设备存在质量问题、操作人员技能水平不到位等原因,采取的对策一般为建立更完善的规章制度、加强安全管理、改进工艺、增加安全装置以及建立应急预案。


资料来源:

反应釜安全操作规程,吉林劳动保护

精细化工中反应釜的安全技术探讨,化工设计通讯

反应釜应用操作的安全危害因素及预防措施构建,化工管理

周晓革,水热合成反应釜爆炸失效原因分析及对策措施研究,华南理工大学

玉林日报,广西日报,新京报等。

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