国外危险化学品典型事故案例分析之十----
西班牙液化丙烯罐车爆炸事故
一、事故经过和危害
1978年7月11日14点30分左右，在西班牙连接巴塞罗那市和帕伦西亚市的高速公路的旁道上行驶的液化丙烯罐车发生爆炸，使地中海沿岸侧的一个露营场遭到很大破坏。事故造成215人死亡，67人受伤，约100辆汽车和14栋建筑物被烧或遭到破坏。
事故发生在位于巴塞罗那市和帕伦西亚市中间埃布罗河三角洲西侧，沿着圣卡洛斯塔拉雷皮塔海岸由东北向西南的340号公路上。此公路靠海岸一侧是洛斯阿尔夫雷鲁斯露营场。
罐车为卧式圆筒形储罐，容积为43m
3，由3个厚度为16mm的钢板制成的圆筒焊接而成。储罐外壳在爆炸中沿焊缝裂开，分成前后两部分，前部分占罐的2/3，落在罐车前进方向的右前方约100m，砸坏一处住房，而后部分占1/3，纵向裂开，落到左后方约100m处。裂开处相当于罐的底部，上下颠倒落下，贮罐后端封头完全脱落，不知落在什么地方，而贮罐的前封头碎片一块落在前方约300m处，一块落在左前方约100m处。
从爆炸现场看，沿公路左侧筑有高1.5m的砖墙，约有100m长的墙受到破坏，墙的碎块全部落在公路一侧，而残留的部分墙也都向公路侧倾斜。
据目睹者说，“听到两次爆炸声，两者间隔数秒钟”。估计第一次可能是罐车本身的爆炸，第二次可能是丙烯蒸气在空气中的气体爆炸。
二、事故原因分析
在露营场，刹那之间就死了这么多人，这肯定是在短时间内有大量液化丙烯汽化着火而发生的伴随有大火球的爆炸事故。但是，如果我们假定液化丙烯是从罐中流出到地面之后才蒸发的，液化气因为消耗蒸发热而被冷却，其蒸发速度也要减慢。这一点不能说明上述那种迅速汽化现象。因此，实际上应该想到，行驶中的罐车由于其外壳发生龟裂、气体泄漏而发生了液化丙烯的蒸气爆炸。至于发生龟裂的原因，或许是充装了过多的液化气这一说法比较有说服力。西班牙政府规定，液化气的充装量应不超过储罐容积的85%，但是，普遍认为此次的充装量已经达到了100%。
当天早晨，罐车充装液化丙烯，在行驶的途中，受到7月太阳的直射，储罐温度升高，到14时30分左右，估计由于液体的热膨胀作用，而在储罐外壳上产生了龟裂。
液化丙烯的沸点是-47℃，液温在20℃时，其蒸气压约为1MPa，30℃时约为1.3MPa，40℃时约为1.6MPa，因此，当在储罐内保持蒸气压平衡状态的液化丙烯从储罐龟裂处猛烈喷出，而内压急剧下降时，就会突然失去平衡而变为过热液体。
因为过热，液体极不稳定，所以液温必须立即降到常压下的沸点，为此，要出现激烈地蒸发，从而在液体内部产生均匀的沸腾核并迅速产生大量蒸气，液体由于受到急剧增加的蒸气膨胀力作用而激烈地冲击罐壁，最后导致储罐外壁被破坏。
储罐后部即1/3的罐体，是因为罐底部产生的纵向断开线而裂开的。根据这一事实，是否可以认为储罐外壁最初的龟裂是以纵向断开线和圆周上的焊接线相交的T字形交点为中心而产生的呢?随着内压引起的开裂的加大，开裂也沿圆周上的焊接线加大，最后罐体被切断，而储罐的后封头大概也在此时沿圆周上的焊接线同时被切断而飞散。
沿焊接线被分成两部分的罐体，由于激烈喷出的液化丙烯蒸气的喷力，使罐体的后部即1/3部分飞向左后方，而使前部即2/3部分飞向前方，二者方向恰好相反。此时，罐体的前封头由于猛撞驾驶台，而把驾驶台推向正前方，封头本身被损后飞落在前方。
