誤開閥門，瞬間爆炸！“3.27”4死1傷事故調(diào)查報告

作者： 2023年09月15日 來源： 瀏覽量：
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2011年3月27日19時36分左右，某化工有限責(zé)任公司制造車間3號低溫氯化釜發(fā)生爆炸，同時引發(fā)車間局部火災(zāi)，造成當(dāng)班人員3人死亡（其中1人于3月29日14時經(jīng)搶救無效死亡）、1人輕傷。一、原因分析1、直接原因由于當(dāng)班操

 2011年3月27日19時36分左右，某化工有限責(zé)任公司制造車間3號低溫氯化釜發(fā)生爆炸，同時引發(fā)車間局部火災(zāi)，造成當(dāng)班人員3人死亡（其中1人于3月29日14時經(jīng)搶救無效死亡）、1人輕傷。

一、原因分析

1、直接原因
      由于當(dāng)班操作工事發(fā)時誤操作，在準(zhǔn)備補加T11（DMF，二甲基甲酰胺）時，誤將T14（甲醇）高位槽閥門打開，將用于洗釜的高位槽剩余甲醇加入到釜內(nèi)，與釜內(nèi)物料發(fā)生劇烈反應(yīng)，導(dǎo)致瞬間爆炸。
2、間接原因
      ①該生產(chǎn)工藝及流程設(shè)計本身存在缺陷，選擇甲醇作為清洗劑存在較大危險，甲醇管道與DMF管道相鄰并行，最后合并通過同一個閥門進(jìn)釜，容易因誤操作將甲醇引入反應(yīng)釜，氯化成鹽試劑與甲醇發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)，工藝流程設(shè)計存在較大風(fēng)險。
      ②企業(yè)安全管理混亂，崗位人員配備不足。專業(yè)安全培訓(xùn)不夠，崗位操作規(guī)程未向操作人員交底，操作人員對生產(chǎn)過程危險因素和環(huán)節(jié)認(rèn)識不清，操作人員安全意識淡薄，誤操作是造成此次事故的重要原因。
      ③物料替代名稱混淆，易發(fā)生誤操作。該公司從技術(shù)保密出發(fā)，將甲醇物料以T14代稱，二甲基甲酰胺（DMF）物料以T11代稱，容易混淆，發(fā)生誤操作。
      ④企業(yè)變更管理缺失，在進(jìn)行管線更改設(shè)計后，未進(jìn)行風(fēng)險識別和分析， DMF管線、甲醇管線毗鄰并聯(lián)設(shè)計存在安全隱患，操作時工人易誤操作。

二、基本情況

   該公司產(chǎn)品包括：三氯蔗糖、甲醇、鹽酸、亞硫酸氫鈉二甲基乙酰胺等。本次開車從3月17日開始，到3月27日事故前已經(jīng)正常生產(chǎn)五批。

