反應(yīng)釜和蒸餾釜(包括精餾釜)是化學(xué)工業(yè)中最常用的設(shè)備之一，也是危險性較大、容易發(fā)生泄漏和火災(zāi)爆炸事故的設(shè)備。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(xué)反應(yīng)。蒸餾釜是用來分離均相液態(tài)混合物的裝置。
近年來，反應(yīng)釜、蒸餾釜的泄漏、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(xué)品，事故后果較之一般爆炸事故更為嚴重。下面，小七對導(dǎo)致反應(yīng)釜、蒸餾釜事故發(fā)生的危險因素進行全面分析，列舉相關(guān)事故案例，并提出相應(yīng)的安全對策措施。
固有危險性
反應(yīng)釜、蒸餾釜的固有危險性主要有以下幾個方面：
1、物料
反應(yīng)釜、蒸餾釜中的物料大多屬于危險化學(xué)品。如果物料屬于自燃點和閃點較低的物質(zhì)，一旦泄漏后，會與空氣形成爆炸性混合物，遇到點火源(明火、火花、靜電等)，可能引起火災(zāi)爆炸;如果物料屬于毒害品，一旦泄漏，可能造成人員中毒窒息。
1994年3月27日，紹興市某助劑總廠抗靜電劑車間發(fā)生反應(yīng)釜爆炸，造成4人死亡、8人重傷。反應(yīng)釜內(nèi)主要是爆炸極限為3%～100%的環(huán)氧乙烷，事故主要原因是釜內(nèi)的空氣沒有被氮氣置換完全，與環(huán)氧乙烷的混合濃度達到了爆炸極限。該廠是一家新成立不久的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，所用壓力容器從未經(jīng)過檢驗，操作工文化技術(shù)素質(zhì)低，沒有經(jīng)過專門培訓(xùn)，根本不了解生產(chǎn)過程的危險程度及處置故障的方法。該項目投產(chǎn)前未經(jīng)"三同時"審查，沒有完整的安全操作規(guī)程和技術(shù)措施，對反應(yīng)釜中的空氣是否置換完全無法通過儀表顯示，也沒有制訂化驗測定程序，工人憑經(jīng)驗、感覺進行操作。
2.設(shè)備裝置的制造問題
反應(yīng)釜、蒸餾釜設(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)?，可能引起?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。
2007年12月1日，河北省保定市某建材有限公司粉煤灰加氣混凝土砌塊生產(chǎn)車間壓力容器(蒸氧釜)發(fā)生爆炸，造成5人死亡、1人輕傷。據(jù)調(diào)查，該企業(yè)管理人員擅自改變工藝參數(shù)，將蒸氧釜的釜體與釜蓋連接螺栓的總數(shù)從60條減至不足30條，且更換不及時，對蒸氧釜的安全閥未及時進行校驗，長期超壓、超溫運行，導(dǎo)致事故發(fā)生。
2000年9月4日，湖南省益陽市某生化試劑廠一臺夾套式搪玻璃反應(yīng)釜在運行過程中，釜蓋突然沖脫，大量丙酮介質(zhì)噴出，與空氣混合形成爆炸性氣體，發(fā)生大爆炸，造成2人死亡、6人受傷。事故主要原因是反應(yīng)釜密封面墊圈老化，運行過程中發(fā)生泄漏，工人帶壓緊固，致使釜蓋脫出，引起爆炸。這臺反應(yīng)釜為舊壓力容器，使用前未經(jīng)檢驗，且違法安裝，操作人員也未經(jīng)培訓(xùn)。
操作過程危險性
反應(yīng)釜、蒸餾釜在生產(chǎn)操作過程中主要存在以下風險：
1反應(yīng)失控引起火災(zāi)爆炸
許多化學(xué)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)。
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。
2007年3月16日，江蘇省東臺市某化工企業(yè)在利用原生產(chǎn)裝置非法試制新產(chǎn)品乙氧基甲叉基丙二腈過程中，蒸餾塔突然爆炸，造成4人死亡、1人受傷。事故現(xiàn)場見圖1～圖3。導(dǎo)致這起事故的直接原因是，乙氧基甲叉基丙二腈粗產(chǎn)品過度蒸餾，導(dǎo)致高沸物堵塞填料層，蒸餾釜內(nèi)壓力增大，發(fā)生物理爆炸，將填料塔下面的塔節(jié)炸飛，繼而引起物料發(fā)生燃燒和化學(xué)爆炸。
3反應(yīng)容器中高壓物料竄入低壓系統(tǒng)引起爆炸