按照上述说法，行驶中的罐车外壳因蒸气爆炸所造成的最初的破坏可以得到合理解释。这样一来，扩散于大气中的全部液化丙烯迅速沸腾汽化而分散成雾状，随着气体向空中扩散，并以原罐车位置为中心变成蒸气云扩展下去。从这些现象来看，爆炸只能是过热气体的蒸气爆炸。
另外，因为在露营场到处都有烧饭、吸烟等引起的明火，如果这些都是火源，而因此着火的话，就会立即产生巨大火球而发生混合气体爆炸。所以，第一次蒸气爆炸引起储罐破坏后，经过几秒钟又发生了第二次空气中混合气体的爆炸，这种想法和事实是一致的。
当天的风向是从陆地向海上吹的，露营场当时正处在爆炸的下风处。当时的风速虽不太清楚，但若假设风速为5m/s时，在几秒之间可燃性气体就会向露营场方向移动15～30m。
三、蒸气爆炸事故事例
在日本等国，已搞清原因和过程的蒸气爆炸事故，可举出以下几例：
(1)1951年1月31日，在大阪府守口市的公路上发生的液氨储罐蒸气爆炸事故。
(2)1956年4月6日，东京都目黑区某化学实验室烧SK油(渣油)的小型锅炉蒸气爆炸事故。
(3)1964年6月11日，川崎市化工厂环氧丙烷中间储罐因聚合反应失控发生的蒸气爆炸事故。
(4)1964年9月14日，茨木市液化石油气充装场因液化石油气储罐着火而发生的蒸气爆炸事故。
(5)1972年2月21日，停泊在千叶县鹿岛港的轮船的辅助锅炉内热水的蒸汽爆炸事故。
(6)1974年6月1日，英国弗利克斯保罗的NYPRO公司环己烷反应釜蒸气爆炸事故。
这些事故中，例(1)和此次液化丙烯罐车爆炸事故有很多相似之处。因此，下面重点介绍一下液氨事故的概况。
1951年1月31日16时40分左右，由于市内某制冰厂改建，放在路上的液氨贮槽封头焊接处产生龟裂，并开始漏氨。该储槽是直径为0.56m、长2.5m、容积为0.6m
3的卧式圆筒形容器，内装约300kg液氨。
开始泄漏时，经过轻轻敲打，泄漏处止住泄漏，但过了不久泄漏又趋于严重，最后封头的龟裂加大，氨气激烈喷出，容器的内压急剧下降。此时，容器内的液氨变成过热液体，突然引起蒸气爆炸。爆炸产生的冲击波使封头从焊接处断裂崩开，液氨全部喷出，由于其喷力作用致使储槽槽体移动约10m而撞到邻家的墙上。顺着喷出方向约80m
2的地域内充满浓厚的氨气，造成6名行人死亡，11人中毒。
当时的气温是8℃，即使假设因受日光直射储槽温度上升到20℃，储槽内的压力也只不过是0.85MPa左右，如若发生蒸气爆炸，那么所产生的蒸气压至少要为原压力的2～3倍，即产生1.96～2.45MPa的冲击力。如用薄壁圆筒的计算公式计算此储槽的破坏压力，至少要有2.45MPa。不过这指的是焊接完好新品的破坏压力。如果在沿封头焊接线上已有裂口的状态下，低于2.45MPa也是可以破坏的，即当蒸气爆炸的冲击压力加到储槽时就足以使封头沿整个圆周断开并崩飞。另外，因蒸气爆炸瞬间即产生了大量的氨气造成了很多人伤亡。
例(2)～(6)的蒸气爆炸事故，都是因为容器的液体被加热到高温，蒸气压增高，在此状态下产生龟裂或裂口，而导致蒸气爆炸。例如吗，例(2)和例(5)是被加热的锅炉，例(3)是聚合生成热的积聚，例(4)是火灾引起受热，例(6)是高温、高压下的反应釜。与这些事例不同，例(1)是在常温下发生蒸气爆炸的实例。西班牙液化丙烯罐车的爆炸事故估计也是在常温下因储罐发生龟裂而引起的蒸气爆炸。
四、液化丙烯的蒸气爆炸
下面通过计算验证一下以上估计是否正确。爆炸事故发生时，罐内液体的准确温度虽然不清楚，但因与现场纬度(41°)相同的的马德里市7月份平均气温是23.6℃，故可设想储罐内的温度（t）至少为24℃。在此温度下，液化丙烯的蒸气压为1.1MPa，实际上受日光直接照射的储罐温度可能要比24℃高。