圖1 低溫氯化工藝流程圖

圖2 甲醇管道配管示意圖

圖3 DMF管道配管示意圖

圖4 酯化管道配管示意圖

   三、事故發(fā)生時間序列


四、事故損失情況

     事故導(dǎo)致3人死亡（其中2人當(dāng)場死亡，另1人于3月29日14時經(jīng)搶救無效死亡），1人受輕傷。事故現(xiàn)場照片如下圖所示。

圖5 爆炸車間外貌

圖6 爆炸車間內(nèi)部情況

五、原因分析過程

    通過查看當(dāng)班操作記錄和無紙記錄儀中3#低溫氯化釜相關(guān)工藝參數(shù)發(fā)現(xiàn)，氯化工段從3月27日5:25時開始到19:32:38之前，溫度、壓力一直處于正常狀態(tài)，這段時間內(nèi)氯化試劑生產(chǎn)過程的反應(yīng)和真空濃縮已結(jié)束，可以排除這段時間因工況不穩(wěn)造成事故的可能；從19:32:38開始溫度從44.8℃開始上升，到19:36:20溫度達(dá)到47.4℃，從19:36:20至19:36:22兩秒鐘時間飆升至141.6℃。此時3#低溫氯化釜只有濃縮后氯化成鹽試劑和極少量因配比過量的未反應(yīng)DMF，這兩種物料可以安全共存。發(fā)生如此劇烈的升溫，應(yīng)該有其他物料參與反應(yīng)，發(fā)生巨大放熱造成。
    通過現(xiàn)場查勘并結(jié)合低溫氯化段工藝流程分析，與3#低溫氯化釜相連的管線共有10條，能進(jìn)入釜內(nèi)的物料共有6種，分別是酯化液、DMF、氯化亞砜、氮氣、水（吸收堿液、空氣中的水和冷卻水）、甲醇。
    1、酯化液三種物料進(jìn)入危險性和可能性分析酯化液進(jìn)入釜內(nèi)物料可以與氯化成鹽試劑反應(yīng)，劇烈放熱，如反應(yīng)放出的熱量不能及時移出，可以引起壓力驟升，發(fā)生爆炸；但從現(xiàn)場檢查酯化液高位槽情況看，高位槽底閥關(guān)閉，釜上酯化液進(jìn)料閥門也關(guān)閉，酯化液有液位，從液位計量判斷，與正常一批酯化液量相近，可以排除酯化液進(jìn)入的可能。
    2、DMF物料進(jìn)入危險性和可能性分析
   DMF進(jìn)入本身沒有風(fēng)險，真空濃縮結(jié)束后，氯化成鹽試劑還要加入DMF。
   僅DMF水分含量過高，加入DMF后水與物料反應(yīng)放熱導(dǎo)致爆炸；但從高位槽DMF取樣分析水分含量不到0.01%，當(dāng)班操作記錄也顯示當(dāng)天分析結(jié)果水分為0.0028%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于崗操規(guī)定的指標(biāo)0.05%以下，所以排除這一原因。
   3、氯化亞砜物料進(jìn)入危險性和可能性分析
   如氯化亞砜進(jìn)入，該物料不與氯化成鹽試劑反應(yīng)，它可以和釜內(nèi)少量的DMF發(fā)生反應(yīng)，重復(fù)低溫氯化試劑制取，如熱量不能及時移出，可以引起壓力驟升，發(fā)生爆炸；但氯化亞砜從工藝技術(shù)上設(shè)計為滴入方式，不能一次加入量過大，加之3#低溫氯化釜，真空濃縮剛剛結(jié)束，開啟冰鹽水降溫，并通氮氣破真空，這種條件下，反應(yīng)不可能導(dǎo)致在2秒內(nèi)溫度驟升到141.6℃，可以排除這一原因。
   4、氮氣進(jìn)入導(dǎo)致壓力過高爆炸的風(fēng)險分析
   破真空時，需要通入氮氣，如壓力操作不當(dāng)可以導(dǎo)至釜壓過高，產(chǎn)生物理性破壞。
    從開始通入氮氣到事故發(fā)生間隔時間不超過30分鐘，氮氣通過流量計控制，最大流量16000L/h,按照最大流量，30分鐘通入氮氣量約為8000L，反應(yīng)釜容積為3000L，照此分析釜內(nèi)壓力不超過0.27MPa，而反應(yīng)釜設(shè)計壓力0.4MPa，使用壓力0.37MPa，因此發(fā)生氮氣超壓爆炸可能性不大；現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜大法蘭沖開，而氮氣總管減壓閥控制供氣壓力最大0.4MPa，即使流量計故障釜內(nèi)壓力達(dá)到0.4MPa，推斷導(dǎo)致反應(yīng)釜大法蘭沖開的可能性也不大，可以排除這一原因。
    5、水進(jìn)入危險性和可能性分析
    水進(jìn)入3#低溫氯化釜，有4種可能，一是氮氣帶水，二是吸收堿液倒入，三是破真時空氣中的水進(jìn)入，四是夾套內(nèi)鹽水漏入釜內(nèi)。如水進(jìn)入釜內(nèi)物料可以與氯化成鹽試劑反應(yīng)，劇烈放熱，如反應(yīng)放出的熱量不能及時移出，可以引起壓力驟升，發(fā)生爆炸。
    氮氣在事故之前已連續(xù)投料五批，反應(yīng)釜及高位槽都使用氮氣保護(hù)，未發(fā)生異常情況，事后打開氮機緩沖罐排污閥無水放出，3月26日及以前的操作記錄顯示氮氣供氣壓力為最高0.42MPa，純度為99.99%。因此氮氣帶大量水可能性不大，即使夾帶少量水分與物料反應(yīng)放出的熱量不會導(dǎo)致現(xiàn)場如此大的破壞力，可以排除。
    如破真空時操作不當(dāng)，放空時釜內(nèi)未達(dá)到正壓就關(guān)掉真空泵，加之管線上單向閥內(nèi)漏，存在吸收液倒吸至釜內(nèi)與物料劇烈反應(yīng)爆炸的可能。但真空系統(tǒng)先后通過兩個1000L的緩沖罐連接到釜上，現(xiàn)場檢查緩沖罐完好，罐上所有閥門都處于關(guān)閉狀態(tài)，緩沖罐內(nèi)無積水，因此倒吸可能性不大，可以排除。
    如反應(yīng)釜內(nèi)壁表層搪瓷破損，導(dǎo)致物料腐蝕碳鋼釜體，腐蝕穿透釜壁導(dǎo)致夾套內(nèi)鹽水漏入釜內(nèi)與物料發(fā)生劇烈反應(yīng)爆炸；但從現(xiàn)場情況看，未發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜內(nèi)搪瓷破損泄漏，因此排除夾套鹽水漏入釜內(nèi)導(dǎo)致反應(yīng)爆炸。
    6、甲醇進(jìn)入釜內(nèi)可能性和危險性分析
   從現(xiàn)場查看甲醇高位槽底閥關(guān)閉，甲醇管道與DMF管道相鄰并行，最后合并通過同一個閥門進(jìn)釜，該閥門處于半開狀態(tài)，合并前甲醇管道還有一道閥門是處于關(guān)閉狀態(tài)，DMF高位槽底閥處于打開狀態(tài)，合并前DMF管道的另一道閥門也處于關(guān)閉狀態(tài)，現(xiàn)場查看甲醇高位槽內(nèi)無甲醇。
   甲醇高位槽內(nèi)甲醇是在投料之前洗釜用的，根據(jù)跟班交接記錄，3月17日投料前曾清洗三個低溫氯化釜，根據(jù)崗操規(guī)定，每釜需加入200L甲醇洗釜，三釜共用600L甲醇，而甲醇高位槽容量約為1200L，在液位計0刻度下還有約290L的體積，正常情況下應(yīng)該還有甲醇剩余，因為需要計量，至少不會將在0刻度以下的甲醇放掉的，高位槽內(nèi)應(yīng)有甲醇剩余。檢查現(xiàn)場，甲醇高位槽內(nèi)無甲醇，拆除與之相聯(lián)的相關(guān)管線，只有少量殘液滴落，與甲醇高位槽相關(guān)管線沒有破損。這些甲醇有可能進(jìn)入釜內(nèi)。
    如甲醇進(jìn)入釜內(nèi)，將與釜內(nèi)物料發(fā)生劇烈反應(yīng)，導(dǎo)致爆炸燃燒。
    僅零刻度以下物料體積就有290L。假設(shè)290L甲醇入釜與物料完全反應(yīng)，不考慮放熱，290L甲醇反應(yīng)能放出氣體約（290*0.79*22.4/32）*2=320.74m3，而反應(yīng)釜的容積為3m3，加上反應(yīng)本身能產(chǎn)生大量的熱量，完全有可能導(dǎo)致反應(yīng)釜爆炸，考慮有未反應(yīng)的甲醇在爆炸發(fā)生后快速擴散到車間空間，而發(fā)生空間爆炸并燃燒，這點與現(xiàn)場情況相符。
   爆炸時，反應(yīng)釜上2塊防爆膜已爆破，沖出的物料有可能進(jìn)入到應(yīng)急罐中。檢查應(yīng)急罐，發(fā)現(xiàn)有殘液。如甲醇進(jìn)入和釜內(nèi)物料發(fā)生反應(yīng)，這些殘液中一定有反應(yīng)的特征物CH3CL或未能反應(yīng)的甲醇。基于此，對殘液進(jìn)行分析檢測，發(fā)現(xiàn)有甲醇，含量為28.6mg/L。正常情況下，氯化成鹽試劑中不應(yīng)含有甲醇。因此，可以認(rèn)定甲醇高位槽內(nèi)剩余的甲醇，進(jìn)入到釜內(nèi)。
   3月30日下午進(jìn)行了一次模擬試驗，采用實驗室合成的500g氯化成鹽試劑和50ml甲醇，總體反應(yīng)量為實際生產(chǎn)的二千分之一，甲醇加入后，瞬間產(chǎn)生大量酸霧，并釋放出大量氣體，玻璃瓶中物料溫度急劇上升至沸騰。
   通過以上綜合分析，專家組認(rèn)為，導(dǎo)致此次爆炸事故的直接原因是甲醇進(jìn)入釜內(nèi)與物料劇烈反應(yīng)導(dǎo)致爆炸。