與反應(yīng)容器相連的常壓或低壓設(shè)備，由于高壓物料竄入，超過反應(yīng)容器承壓極限，從而發(fā)生物理性容器爆炸。
1991年8月22日，河南省平頂山市樹脂廠發(fā)生的重大火災(zāi)事故，就是由于聚合工段反應(yīng)釜超壓，當班職工緊急處理時，未徹底關(guān)閉通往泡沫捕集器(常壓設(shè)備)的閥門，引起爆炸，隨后又引起整個工段的可燃性混合氣體爆炸。
3水蒸氣或水漏入反應(yīng)容器發(fā)生事故
如果加熱用的水蒸氣、導(dǎo)熱油，或冷卻用的水漏入反應(yīng)釜、蒸餾釜，可能與釜內(nèi)的物料發(fā)生反應(yīng)，分解放熱，造成溫度壓力急劇上升，物料沖出，發(fā)生火災(zāi)事故。
4蒸餾冷凝系統(tǒng)缺少冷卻水發(fā)生爆炸
物料在蒸餾過程中，如果塔頂冷凝器冷卻水中斷，而釜內(nèi)的物料仍在繼續(xù)蒸餾循環(huán)，會造成系統(tǒng)由原來的常壓或負壓狀態(tài)變成正壓，超過設(shè)備的承受能力發(fā)生爆炸。
2006年7月28日，江蘇省鹽城射陽縣鹽城氟源化工有限公司的爆炸事故，就是由于在氯化反應(yīng)塔冷凝器無冷卻水、塔頂沒有產(chǎn)品流出的情況下，沒有立即停車，錯誤地繼續(xù)加熱升溫，使2,4-二硝基氟苯長時間處于高溫狀態(tài)，最終導(dǎo)致其分解爆炸。
5容器受熱引起爆炸事故
反應(yīng)容器由于外部可燃物起火，或受到高溫熱源熱輻射，引起容器內(nèi)溫度急劇上升，壓力增大發(fā)生沖料或爆炸事故。
1991年10月8日6時50分，江蘇淮陰有機化工廠中試室，1臺生產(chǎn)高分子聚醚的100L高壓反應(yīng)釜突然發(fā)生爆炸，連接釜蓋和釜體的緊固螺栓被拉斷，重量約為80kg的釜蓋飛落到離原地80多米的地方，高壓反應(yīng)釜上安裝的安全閥、壓力表等也被炸毀。爆炸產(chǎn)生的氣浪將房頂掀掉，約20m?;的中試室完全倒塌，3名操作人員當場被炸死。
事故原因分析
該起高壓反應(yīng)釜的爆炸是由于超溫超壓引起的，以環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷為原料生產(chǎn)高分子聚醚的生產(chǎn)工藝要求操作者嚴格按規(guī)定操作，在加料時應(yīng)采用“滴”加法，控制加料量，以避免反應(yīng)劇烈后失控造成危害。但該廠操作人員違反了操作工藝，采用了“批”加法，一次投料過多，反應(yīng)速度過快。
6物料進出容器操作不當引發(fā)事故
很多低閃點的甲類易燃液體通過液泵或抽真空的辦法從管道進入反應(yīng)釜、蒸餾釜，這些物料大多數(shù)屬絕緣物質(zhì)，導(dǎo)電性較差，如果物料流速過快，會造成積聚的靜電不能及時導(dǎo)除，發(fā)生燃燒爆炸事故。
1993年3月30日，荊州市石化總廠發(fā)生反應(yīng)釜重大爆炸事故，4人死亡。引發(fā)爆炸的直接原因是環(huán)氧乙烷進料速度過快。在不到2h內(nèi)，釜內(nèi)進料已達500kg，造成環(huán)氧乙烷來不及與丙炔醇反應(yīng)而在釜內(nèi)積聚，釜內(nèi)壓力迅速上升，高壓氣體急劇噴出，遇靜電發(fā)生爆炸。進料過快的原因是反應(yīng)釜僅靠操作人員用閥門手動控制進料速度，沒有安裝流量計。工人不知道投入反應(yīng)釜的主料是什么，應(yīng)該按什么標準投放。而技術(shù)轉(zhuǎn)讓方竟以技術(shù)保密為由，拒不向石化總廠透露有關(guān)原料的名稱及用量。
2002年4月22日，山西省原平市某化工企業(yè)發(fā)生一起反應(yīng)釜爆炸事故，造成1人死亡、1人重傷。爆炸沖擊波將約200m2車間預(yù)制板屋頂幾乎全部掀開，所有南墻窗戶玻璃破碎，碎渣最遠飛出約50m，反應(yīng)釜上封頭40條M20螺栓全部拉斷或拉脫。事故原因是反應(yīng)釜卸料過程中，釜內(nèi)的二硫化碳、異丙醇、氧氣的混合物在0.2MPa的表壓下壓放卸料，當物料從法蘭處泄漏時，內(nèi)外存在壓差，泄漏料以一定速度流出，在此過程中形成靜電。當釜內(nèi)液態(tài)物料基本泄盡時，法蘭邊緣的靜電積聚到一定能量并形成放電間隙產(chǎn)生靜電火花，引燃二硫化碳、異丙醇、氧氣的混合氣體，迅速向反應(yīng)釜內(nèi)回燃發(fā)生化學(xué)爆炸。
7作業(yè)人員思想放松，沒有及時發(fā)現(xiàn)事故苗頭
