文、圖/重慶市化工研究院 游激 張一軍
2020年6月13日晚上18點(diǎn)30分,重慶市化工研究院中試一車間乙二醇單烯丙基醚生產(chǎn)裝置粗蒸餾工段發(fā)生一起閃燃事故。本次事故前后持續(xù)四十分鐘,未造成人員,設(shè)備,物料損失,屬未遂事故。根據(jù)事故“四不放過原則”查明此次閃燃事故可燃物、助燃物,點(diǎn)火源的組成,形成過程,工藝人員操作中的不足,實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全生產(chǎn)。
2020年6月13日晚上18點(diǎn)30分粗蒸餾塔蒸餾結(jié)束放完釜液,用自來水清洗釜,反應(yīng)釜沖洗5分鐘左右,關(guān)上底閥準(zhǔn)備注水泡洗反應(yīng)釜,控制室人員發(fā)現(xiàn)粗蒸餾塔頂溫快速上升,從156℃快速升到240℃,粗蒸餾塔中溫是27.6℃,反應(yīng)釜溫度28.6℃,此時(shí)粗蒸餾塔出料口處發(fā)現(xiàn)有白色煙霧冒出。
當(dāng)班人員立即打開反應(yīng)釜底閥將釜內(nèi)洗釜水放出,同時(shí)塔頂水一直處于全開狀態(tài),水從塔頂流到反應(yīng)釜。此時(shí),觀察粗蒸餾塔頂溫開始下降,當(dāng)班人員巡查裝置時(shí)發(fā)現(xiàn)粗蒸餾塔出料口溫度較高、手不能觸碰,未發(fā)現(xiàn)裝置有泄漏現(xiàn)象。粗蒸餾塔頂部進(jìn)水處,測(cè)溫點(diǎn)溫度較高,手均不能觸碰,未發(fā)現(xiàn)塔頂及法蘭拉連接處有泄漏現(xiàn)象,粗蒸餾塔頂溫是146℃,粗蒸餾塔中溫27.6℃,反應(yīng)釜溫度28.6℃。
粗蒸餾塔頂部溫度穩(wěn)定兩到三分鐘后又開始迅速上漲,當(dāng)班人員迅速向粗蒸餾塔通入氮?dú)猓瑫r(shí)往塔頂注入自來水,塔頂溫顯示為167℃,中溫仍然是27.6℃,反應(yīng)釜溫度仍然是28.6℃。粗蒸餾塔通入氮?dú)夂鬁囟瓤焖傧陆?,?dāng)溫度降至100℃以下時(shí)停止通入氮?dú)?,此后溫度未有再升,整個(gè)溫度反復(fù)上升持續(xù)約40分鐘。
1.閃燃的確定
根據(jù)事故發(fā)生時(shí)現(xiàn)象:粗蒸餾塔頂溫溫度從156℃快速升到240℃。出料口有白色煙霧冒出。冷凝器及出料口溫度高。粗蒸餾塔頂溫儀表及接線經(jīng)過專業(yè)人員反復(fù)確認(rèn),不存在儀表漏電及顯示問題。出料口取樣存在有機(jī)物燃燒后大量碳化顆粒。
事故后出料口取樣圖
2.閃燃物質(zhì)的組成及物理化學(xué)性質(zhì)
乙二醇:14.8%,乙二醇單烯丙基醚:6%,水:79.2%,氯丙烯:0%。
乙二醇物理化學(xué)性質(zhì):分子式 C2H6O2;HOCH2CH20H;分子量 62.07;熔點(diǎn) -13.2℃,沸點(diǎn)197.5℃;外觀與性狀無色、無臭、有甜味、粘稠液體;蒸汽壓 6.21kPa/20℃;閃點(diǎn)110℃。
乙二醇單烯丙基醚物理化學(xué)性質(zhì):沸點(diǎn):159℃;閃點(diǎn):66℃ 。
3.空氣
蒸餾結(jié)束降溫后反應(yīng)釜溫度為28.6℃,粗蒸餾塔中溫為27.6℃,反應(yīng)釜與粗蒸餾塔底中部降溫過程中,設(shè)備內(nèi)體積收縮,形成壓力差,致使出料口的空氣逆流進(jìn)入到粗蒸餾塔頂溫測(cè)溫處附近。
粗蒸餾塔頂溫156℃,溫度在乙二醇,乙二醇單烯丙基醚閃點(diǎn)之上。
接地電阻值分布圖
4.粗蒸餾工段閃燃處電阻值分布