六、反思與建議

（一）事故反思
   1、反應(yīng)工藝及工藝流程設(shè)計存在缺陷。甲醇與反應(yīng)物存在劇烈反應(yīng)，選擇甲醇作為反應(yīng)釜清洗試劑存在較大風(fēng)險，一旦誤操作將甲醇加入到氯化成鹽試劑中將引起劇烈的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致超壓爆炸。DMF管線、甲醇管線毗鄰并聯(lián)設(shè)計存在安全隱患，操作時工人易誤操作。
   2、該生產(chǎn)工藝屬于國家安監(jiān)總局頒布的首批重點監(jiān)管的15種危險化工工藝的氯化工藝，裝置自動化水平低，生產(chǎn)裝置本質(zhì)化安全水平低。
（二）建議措施
   1、對工藝過程及生產(chǎn)裝置進(jìn)行全面的安全性評估，建議對生產(chǎn)裝置進(jìn)行“危險與可操作性分析”（HAZOP），對工藝過程關(guān)鍵因素及環(huán)節(jié)進(jìn)行危險性分析和識別，對工藝本身及工藝流程進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。建議選擇新的清洗劑替代甲醇，對工藝流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，降低人為誤操作引發(fā)事故的風(fēng)險。
   2、提高裝置的自動化控制水平，關(guān)鍵環(huán)節(jié)及操作過程設(shè)置聯(lián)鎖控制，減少人為誤操作引發(fā)事故。
   3、加強企業(yè)的安全管理，完善安全操作規(guī)程。加強對管理人員及操作人員安全教育和培訓(xùn)，認(rèn)清生產(chǎn)過程的主要危險因素和環(huán)節(jié)，提高直接作業(yè)人員風(fēng)險識別能力及自我安全保護(hù)意識。
   4、加強變更管理，當(dāng)生產(chǎn)工藝或工藝流程變更時，需要對生產(chǎn)裝置及操作過程進(jìn)行全面的安全性評估。
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