危险化学品事故技术分析

危险化学品火灾爆炸事故技术分析思路与方法探讨朱兆华国务院特殊津贴专家南京理工大学特聘教授南京兆元安全环境科技服务有限公司江苏邦驰茂元安全技术科技有限公司二○一三年九月联系方法：电话：[phone]手机：[phone]传真：[phone]电子邮箱:[e-mail]各位注安师朋友：大家好！2010年以来根据江苏省安监局和宣教中心的安排，我在南京、盐城、常州等地先后为全省危化品类注安师继续教育讲授了18期课程，讲课的题目主要是《危险化学品安全技术》。今年危化品类注安师进入新一轮培训，这一轮我主要讲《危险化学品火灾爆炸事故技术分析思路与方法探讨》，这是一个新课题，有很多新的知识点，但讲课很有难度，不妥之处，敬请批评。目录一、概述二、危化品火灾爆炸事故技术分析基本思路三、危化品火灾爆炸事故技术分析方法1、危化品火灾爆炸事故原点理论分析技术2、危化品火灾爆炸事故鉴证技术3、气瓶爆炸性质判别特征技术四、危化品火灾爆炸事故技术鉴证注意事项危险化学品火灾爆炸事故技术分析思路与方法探讨一、概述1、危险化学品定义《条例》所称危化品是指具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质，对人体、设施、环境具有危害的化学品。《辨识》所称的危化品是指具有易燃、易爆、有毒、有害等特性，会对人员、设备、环境造成伤害或损害的化学品。判断化学品是否属于危化品，既要看定义，又要对照《名录》，有时还要进行检测分析才能最后确定。2、重点监管的危化品在综合考虑2002年以来国内发生的化学品事故情况、国内外重点监管的化学品品种、化学品固有危险有害特性和40年来重特大化学品事故等因素的基础上，安监总局对现行《危险化学品名录》中的3800余种危化品进行了筛选，编制了《首批监管的危险化学品名录》（60种危化品），排在第一个是“氯”，第二个是“氨”。江苏曾发生氯气中毒，死亡30余人。今年6月3日长春市宝源丰禽业公司特别重大火灾事故导致121人死亡，其原因是电气线路短路引发周围可燃物，导致液氨设备爆炸，大量液氨泄漏介入了火场燃烧。今年国家安监总局以安监总局[2013]12号文公布了《第二批重点监管的危险化学品名录》（14种）。截止目前为止重点监管的危化品已达74种。许多火灾爆炸事故都与重点监管的危化品有关。3、危化品事故与危化品相关的事故我们习惯称为危化品事故。事故是因为危化品引起或由于其他原因引发危化品火灾、爆炸、中毒、窒息等事故我们统称危化品事故。“6.3”特别重大火灾事故也是一起危化品事故，电气线路短路引发周围可燃物，高温导致液氨设备爆炸，大量液氨泄漏又介入了火场燃烧。储存、使用氨气的单位要高度重视氨气的安全，切不可麻痹大意。4、危化品火灾爆炸事故技术分析危化品火灾爆炸事故发生之后，事故所在地安监部门要成立事故调查组，对危化品火灾爆炸事故进行调查分析，详细分析事故原因，对事故进行责任认定，对责任者和责任单位提出处理意见，直至追究当事人法律责任，做到“四不放过”。为了从技术层面查找危化品火灾爆炸事故技术原因，在事故分析过程中，安监部门有时会委托技术专家对危化品火灾爆炸事故进行技术分析，从技术角度分析危化品火灾爆炸事故发生的机理和原因，形成事故技术分析报告，为事故调查分析提供有力的技术支持。事故技术分析报告是事故调查分析报告不可缺少的材料之一。二、危化品火灾爆炸事故技术分析基本思路危化品生产、储存、使用和运输过程中，接触的危化品品种繁多，危化品生产工艺复杂，生产、储存、使用和运输过程中危化品的风险客观存在，“两重点一重大”（重点监管的74种危化品、重点监管的15种危险化工工艺，危化品重大危险源监管）环节发生的事故都与危险化学品相关，其事故类别主要是火灾、爆炸、中毒、窒息等。火灾爆炸事故造成的后果和影响最大。危化品事故技术原因千变万化，虽难以进行分类概况，但从技术角度危化品火灾爆炸事故技术分析要有基本思路。基本思路是技术分析的基础，是技术分析的理论支撑。