防止靜電有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):
GB 12158-2006《防止靜電事故通用導(dǎo)則》條款6.1.2使靜電荷盡快地消散。
GB/T20801.4-2006《壓力管道規(guī)范-工業(yè)管道-第4部分》:制作與安裝條款10 .12.1有靜電接地要求的管道,各段間應(yīng)導(dǎo)電良好。每對(duì)法蘭或螺紋接頭間電阻值大于0.03Ω時(shí),應(yīng)設(shè)導(dǎo)線跨接。
SY5984-2014《石油設(shè)備防靜電標(biāo)準(zhǔn)》 條款5.3 輸油管道在進(jìn)出站處、與其他有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的邊界處、管道分岔處以及無分支直管道每隔200m~300m處,均應(yīng)設(shè)有防靜電和防感應(yīng)雷接地裝置,接地電阻小于10Ω。
5.針對(duì)冷凝器封頭對(duì)地電阻值=5.55Ω偏高,再進(jìn)行法蘭連接處電阻測(cè)定電阻值=0.08Ω。
6.閃燃部位的確定
粗蒸餾塔頂溫有156℃,運(yùn)行溫度均在乙二醇,乙二醇單烯丙基醚閃點(diǎn)之上。
冷凝器有偏向頂溫測(cè)溫點(diǎn)處10度的角度,空氣回流到冷凝器后會(huì)自然流向冷凝器封頭及頂溫測(cè)溫點(diǎn)。
閃燃發(fā)生時(shí)反應(yīng)釜的溫度28.6℃,粗蒸餾塔中溫27.6℃,只有塔頂溫從156℃異常升高到256℃。閃燃位置電阻分布位置幾乎重合,從電阻分布位置來看,冷凝器封頭法蘭連接電阻=0.08Ω明顯高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值0.03Ω。
根據(jù)綜合條件判斷閃燃點(diǎn)火源發(fā)生在緊鄰粗蒸餾塔頂溫測(cè)溫點(diǎn)冷凝器封頭未消散的靜電。
1.設(shè)備因素粗蒸餾塔頂冷凝器封頭雖未發(fā)生氣體泄漏,從接地電阻值測(cè)定發(fā)現(xiàn)冷凝器封頭靜電消散不佳。
出料口處無防止空氣倒吸的止回閥。
2.操作因素
操作結(jié)束后塔內(nèi)溫度較高結(jié)束通氮,會(huì)導(dǎo)致冷縮負(fù)壓,空氣混入塔內(nèi)形成可燃混合物??焖僮⑺畷?huì)導(dǎo)致氣流快速流動(dòng)與管壁摩擦形成靜電。
反應(yīng)釜快速放水會(huì)導(dǎo)致與反應(yīng)釜連接的塔內(nèi)氣流快速流動(dòng)與管壁摩擦形成靜電。打開反應(yīng)釜放料底閥放水時(shí),塔會(huì)形成新的壓差,空氣會(huì)再次混入反應(yīng)塔內(nèi)形成燃燒混合物發(fā)生二次閃燃。
未確定閃燃完全停止時(shí)冒然進(jìn)行設(shè)備巡查。當(dāng)班人員不可能判斷塔內(nèi)混入的空氣與可燃物的數(shù)量有多少,是否會(huì)發(fā)生二次閃燃,更大的閃燃后可能會(huì)引起塔內(nèi)壓力瞬間增大消散不了引起爆炸,造成不必要的人員損失。
閃燃屬蒸發(fā)氣體的燃燒,用水降溫澆滅閃燃?xì)怏w無效??焖傧麥玳W燃的最佳方法是迅速向閃燃位置通入惰性氣體,實(shí)施惰性保護(hù)。
冷凝器封頭與殼體緊密連接屬整體設(shè)備,經(jīng)過多年運(yùn)行后封頭與殼體還是會(huì)連接不暢,出現(xiàn)接地電阻值相差較多的現(xiàn)象。
從電阻值測(cè)量來看,判斷設(shè)備、管路靜電跨接的安全性,需要參考多個(gè)國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。