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從魯西化工“5•1”爆炸著(zhe)火事故,反思如何防控工藝技術變(biàn)更的風險

從魯西化工“5•1”爆炸著(zhe)火事故,反思如何防控工藝技術變(biàn)更的風險

  • 分類:行業新聞
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2023-12-09
  • 訪問量:0

【概要描述】

從魯西化工“5•1”爆炸著(zhe)火事故,反思如何防控工藝技術變(biàn)更的風險

【概要描述】

  • 分類:行業新聞
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  • 發布時間:2023-12-09
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詳情

2023年5月1日,魯西化工雙氧水新材料科技有限公司1号雙氧水裝置發生爆炸,造成10人死亡。經初步調查,事故的直接原因是:回收工作液時,将約4立方米濃度70%的雙氧水吸入2号配制釜,釜内可能存在雜質,造成雙氧水劇烈分解,導緻釜體超壓爆炸。而據瞭(le)解其深層(céng)次的原因是:2020年5月至2021年8月,企業實施瞭(le)升級改造項目,通過降膜蒸發器濃縮,從生産27.5%的雙氧水産品,逐步提升到可以生産50%、60%、70%濃度的雙氧水。而企業對濃度不同的雙氧水存在的分解爆炸的風險,尤其是生産70%的雙氧水存在的分解爆炸風險認識不足。

這是一起典型的對(duì)工藝技術變(biàn)更不重視而引發的事故。

企業通過工藝技術變(biàn)更,提高生産能力、生産效率,投入新工藝、新設備(bèi)、新産品,改變(biàn)原料、輔料,優化生産工藝和操作單元,提升自動化控制水平,降低“三廢”排放等。可以說,工藝技術變(biàn)更涉及到危化品企業生産過程的方方面面。

《化工過程安全管理導則》(AQ/T 3034-2022)重點強調瞭(le)以下幾個方面工藝技術變更,即:小試、中試和工業化試驗的工藝放大,生産能力、規模的改變,原輔料(包括助劑、添加劑、催化劑等)種類和成分比例的變化,工藝路線及操作條件的改變(如溫度、流量、壓力等工藝控制參數),工藝操作規程或操作方法的改變,工藝設備設計依據的改變,儀表控制系統(包括安全報警和聯鎖整定值)的改變,安全裝置及安全聯鎖的改變,産品及産品質量的改變,以及公用工程的水、電、氣、風的變更,還有其他與工藝相關的變更等。工藝技術變更涵蓋瞭(le)整個生産過程,其變更存在的風險也貫穿著(zhe)整個生産過程。魯西化工“5•1”爆炸著(zhe)火事故就是因産品及産品質量改變時的風險管控不到位而引發的事故。

筆(bǐ)者将結合因工藝變(biàn)更發生的典型事故,分析探讨如何防控工藝技術變(biàn)更的風險。

自主研發工藝放大過程或改變配方生産帶來的風險

自主研發工藝技術或改變配方進行生産,可能潛在的安全風險有以下幾個方面:
 
01
未開展工藝過程的反應機理研究,不瞭解副反應及中間生成物的危險特性,不清楚反應失控機理,不掌握反應失控的安全風險。
02
未開展反應熱力學研究,對工藝過程可能發生的化學反應方向、反應限度、反應熱效應、爆炸能量等不掌握;未開展反應動力學研究,不掌握化學反應速率及其影響因素之間的定量關系。
03
實驗室首次開發的工藝技術,沒有完備的小試、中試、工業化試驗基礎研究支撐,無安全可靠性研究論證,無法證明其技術的安全可靠性。
04
原料、輔料的選用沒有經過優選和考慮,沒有熱風險數據,沒有危險性、危害性等相關安全生産信息數據。
05
工藝控制指标不全面,工藝控制指标的確定無理論計算或實驗數據支持。
06
對緊急狀态下的應急排放、洩壓洩爆、控制措施等未進行研究。

典型案例1

2017年6月9日,浙江某化工股份有限公司在農藥新産品中試過程中發生一起爆炸事故,造成3人死亡、1人受傷。

事故發生的主要原因是:在未經全面論證和風險分析、不具備中試安全生産條件的情況下,在500ml規模小試的基礎上直接放大10000倍進行試驗,在進行中間體[1,4,5]氧二氮雜庚烷脫溶作業後期物料濃縮時,由於(yú)加熱方式不合理、測溫設施無法檢測釜内液體的真實溫度等原因,使濃縮的[1,4,5]氧二氮雜庚烷溫度過高發生劇烈熱分解,導緻設備内壓力驟升並(bìng)發生爆炸。

事故深層(céng)次原因是:擅自改造在役生産裝置用作中試試驗,對中間體[1,4,5]氧二氮雜庚烷脫溶濃縮後極不穩定、75.63℃就開始分解、熱穩定性極差的風險不瞭(le)解。