基本思路清晰，事故技术原就易于确定。基本思路可从13个方面考虑：1、系统（装置）产生新的易燃物、爆炸物发生爆炸或火灾事故化工装置或储罐一般在正常情况下处于风险可控状态。若在储存和反应过程中渗入或混进某些物质（物料）发生化学反应产生新的易燃物或爆炸物，在条件成熟时就可能发生爆炸或火灾事故。（1）发生化学爆炸事故众所周知，浓硫酸和碳素钢一般不发生置换反应，若储罐或系统中的浓硫酸混入水变成稀硫酸，稀硫酸就会与钢质储罐发生化学反应，生产硫酸铁，放出氢气，化学方程式如下：H2SO4（稀）+FeFeSO4+H2储罐内产生氢气与空气混合达到氢气爆炸极限，遇到明火、高热、剧烈振动摩擦、雷击等会发生化学爆炸，甚至引发火灾。某单位车间主任安排焊工气割露天装过浓硫酸带封头的储罐，动火时爆炸，致女工死亡。（2）引起油罐起火事故如粗煤油中硫化氢、硫醇含量较高，会引起油罐腐蚀，使储罐内粘附着锈垢，主要成份是硫化铁、氧化铁、硫酸铁等，当天气突然变化，气温骤然下降，油罐的构件会急剧收缩，因风压的作用引起油罐晃动，可能造成内部构件脱落、引起油品冲击或摩擦产生热量，导致油罐起火。2、高温下物质气化分解导致爆炸和燃烧事故有些物质在高温下能自行分解，系统产生高压而引起爆炸。在用联苯醚作载热体的加热过程中，由于管道被结焦物堵塞，局部温度升高，加上控制仪表失灵未能及时发现，致使联苯醚气化分解(在390℃下联苯醚能分解出氢、氧、苯等)产生高压，引起管道爆裂，使高温可燃气体冲出，遇空气燃烧。如果联苯醚加热系统混进水等些低沸物，也会因其急剧气化发生爆炸。物质由于某种原因温度升高且又不能及时移走热量，就可能引起爆炸。某厂在生产装置检修后，由于误操作，致使从蒸馏塔进入贮罐的过氧化氢异丙苯没有经过冷却直接进入贮罐，罐内物料温度升高，加上贮罐没有降温措施和防爆泄压装置，造成罐内压力急剧上升，发生爆炸和燃烧。3、某种新的易燃物在工艺系统积聚导致爆炸事故某氯碱厂使用相邻合成氨厂的废碱液精制盐水，因废碱液含氨量高，在加盐酸中和时，产生大量氯化铵随盐水进入电解槽，生成三氯化氮夹杂在氯气中。氯气中的三氯化氮经冷却塔、干燥塔虽有部分被分解，但大部分未被分解，随氯气一起进入液化槽，再进入热交换器，与冷凝器来的液氯混合。由于液氯的不断气化，使三氯化氮逐渐积累下来。热交换器管间的残余液氯进一步蒸发，最后留下的基本上都是三氯化氮。因氯气温度及其他杂质反应放热的影响，最终引起了三氯化氮爆炸。重庆天原化工厂“4·16”大爆炸也是三氯化氮爆炸引起的，事故造成9人死亡多人受伤，15万人紧急转移。4、高热物料喷出自燃导致火灾事故生产过程中有些反应物料的温度超过了自燃点，一旦喷出与空气接触就着火燃烧。造成物料喷出的原因很多，如设备损坏、管线泄漏、操作失误等。如在催化裂化装置热油泵房的泵口取样时，由于取样管堵塞(被油凝住)，将取样阀打开用蒸汽加热，当凝油熔化后，400℃左右的热油喷出会立即起火。环氧氯丙烷生产中，经过预热，丙烯在300℃左右进行氯化反应，由于反应放热，最终温度可达500℃左右。若测温热电偶套管损坏，高温氯丙烯、丙烯等混合气体从反应器中喷出，立即起火燃烧。5、物料泄漏遇高温表面或明火导致燃烧爆炸事故由于放空管位置安装不当，放空时油喷落到附近高温的阀体将引起燃烧。若热渣油带水，可产生突沸现象，渣油从罐顶喷出，沾污了设备及管线，用汽油进行洗刷时渣油被汽油溶解后渗淌到下面的高温管线上引起自燃。某氯乙烯生产装置，由于阀门拧断，氯乙烯贮罐内0.6MPa约4t重的液体，在2min内全部喷出，扩散面积达12000m2，氯乙烯蒸气从催化剂的进气口进入到催化剂室内，由于继电器动作打火，引起爆炸，接着引发全系统发生大爆炸。6、反应热骤增导致火灾爆炸事故参加反应的物料，如果配比、投料速度和加料顺序控制不当，会造成剧烈反应，产生大量的反应热，热量不能及时导出，就会引起超压爆炸。在生产某产品的邻硝基苯甲醚还原过程中，使用锌粉和液碱反应作还原剂。