反應(yīng)釜一般在常壓或敞口下進行反應(yīng)，蒸餾釜一般在常壓或負壓下進行操作。有人認為，在常壓、敞口或負壓下操作危險性不大，往往在思想上麻痹松懈，不能及時發(fā)現(xiàn)和處置突發(fā)性事故的苗頭，最終釀成事故。實際上常壓或敞口的反應(yīng)釜，其釜壁承受的壓力要大于釜內(nèi)承壓的反應(yīng)釜，危險性也更大一些。
對于蒸餾釜，如果作業(yè)人員操作失誤，反應(yīng)失控造成管道閥門系統(tǒng)堵塞，正常情況下的常壓、真空狀態(tài)變成正壓，若不能及時發(fā)現(xiàn)處置，本身又無緊急泄壓裝置，很容易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。2007年11月27日江蘇鹽城市聯(lián)化科技有限公司重氮化反應(yīng)釜爆炸事故，就是因為重氮化反應(yīng)釜蒸汽閥門未關(guān)死，在保溫階段仍有大量蒸汽進入反應(yīng)釜夾套，導(dǎo)致反應(yīng)釜內(nèi)溫度快速上升，重氮化鹽劇烈分解，繼而爆炸。當班操作工人對釜溫的監(jiān)控不到位，未能及時發(fā)現(xiàn)釜內(nèi)溫度異常，延誤了處置異常情況的最佳時機。
安全對策措施
反應(yīng)釜最大的作用就是實現(xiàn)原料聚等過程，能滿足原料生產(chǎn)過程，達到理想的生產(chǎn)。不過需要注意的是要規(guī)范操作，如果在使用反應(yīng)釜的時候，操作步驟錯誤就會造成損壞，影響生產(chǎn)。下面我們就簡單了解一下化工反應(yīng)釜使用注意事項。
一、嚴格按照制度操作
嚴格規(guī)范制度操作，這是操作的最基本要求。在操作化工反應(yīng)釜之前，應(yīng)該了解設(shè)備的規(guī)范操作制度。雖然設(shè)備說明書上提供規(guī)范信息并不是很詳細，但是有些必須要遵守的制度一定要做到，才能保證設(shè)備操作安全。
二、操作前檢查
操作化工反應(yīng)釜之前要檢查，檢查設(shè)備是否有異狀。如果設(shè)備在正常運行中，一定不能將上蓋和觸及板打開，以免發(fā)生觸電現(xiàn)象。在操作的時候嚴禁帶壓操作，這樣不僅損壞設(shè)備，同時有安全危險。在氮氣試壓的過程中，要注重其變化，以免 壓力過高。
三、注重觀察
操作化工反應(yīng)釜的時候，要注重觀察，觀察每一個操作步驟。尤其是反應(yīng)釜加熱到一定穩(wěn)定的時候，千萬不能和釜體接觸，以免燙傷。在實驗完成后，首先要進行降溫處理，等待溫度冷卻，以免溫度過高造成設(shè)備損壞，此外還及時拔掉電源。
四、注意保養(yǎng)
設(shè)備操作不僅要注重操作過程，同時也要注重設(shè)備保養(yǎng)。設(shè)備保養(yǎng)并不是容易的事情，只有學(xué)會了保養(yǎng)，才能使設(shè)備發(fā)揮其較好的性能，同時能延長設(shè)備使用壽命，反之則會嚴重影響設(shè)備的操作性能。
注意要點：
避免反應(yīng)釜、蒸餾釜發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，除了要加強安全教育培訓(xùn)和現(xiàn)場安全管理、加強設(shè)備的維修保養(yǎng)、防止形成爆炸性混合物、及時清理設(shè)備管路內(nèi)的結(jié)垢、控制好進出料流速、使用防爆電氣設(shè)備并良好接地外，還要嚴格按安全操作規(guī)程和崗位操作安全規(guī)程操作。蒸餾操作中要嚴格控制溫度、壓力、進料量、回流比等工藝參數(shù)，通蒸汽加熱時閥門開啟度要適宜，防止過大過猛使物料急劇蒸發(fā)，系統(tǒng)內(nèi)壓劇升。要時刻注意保持蒸餾系統(tǒng)的設(shè)備管道暢通，防止進出管道，閥門堵塞引起壓力升高造成危險。要避免低沸物和水進入高溫蒸餾系統(tǒng)，高溫蒸餾系統(tǒng)開車前必須將釜、塔及附屬設(shè)備內(nèi)的冷凝水放盡，以防其突然接觸高溫物料發(fā)生瞬間汽化增壓而導(dǎo)致噴料或爆炸。
小七總結(jié)：反應(yīng)釜、蒸餾釜應(yīng)具有完備的溫度、壓力、流量等儀器儀表裝置，減壓蒸餾的真空泵應(yīng)裝有單向止逆閥、防止突然停車時空氣進入系統(tǒng)。低壓系統(tǒng)與高壓系統(tǒng)連接處也應(yīng)設(shè)單向止逆閥，以防高壓容器的物料竄入低壓系統(tǒng)發(fā)生爆炸。對有可能超壓的反應(yīng)釜、蒸餾釜，必須加裝緊急泄壓裝置，一般在設(shè)備上安裝安全閥，對于不宜安裝安全閥或危險性較大工藝的設(shè)備可安裝爆破片。
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