典型案例2

2013年6月24日,上海某化工有限公司發(fā)生爆燃事故,造成2人死亡、4人重傷(shāng)。

事故直接原因是:企業組織生産新型SN抗靜電劑産品,而新型SN抗靜電劑生産與原有SN抗靜電劑的區别在於採用TCEP替換瞭(le)異丙醇,而TCEP不能像異丙醇那樣與硝酸反應生成相對安全的物質,導緻濃硝酸過剩並(bìng)直接與環氧乙烷發生反應而緻爆燃。

事故深層(céng)次原因是:改變(biàn)原有配方,未經小試、中試、工業化試驗,未全面啓用自動化控制系統,在未修訂生産工藝操作規程的情況下組織生産,導緻生産過程中化學反應失控,反應釜内壓急劇升高,最終反應釜爆裂,引起爆炸燃燒。

風險防控建議

01
採用自主研發技術首次實施工業化生産或採用新配方生産時,應按照要求開展反應安全風險評估,並對原輔料、中間産品、副産品、産品等開展熱穩定性測試。
02
自主研發技術必須在小試、中試、工業化試驗的基礎上逐步放大到工業化生産;投入工業化試驗前應完成反應熱力學、動力學、工藝過程的反應機理、反應失控機理等基礎研究工作。
03
工業化試驗階段必須進行危險與可操作性分析以及安全儀表完整性評估,經過工藝危險性分析之後方能開展工程設計。
04
不得在已建成的生産裝置上開展新工藝的中試和工業化試驗,嚴禁改變配方在現有生産裝置上生産新的産品;嚴禁未經許可採用工業化試驗裝置代替工業化生産裝置。

生産能力、規模變更的風險

企業盲目通過挖潛提高裝置的産能,或降低生産負荷,如果沒有經過設計,沒有經過系統的評估,就會發生不可預見的風險。
01
如果僅是通過增大反應速率來增加産能,反應會加劇,放熱量增加,反應失控風險也會增加,如在聚合反應中産生爆聚;如果通過減少反應釜停留時間來增大産能,會導緻反應不完全,在物料排入後續工序時反應仍在進行,可能對後續工序的安全操作帶來風險,甚至引發火災、爆炸事故。
02
産能降低可能造成物料在反應器停留時間增加,反應器返混增大,副産物産量會增加。對於某些性質不穩定的物料,可能會進一步分解,有可能形成有腐蝕性的副産物,造成設備管線洩漏。
03
如果生産能力增加,導緻尾氣量增加,吸收不及時或吸收不完全,尾氣可能形成爆炸性混合物。
04
提升反應操作單元的生産能力,配套的上下遊操作單元難以滿足要求,風險增大。

典型案例3

2014年7月1日,甯夏某科技股份有限公司啶蟲脒生産(chǎn)車(chē)間N-(6-氯-3-吡啶甲基)甲胺貯罐發生爆炸,造成4人死亡、1人受傷。

事故深層(céng)次原因是:該公司将引至某企業生産(chǎn)規模爲100t/a的啶蟲脒生産(chǎn)線,直接放大至1000t/a,在當時其規模爲國内首創,研究機構、設計單位及企業都沒有大規模生産(chǎn)的經驗與相關的安全生産(chǎn)信息。

風險防控建議

01
對關鍵生産設備的生産能力,尤其是配套的上下遊操作單元,進行全方位評估,評估生産能力與安全設施能否滿足要求,至少包括設計能力、選用材質,以及自動化控制系統、安全聯鎖、洩壓釋放系統、冷卻系統、緊急停車系統等,重新編制安全設施專篇,重新開展設計。
02
重新開展反應安全風險評估,評估産能、規模變化後,反應是否會加劇,放熱量是否增加,物料熱穩定性是否滿足要求,副産物、雜質等是否會發生變化,上下遊各操作單元停留時間風險是否增大等。
03
評估是否産生某些性質不穩定的物料會進一步分解,形成有腐蝕性、有毒有害、易燃易爆的副産物,造成設備管線腐蝕,造成洩漏後中毒、爆燃風險加劇等。
04
評估公用工程尤其是尾氣處理系統,能否滿足要求,防止因生産能力增加,導緻尾氣量增加,造成吸收不及時或吸收不完全。

原輔料(包括助劑、添加劑、催化劑等)種類和成分比例變化的風險

原輔材料(包括助劑、添加劑、催化劑等)的種類和成分變更後,如果不掌握危險化學品(包括原輔料、中間産物、産品及副産物等)的熱穩定性、生産工藝控制指标及其控制原理,仍然採用原有的工藝指标、安全管控措施,可能會造成反應熱量積累、反應失控,甚至引發火災、爆炸事故。