由于锌粉粒度大、反应慢，操作人员便过量加入锌粉，从而引起剧烈反应，产生大量反应热，先使不稳定的中间体——氧化偶氮苯醚自燃(自燃点150℃)，接着又使氢气爆炸起火。15种危险化工工艺大部分是放热反应，化学反应热是引发事故的祸根。7、生产运行系统和检修中的系统串通导致爆炸事故设备、装置或管线如果停产进行动火检修，必须采取可靠的措施，使生产系统和检修系统隔绝，否则极易发生爆炸事故。某合成氨厂氨水罐停产检修，动火管线和生产系统间未加盲板，仅用阀门隔开，由于阀门不严，又未进行动火分析，结果氨气漏入贮罐，动火时贮罐发生爆炸。某厂油罐检修，经过处理后达到动火要求。事隔数天后，相邻的另一油罐开始装油，两罐之间联通阀门没有加盲板隔开。由于阀门不严，满罐油的静压力使阀门泄漏更加严重，造成检修罐内充满了油蒸气和空气的混合物，再次动火前又没有进行检查，导致油罐发生爆炸。8、杂质含量过高导致燃烧爆炸事故化学反应过程对杂质含量要求严格。有的杂质在反应过程中可生成危险的副反应产物。乙炔和氯化氢的合成反应，氯化氢中游离氯的含量不能过高(一般控制在0.005%以下)，这是由于过量的游离氯存在，氯与乙块反应会立即燃烧爆炸生成四氯乙烷。9、装置内可燃物与生产用空气混合导致燃烧爆炸事故生产用空气主要有工艺用压缩空气和仪表用压缩空气，如果进入生产系统和易燃物混合或生产系统易燃物料混入压缩空气系统，遇明火都可能导致燃烧爆炸事故。某合成氨装置，由于天然气混入仪表气源管线，逸出后遇明火发生爆炸。原因是这个生产装置的天然气(原料)管线与仪表用空气管线之间有一个连通管，由阀门隔开。天然气压力为2.7MPa，空气压力为0.7MPa。在一次停车检修后，有人误将此阀打开，使天然气通过连通管进入仪表空气管线，再由仪表的排气管逸出，遇明火引起整个控制室爆炸。易燃物料严禁用压缩空气输途，这是因为易燃物料和空气接触以后，在容器内便会形成爆炸性混合物，一旦遇到明火、高热或静电火花就会发生爆炸。某厂聚氯乙烯生产车间用压缩空气压送聚合釜内的物料，当时由于冷却水中断，轴封温度升高冒烟，导致聚合釜爆炸。10、系统形成负压导致燃烧爆炸事故泵房由于设备缺陷和操作错误，启动备用泵时形成空转，引起油泵输油温度骤降(由180℃下降到150℃)，管道上法兰垫片和螺栓处造成应力，油泵出口压力较高，故在逆止阀的法兰处漏油、泵出口法兰处冒烟；同时由于泵轴因温度下降收缩，在轴封处漏油，滴到320℃的高温泵体上而着火。某带有搅拌装置的二硫化碳容器，用泵将二硫化碳抽空后充入氮气，将人孔盖移去用刮棒清除搅拌器上的固体残留物。由于温度下降，器内残留二硫化碳蒸气凝结，体积缩小，形成负压，空气便从人孔进入容器内，与二硫化碳形成爆炸性混合物，在清除残留物过程中，刮棒和搅拌器撞击产生火花，引起爆炸。11、选用传热介质和加热方法不当导致爆炸事故传热介质选用不当极易发生事故。选择传热介质时必须事先了解被加热物料的性质，除满足工艺要求之外，还要掌握传热介质是否会和被加热物料发生有危险的化学反应。选择加热方法时如果没有充分估计物料性质、装置特点等也易发生事故。某单位精制塔底部的再沸器用157℃的蒸汽加热，而当温度高于135℃时，乙烯基乙炔在丁二烯中发生放热反应，结果从再沸器内开始引爆，爆炸波把底层的塔板抬起，向塔顶部冲击，又造成第二次大爆炸。12、系统压力变化造成火灾事故系统因压力变化，可以造成物料倒流或者负压，从而引发事故。灭火蒸汽管线应与其他工艺用蒸汽管线分开或设置逆止阀，以防相互窜通。某厂通往柴油汽提塔的蒸汽管线和灭火蒸汽管线相连，由于蒸汽压力降低(由0.74MPa降至0.46MPa)，低于汽提塔内的压力(塔内压力0.51MPa)，中间又没有设置止逆装置，当用蒸汽灭火时，汽提塔内的炼油气窜入蒸汽管线，喷出的可燃气体使火势扩大，燃烧加剧。13、危险物质处理不当造成燃烧爆炸事故某厂铝粉布袋输送机发生故障，用铁棒撬动铁轮时产生火花引起铝粉燃烧，又错误地用二氧化碳进行扑救，结果发生爆炸。这是因为铝粉能在二氧化碳中燃烧，采用二氧化碳