事故发生时，罐车内液化丙烯的准确装载量不清楚，但据说有些超载，假设装载与储罐容量43m
3同体积的液化丙烯，那么其重量（W）约为28t。
如果当天早晨气温低时，向储罐充装过量液化丙烯后即出发了，由于在行驶中气温升高，储罐内液体热膨胀而在储罐上产生龟裂，继而发生泄漏。由于液体的热膨胀力很高，所以很容易在罐车外壳上产生龟裂。
另据某新闻报道，沿储罐焊接线已有70mm的龟裂。因为当时罐内液体温度为24℃，沸点为－47℃，所以罐内蒸气压平衡受到破坏，而突然发生了液化丙烯的蒸气爆炸。
其次，先求液化丙烯爆炸时的蒸发液量（W），可由下式求得：
∴
即约有35%的液化丙烯在短时间内蒸发成为蒸气。此时生成蒸气的体积（V）和原液体体积U之比为：
即生成的蒸气的体积约为原液体体积的100倍，罐内的液体在其平衡被破坏的瞬间猛烈冲击罐壁，而使罐体受到破坏。
此时，因为储罐外壁上已经因超载引起了液体的热膨胀，而产生一处龟裂，所以由于蒸气爆炸的压力进一步扩大此龟裂，一直发展到外壳裂开为两段。断开的储罐因内储物的汽化和喷出的反作用而被推向远方。
蒸气爆炸所产生的冲击压力很难用理论计算求得。现以日本小木曾、高木和北川彻三等人所作的基础实验结果为例，在密闭容器内，把水加热到155℃，当饱和蒸汽压达到0.54MPa时，冲破具有液体表面积1/16开口面积的防爆板，并发生蒸汽爆炸，在发出很大爆炸声的同时，喷出的水柱高达14m左右。此时，容器内的冲击压力高达1.30MPa。这就是说，此压力相当于最初蒸汽压的2.4倍。蒸汽爆炸的冲击压力至少为最初蒸汽压的2~3倍。为发生蒸汽爆炸，防爆板的开口面积需要相当大，还需要迅速降低内压。所以，如果防爆板的开口面积小、内压下降少，则不会发生蒸汽爆炸。
五、丙烯的混合气体爆炸
从爆炸现场的情况来看，沿公路建有公路和露营场间的砖墙，有100多米长遭到破坏，因破坏压力的方向是由露营场朝公路方向的，所以估计这可能是由场内着火产生混合气体爆炸所形成的冲击波造成的。
另外，如果说砖墙是在第一次蒸气爆炸时被破坏的，那么砖墙的碎块理应落在露营场一侧，而未倒的砖墙也应向场内方向倾斜，但实际情况却正好相反。
由此可见，第二次混合气爆炸所波及的受灾区域直径有200多米，着火发生在场内，由露营场向公路方向的冲击波破坏了100多米砖墙的看法是正确的。
另外，根据上述爆炸过程考虑，目睹者所说的听到前后两次爆炸声音的问题就可以得到充分解释，即第一次爆炸是储罐的蒸气爆炸，而第二次爆炸是空气中的混合气爆炸。
六、结论
日本的安全专家收集了液化气体蒸气爆炸的实例并进行估算，美国防火协会(NFPA)摄制了“沸腾液体的蒸气爆炸(BLEVE)”的记录片也介绍了装有LPG的罐车和火车槽车发生撞车事故，泄漏气体着火发生火灾，储罐被加热后引起蒸气爆炸，立即形成大火球而造成灾害。这些案例都说明了被高温加热的液体会引发蒸气爆炸事故的事实。
西班牙这次液化丙烯的爆炸事故，证实高压液化气即使不受热，在常温下也可以发生蒸气爆炸。这是因为对低沸点的液化气，常温状态就相当于加热状态。
但是如龟裂孔比较小或一般口径的安全装置动作时，不会发生内压急剧下降，所以不必担心会发生蒸气爆炸。
七、同类事故防范措施
为了防止同类事故应采取如下对策：
1．保证高压气储罐的强度。
2．防止液化气的超量充装。
3．防止发生罐车撞车、翻车、坠落等交通事故。
4．在罐车两侧设置护轨板等。
