某化工廠空分塔爆炸事故分析

文/羅植廷 莊勝強 杜曉航 張富耀

1997年5月16日，遼寧撫順某化工廠6 000 m3/h制氧機組的空分塔發(fā)生了一起爆炸事故，造成4人死亡、4人重傷，直接經(jīng)濟損失461.9萬元。

1997年5月16日上午9時05分，遼寧撫順某化工廠6 000 m3/h制氧機組的空分塔發(fā)生了一起爆炸事故。

爆炸使空分塔上塔破壞，主冷凝器被撕裂成碎片并燃燒，上塔頂部的純氮塔殼體飛出30 m，下塔受震傾斜外形較完好，爆炸形成的碎片飛落方圓500 m2，產(chǎn)生的沖擊波造成最遠距離1 500 m處的窗戶玻璃破碎；凡遭爆炸氣浪沖擊的建筑、設(shè)備，均以空分塔為中心呈放射狀倒塌。安裝在戶外的空分裝置靜設(shè)備被損壞12臺，動設(shè)備被損壞4臺(水泵)，主要動設(shè)備基本完好。

本次事故造成4人死亡(其中1人在爆炸地點200 m以外處，被飛去的一塊冷箱鐵板擊中頭部死亡)、4人重傷、27人輕傷。事故使空分裝置喪失生產(chǎn)能力，事故造成的直接經(jīng)濟損失461.9萬元。

事故經(jīng)過及原因

調(diào)查組專家們通過分析，對本次爆炸過程作出如下結(jié)論：

大量乙烯進入空分塔主冷凝器中，主冷凝器的翅片通道并非完全均勻，各個翅支通道的傳質(zhì)傳熱也各有差異，因此造成乙烯的分散不勻，在個別點超過在液氧中的溶解度極限并達到爆炸危險極限(5%)而產(chǎn)生爆炸，甲烷也參與了爆炸。根據(jù)計算，l kg乙烯在液氧中爆炸足以使環(huán)境產(chǎn)生2 300 ℃以上的高溫，達到鋁燃燒條件，因此引燃了鋁，使鋁產(chǎn)生劇烈的燃燒爆炸。主冷凝器丟失近2 t鋁，又有2 t空分塔上塔的鋁填料下落不明，而在這兩個部分又都出現(xiàn)了高溫現(xiàn)象，因此斷定至少1 t鋁參與了燃燒爆炸。1 t鋁加1 t液氧可形成2 t TNT的爆炸威力，最終形成了這次大爆炸。

根據(jù)對上述原因的分析得出結(jié)論：

爆炸產(chǎn)生于主冷凝器，爆炸物質(zhì)為乙烯、甲烷、丙稀、鋁，乙烯、甲烷、丙烯為引爆物質(zhì)；能量主要來源于鋁燃燒；各種條件的耦合導(dǎo)致了這次爆炸[氣候條件(風(fēng)向及大氣壓)、環(huán)氧乙烷裝置停車排放循環(huán)氣、鋁材設(shè)備、沒有烴類在線分析儀、裝置總體布置不盡合理、排氣未走火柱塔和焚燒爐]。

事故教訓(xùn)

事故發(fā)生后該廠自我總結(jié)的教訓(xùn)是：

一是領(lǐng)導(dǎo)的安全意識差。表現(xiàn)在雖然在安全工作方面下了很大氣力，做了許多部署，加強了教育、培訓(xùn)、考試，但未達到預(yù)期效果。有的問題沒有考慮到，也忽視了向兄弟單位溝通借鑒。全國近10年來空分設(shè)備發(fā)生近百起大小爆炸事故，該廠沒有吸取教訓(xùn)。

二是安全管理不嚴格，工作有漏洞。表現(xiàn)在執(zhí)行工藝紀律不嚴，對深層次安全技術(shù)問題缺乏研究。雖然對乙炔引起空分設(shè)備爆炸的危險有所認識，但對總烴影響空分設(shè)備爆炸的危險性沒有認識到，盲目相信法液空專利裝置的先進性、可靠性，思想麻痹。廠領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)部門對車間排放含有大量烷烯類物質(zhì)的循環(huán)氣不走火柱塔和焚燒爐，對乙炔分析工作隨意停掉幾個月，對不連續(xù)排放1%液氧，既不知道，又不檢查糾正。如果事先糾正了這幾個錯誤，這次事故本來也是可以避免的——即使沒有建立液空液氧的總烴在線分析儀。或者只是局部的危爆，損失就會小得多。