典型案例4:原料變更引發的事故

2012年2月28日,河北某化工有限公司發生重大爆炸事故,造成29人死亡、46人受傷。

事故直接原因是:1号反應釜底部保溫放料球閥的伴熱導熱油軟管連接處發生洩漏著(zhe)火後,當班人員處置不當,外部火源使反應釜底部溫度升高,局部熱量積聚,達到硝酸胍的爆燃點,造成釜内反應産(chǎn)物硝酸胍和未反應的硝酸铵急劇分解爆炸。

事故深層(céng)次原因是:企業随意變(biàn)更生産原料、工藝設施,擅自将原料由尿素變(biàn)更爲雙氰胺,擅自将導熱油加熱器出口溫度設定高限由215℃提高至255℃(硝酸胍的爆燃點爲270℃),擅自增設一台導熱油加熱器等。

典型案例5:助劑變更引發的事故

2010年7月16日,大連某儲運有限公司原油罐區輸油管道發生爆炸,原油大量洩漏流入附近海域,造成環境污染,並引起火災。事故造成1名作業人員輕傷、1名失蹤;在滅火過程中,1名消防戰士犧牲、1名受重傷。

造成事故的深層(céng)次原因是:将原油硫化氫脫除劑生産廠家由瑞士SGS公司改爲天津輝盛達公司,活性組分由有機胺類變(biàn)更爲雙氧水,但沒有辨識出高濃度的雙氧水與原油及鐵鏽等雜質接觸會發生放熱反應,緻使管内溫度升高。在溫度升高的情況下,形成“雙氧水分解-管内溫度、壓力升高-分解加快-管内溫度、壓力快速升高”的連續循環,引起輸油管道中雙氧水發生爆炸。

典型案例6:溶媒變更引發的事故

2019年6月26日,尉氏縣某生物科技有限公司天然車間發生一起燃爆事故,造成7人死亡、4人受傷。

事故直接原因是:工人在沒有開啓1号提取罐上部破真空閥門,同時也沒有開啓冷凝接收罐下部閥門的情況下,加熱罐内物料乙醇和紅棗進行棗子酊提取操作,緻使罐内超壓,放料蓋爆開,高溫乙醇液體從(cóng)罐内大量洩出被靜電(diàn)引燃。

事故深層次原因是:企業擅自把水提工藝(溶媒爲水)更改爲醇提工藝(溶媒爲乙醇),未分析出原設備(bèi)爲常壓設備(bèi)、控制櫃爲非防爆電氣、未設置乙醇上料專用設備(bèi)(乙醇罐、計量罐、專用的固定管道等)、採(cǎi)用下開蓋開放式卸料等缺陷與風險。

典型案例7:溶媒變更引發的事故

2020年12月19日,安達(dá)市某化工有限公司發(fā)生一起爆炸事故,造成3人死亡、4人受傷。

事故直接原因爲:在格雷車間噻吩乙醇生産準備階段,乳化液(甲苯和金屬鈉)制備過程中,由於(yú)操作人員違章操作,造成甲苯(沸點110.6℃)高位槽中低沸點物料噻吩(沸點84.2℃)和四氫呋喃(沸點66℃)竄入乳化釜,瞬間氣化,導緻乳化釜内壓力急劇升高。乳化釜内氣化物料從密封失效的人孔處高速噴出,摩擦産生靜電導緻瞬間閃爆,並(bìng)引發乳化釜燃爆。

事故深層(céng)次原因是:擅自将格雷車(chē)間乳化工藝的反應釜甲苯物料改爲精餾車(chē)間回收甲苯,未評估回收甲苯中低沸點物料噻吩和四氫呋喃的風險。

風險防控建議

應對變更後的原輔料,以及生産過程中可能産生的中間産品、副産品、尾氣等理化特性及熱穩定性進行鑒定或測試。對變更後的反應機理進行研究,並(bìng)及時識别和控制新産生的風險。如果涉及新增化學反應,需要重新進行反應安全風險評估,依據化學品的特性以及安全風險評估結果,進行相應的工藝路線、工藝流程及工藝條件變更,確(què)定風險管控措施。

工藝路線及操作條件的改變(如溫度、流量、壓力等工藝控制參數)

工藝路線、工藝流程變更,如溫度、壓力、液位、物料流量及投料比例、攪拌速率等工藝條件變更後,反應速率、反應熱效應等發生變化,可能引發反應、放熱失控,産生具有爆炸危險性、易分解或具有腐蝕性的副産物,冷卻系統能力不夠,尾氣處理系統失控,配套的公用工程達不到保障等。另外,工藝變更後,原有報警、聯鎖值與變更後的工藝不适配,未及時更改,無法發揮報警、聯鎖的安全控制作用,可能因工藝參數控制不當或設備運行狀态出現異常未及時發現,造成反應熱積累,進而導緻裝置失控,引發火災、爆炸事故。

