违章作业,电气设施及安装不符合防爆要求-----
广东黄埔化工厂酯化反应锅冲料爆燃
1991年5月17日,广东省黄埔化工厂合成龙脑酯化车间反应岗位发生冲料爆燃。事故造成3人死亡,1人轻伤。
一、事故经过和危害
1991年5月17日,广东省黄埔化工厂四车间龙脑酯化反应岗位早班当班班长和3名工人于8时45分接班后,在班长带领下,进行投料前的机械设备检查和备料工作,随后分别进入自己的岗位,3名工人分别操作1~3号反应锅。
3个反应锅的规格型号相同,夹套及蛇管内的介质为热水、自来水或冰水,锅内介质为反应物料(松节油、草酸、醋酐等)。
按工艺配比及操作顺序,每个锅先投入分馏油(松节油)330kg、沉淀料45kg(投料前先将上述二种物料混和稀释),其他物料分五次投入.上午10时许,2号锅第三次投料加入松酸(脱水草酸)10kg,随后用蒸汽加热夹套水(含蛇管),10时05分,锅内物料反应温度上升到52℃,操作者停止加热(当时夹套温度57℃)。10时20分,锅内反应温度达到60℃,并有加快上升的趋势。按控制指标,将反应温度控制在50~60℃,按此规定操作者应采取冷却降温措施,但操作者没有执行。直至10时20分45秒,锅内物料反应温度已急剧上升到78℃时,操作者才开自来水及冰水,但由于反应剧烈,温度急速上升,上述一般的冷却措施已无法制止反应温度上升的趋势。此时按规定应往锅内直接加水破坏反应,但操作者没有执行。10时21分30秒,发生冲料爆燃事故,3人严重烧伤,1人轻伤。其中3人因伤重抢救无效死亡。
二、事故原因分析
(一)发生突发冲料的原因分析
由于操作失误,致使2号锅内的反应物料温度与压力瞬间急剧上升而造成突发性的冲料。酯化反应是比较强的放热反应,反应温度控制在50~60℃之间,温度过低反应速度很慢甚至几乎不起反应,但如果超出正常控制温度范围时,其反应速度则会迅速加快,温度也随之迅速上升,同时又促使反应更进一步加快,如此便形成联锁性反应,如果温度控制不当则会发生突发性冲料。
10时15分,虽然夹套温度仍保持为57℃,但锅内物料的反应温度已上升到57℃并继续上升,按《酯化反应岗位操作规程》(以下简称《规程》)规定,此时应采取降温措施,以扭转反应温度继续上升的趋势,否则反应温度很容易超过上限(60℃),但操作者没有执行此规定(没有开冷却水及冰水)。
10时20分,锅内反应温度已达到60℃并有快速上升的趋势。操作者仍然没有采取降温措施。
10时20分后,由于锅内物料反应温度迅速上升并超过60℃,此时夹套及蛇管的水温反被锅内物料加热上升了3℃(从原来57℃升到60℃)。
10时20分45秒,锅内物料反应温度已急剧上升到70℃(比正常控制的上限超过18℃)。此时,夹套水温曲线开始有迅速下降趋势,表明操作者已开启冷却水阀及冰水阀(事故后现场检查2号锅冷却自来水阀及冰水阀处在全开位置),但此时锅内物料反应温度没有下降,仍然迅速上升,表明一般冷却措施已不能制止反应温度的急剧上升,按《规程》规定应往锅内直接加入冰轻油甚至直接加入水破坏反应。但操作者没有这样做,致使反应温度继续迅猛上升。
根据上述情况分析表明,由于2号锅操作工一再延误采取冷却措施,使锅内物料处在较高的温度下进行反应,致使反应速度加快,温度迅速上升,而当反应温度进一步急剧上升时,又没有执行《规程》的要求直接向锅内物料加入冰轻油或迅速加水破坏此反应,使物料反应达到猛烈的联锁反应阶段,物料的温度和压力瞬间猛烈上升,造成突发冲料。
2.突发冲料后随之产生室内空间爆炸的原因分析。
2号锅在突发冲料前已进行了第三次投料(尚有二次投料未进行),最初投入锅内的松节油(330kg)约有170kg尚未反应。冲料时,这些未反应的松节油及已反应的生成物(草酸龙脑酯等)大部分在冲破防爆膜后经导向管排至室外水池(为防止冲料事故扩大而专设的水池),同时还有一部分从加料孔盖(当时被冲开)及锅盖与锅筒法兰之间(冲掉垫圈)冲出,并大部分随即气化形成雾状,瞬间充满室内空间与空气混合达到爆炸范围(松节油与空气混合物的爆炸范围为0.6%~62%)遇到着火源即发生空间爆炸。另有一小部分沸点较高的物料成液态被喷到屋顶、墙壁及地面上,随空间爆炸后继续燃烧。
3.经现场勘察分析,引起空间爆炸的着火源可能是电气产生
由于事故现场室内的电气设备、线路、动力开关、照明等均不是防爆型,因此产生着火源的可能性是比较大的。例如,线路接头松动,插头与插座接合不紧密,冲料时震坏的照明灯泡或拉脱插头,正在运转的电动机,磁吸开关,正在响动的电铃等,均有可能产生着火源。据现场勘查,可能性较大的有两处。一处是2号锅局部照明灯(36V、60W),该灯泡玻璃破裂(灯泡支架固定在2号锅盖上,有可能在冲料时受震动而致使灯泡破裂)。据制造灯泡有关部门提供情况,当上述规格灯泡的钨丝在真空下通电发热时温度可达2000℃。另外一处是2号锅附近的台扇,其插头与插座接触不良,有放电弧的痕迹。
此外,温度报警电铃也可能形成着火源。事故后现场调查验证当记录仪温度达到62℃时,警铃就开始响动。但该电铃安装在休息室,离2号锅较远(约8米)。
4.其他因素分析
酯化反应岗位室内电气从选型到安装均不符合防爆要求,按要求该岗位的电气选型应达到Ⅱ区(即旧标准Q-2级)的标准,但现场所选用安装的电气设备、动力、照明线路、开关等均是普通型,产生导致空间爆炸的着火源。