三是對空分裝置的技術(shù)管理和技術(shù)交流很差。該套空分裝置投產(chǎn)6年來，從未有過對外交流和學(xué)習(xí)。總認為最安全的是空分裝置。因而對空分裝置不重視。

四是對規(guī)章制度貫徹不利，落實不到位。總公司對空分裝置總烴的分析和控制有過規(guī)定，但企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和管理部門既沒有學(xué)習(xí)也沒有認真貫徹。廠方對外商提供的空分裝置操作法和操作規(guī)程也沒有研究，懂的人少。嚴格講就是沒有懂空分安全技術(shù)的管理人員和專業(yè)人員。

五是培訓(xùn)工作先期欠賬，后期又未跟上。

事故防范措施和建議

為使空分裝置盡快恢復(fù)生產(chǎn)，該廠決定采用河南開封空分設(shè)備廠的6 000 Nm3/h空分設(shè)備(塔)，并在安全技術(shù)和管理方面采取了如下措施：

一是增設(shè)6組烴類在線分析，按總公司規(guī)定建立全項離線復(fù)驗分析，隨時連續(xù)監(jiān)測烴類在關(guān)鍵點的含量，制定超標報警及連鎖的相應(yīng)手段。

二是遠移污染源的排放位置(筆者：關(guān)鍵在使用火柱塔和焚燒爐，不讓可燃氣污染空氣)等措施，改善空壓機吸入口空氣質(zhì)量。

三是正常運行中連續(xù)排放相當(dāng)于氧產(chǎn)量1%的液氧，以稀釋烴類在主冷凝器液氧中的濃度。

四是主冷凝器板式單元采用新型防爆結(jié)構(gòu)，大大減少烴類沉積的可能；采用增壓膨脹機后的空氣作熱虹吸蒸發(fā)器的熱源，推動力大，循環(huán)速度加快，且增加硅膠用量，以利于液氧中乙炔和烴類的脫除。

五是主冷凝器采用全浸式操作，預(yù)防烴類局部析出。

六是增設(shè)冷凍機，降低空氣進入分子篩的溫度，減輕分子篩脫水負荷，以利于CO2和烴類的脫除。

七是為避免循環(huán)冷卻水水質(zhì)不好，在工藝、水洗、冷卻過程中單獨設(shè)立循環(huán)水場。

八是強化對空分裝置的管理，設(shè)立為獨立生產(chǎn)單位，并增設(shè)專業(yè)技術(shù)人員，加強交流和培訓(xùn)，將行業(yè)交流納入制度，嚴格貫徹總公司相關(guān)標準，完善分析手段和監(jiān)測系統(tǒng)，加強對液空液氧中乙炔及其他碳氫化合物的分析、控制，加強對大氣環(huán)境的監(jiān)控分析。

九是逐條清查確認安全技術(shù)規(guī)程、分析項目及工藝卡片，并予以重新修訂，嚴格執(zhí)行。

十是加強安全培訓(xùn)，嚴格上崗取證工作，嚴守工藝規(guī)程，加強技術(shù)練兵，增強安全責(zé)任制和事業(yè)心，真正樹立“安全第一”意識。

筆者認為，上述這些措施無疑都是對的，但一定要抓住重點，首先要防止危險雜質(zhì)進入空分系統(tǒng)；其二，要阻止危險雜質(zhì)在液空液氧中濃縮；其三，一旦發(fā)現(xiàn)有危險雜質(zhì)在空分塔內(nèi)濃縮，必須采取措施排除；其四，如果發(fā)現(xiàn)排除措施無效，則必須立即停車。

鑒于石化企業(yè)空氣中烯烴、烷烴類物質(zhì)較多，建議有關(guān)部門和企業(yè)研制對烯烴、烷烴類物質(zhì)吸附性強的吸附劑(分子篩、硅膠)，以有效去除這類物質(zhì)，提高空分裝置安全運行的可靠性。