典型案例8

2014年7月1日,甯夏某科技股份有限公司啶蟲脒生産(chǎn)車(chē)間N-(6-氯-3-吡啶甲基)甲胺貯罐發生爆炸,造成4人死亡、1人受傷。

事故的深層次原因還有:一是儲存方式的變更,其中間體N-(6-氯-3-吡啶甲基)甲胺貯存由原塑料桶(200L)常溫固态(凝固點爲37℃左右)保存,改爲不鏽鋼貯罐(5300L)保溫(依據經驗盤管通70℃熱水)液态保存;二是操作方式的變更,由人工定量灌裝、自然冷卻搬運、儲存、溶化、抽料到合成釜,改爲流水線自動輸送到合成釜。改進後,雖然減少瞭人工操作,改善瞭作業現場環境質量,保護瞭員工健康,但是,由於貯罐内的N-(6-氯-3-吡啶甲基)甲胺處於長時間保溫狀态,發生瞭縮聚反應,産生的大量熱量和氣體不能得到及時排出,導緻容器增壓發生爆炸。

典型案例9

2017年1月3日,浙江某醫藥化工有限公司C4車(chē)間發(fā)生爆炸燃燒事故,造成3人死亡。

事故直接原因是:上一班員工在崗位上瞌睡,錯過瞭(le)投料時間(本應在晚上11時左右投料,而事故前卻在淩晨4時左右投料),下一班工員因甲苯未蒸出,未分析原因便擅自加大蒸汽開量且違規使用蒸汽旁路通道,緻釜内溫度不斷上升,超過反應産(chǎn)物(含乳清酸)分解溫度105°C,最終導緻反應釜超壓爆炸。

事故深層(céng)次原因是:DDH技改項目設計時将環合反應加熱方式改爲蒸汽加熱,未掌握環合反應産(chǎn)物溫度達到105°C會劇烈分解,當加大蒸汽開量時,緻反應釜内物料分解,壓力急劇上升。

風險防控建議

01
應重新進行反應安全風險評估,按照風險評估結果,對設備、管道、安全附件、尾氣系統等進行分析,對不滿足變更後的工藝條件需求的,應進行設計變更;並有針對性地對緊急切斷進料、緊急降溫、緊急終止反應和安全洩放處理設施實施改造。
02
依據評估結果以及反應熱力學、動力學等研究結果,開展HAZOP分析,針對工藝安全控制要求,對溫度、壓力、流量、攪拌速率、反應速率等重點參數實施監控;調整報警值、聯鎖值,必要時修改聯鎖控制邏輯、調整聯鎖控制參數;並根據風險分析結果,設置緊急停車系統。
03
根據過程危險分析、功能安全評估,重新確定安全儀表功能和安全完整性等級,判斷是否需要變更安全儀表系統的設計。

安全裝置及安全聯鎖改變的風險

近年來,筆者在企業檢查時常發現企業未按設計要求設置自動化聯鎖或安全聯鎖,或聯鎖回路未投用,使用手動控制或採用現場旁路閥進行操作。而這樣的操作,易引起工藝指标異常波動,如反應失控、溫度壓力失控,緻超液位溢出擴散、超壓發生爆炸、超溫引發熱分解等,甚至由於操作失誤而引發生産安全事故。

典型案例10

2022年3月19日,甯波某化工有限公司烷氧胺車(chē)間發(fā)生爆燃事故。

事故直接原因是:烷氧胺車(chē)間烷氧胺鹽酸鹽水溶液減壓濃縮工序長(zhǎng)時間超溫運行未及時有效處置,釜内烷氧胺鹽酸鹽部分分解,導緻釜内壓力、溫度明顯升高,物料進一步加劇分解,遇點火源引發空間爆燃。

事故深層次的原因是:在烷氧胺車間重整建設期間項目管理混亂,未按設計要求落實在異常狀态下的45個聯鎖,而是擅自變(biàn)更爲24個聯鎖,造成壓力、溫度超指标等異常工況時,聯鎖不能滿足要求,未實現緊急停車並(bìng)緊急冷卻。另外,在項目驗收時走過場,未及時評估出聯鎖不能滿足要求的缺陷。

風險防控建議

企業應嚴格按照設計要求,按照P&ID圖的控制方案,設置生産(chǎn)過程的控制方式與安全聯鎖,嚴禁随意簡化控制系統、減少聯鎖回路。要加強建設項目的試生産(chǎn)方案評審、驗收安全評估,確(què)保安全裝置及安全聯鎖的建設與設計一緻。

(來源: 中國(guó)化學品安全協會(huì),如有侵權請聯系删除)

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