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化工安全生產重要性的案例

事故案例分析

(1)重慶天元化工總廠“4.16”氯氣爆炸事故

1)企業基本概況

重慶天原化工總廠始建於1939年,1956年公司合營為地方國有企業,是國內最早的氯堿企業之壹。隸屬於重慶化醫控股(集團)公司,擁有6萬噸/年燒堿的生產能力,生產的品種有燒堿、鹽酸、液氯、四氯化碳、三氯氫矽、三氯化鐵、氯乙酸、漂白粉、次氯酸鈉。現有在冊工人2112人,在崗人員1942人。2003年實現工業總產值19085萬元,銷售收入18722萬元。隨著主城區建設步伐的加快,該廠於2003年正式啟動環保整體搬遷工程。

2)事故經過

事故發生前的2004年4月15日白天,該廠處於正常生產狀態。15日17時40分,該廠氯氫分廠冷凍工段液化崗位接總廠調度令開啟1號氯冷凝器。18時20分,氯氣幹燥崗位發現氯氣泵壓力偏高,4號液氯儲罐液面管在化霜。當班操作工兩度對液化崗位進行巡查,未發現氯冷凝器有何異常,判斷4號貯罐液氯進口管可能堵塞,於是轉5號液氯貯罐(停4號貯罐)進行液化,其液面管不結霜。21時,當班人員巡查1號氯冷凝器和鹽水箱時,發現鹽水箱氯化鈣(CaCl2)鹽水大量減少,有氯氣從氨蒸發器鹽水箱泄出,從而判斷氯冷凝器已穿孔,約有4m3的氯化鈣鹽水進入了液氯系統。

發現氯冷凝器穿孔後,廠總調度室迅速采取1號氯冷凝器從系統中斷開,冷凍緊急停車等措施。並將1號氯冷凝器殼內氯化鈣鹽水通過鹽水泵進口倒排入鹽水箱。將1號氯冷凝器余氯和1號液氯氣分離器內液氯排入排汙罐。

15日23時30分,該廠采取措施,開啟液氯包裝尾氣泵抽取排汙罐內的氯氣到次氯酸鈉的漂白裝置。16日0時48分,正在抽氣過程中,排汙罐發生爆炸。1時33分,全廠停車。2時15分左右,排完鹽水後4小時的1號鹽水泵在靜止狀態下發生爆炸,泵體粉碎性炸壞。

險情發生後,該廠及時將氯冷凝器穿孔、氯氣泄漏事故報告了化醫集團,並向市安監局和市政府值班室作了報告。為了消除再次爆炸和氯氣大量泄漏的危險,重慶市16日上午啟動實施了包括排險搶險、疏散群眾在內的應急處置預案,16日9時成立了以壹名副市長為總指揮的重慶市化工總廠“4.16”事故現場搶險指揮部,在指揮部領導的下,立即成立了由市內外有關專家組成的專家組,為指揮部排險決策提供技術支撐。

經專家論證,認為排除險情的關鍵是盡量消耗氯氣,消除可能造成氯氣大量泄漏的危險。指揮部據此決定,采取自然減壓排排放氯氣方式,通過開啟三氯化鐵、漂白粉、次氯酸鈉3個耗氯生產裝置,在較短時間內減少危險源中的氯氣總量;然後用四氯化碳溶解罐內殘存的三氯化氮(NCl3);最後用氮氣將溶解三氯化氮的四氯化碳廢液壓出,以消除爆炸危險。10時左右該廠根據指揮部的決定開啟耗氯生產裝置。

16日17時30分,指揮部召開全體成員會議,研究下壹步處置方案和當晚群眾疏散問題。17時57分,專家組正向指揮部匯報情況,討論下壹步具體處置方案時,突然聽到連續兩聲爆響,液氯儲罐發生猛烈爆炸,會議被迫中斷。

據勘察,爆炸使5號、6號液氯儲罐罐體破裂解體並形成壹個長9m、寬4m、深2m的炸坑。以坑為中心,約200m的地面和建構築物上有散落的大量爆炸碎片,爆炸事故致使9名現場處置人員因公殉職,3人受傷。

事故調查組認為,天原“4.16”爆炸事故是該廠液氯生產過程中因氯冷凝器腐蝕穿孔,導致大量含有銨的氯化鈣鹽水直接進入液氯系統,生成了極具危險性的三氯化氮爆炸物。三氯化氮富集達到爆炸濃度和啟動事故氯處理裝置振動引爆了三氯化氮。

3)事故原因

①直接原因

A.設備腐蝕穿孔導致鹽水泄漏,是造成三氯化氮的形成和聚集的重要原因。根據重慶大學的技術鑒定和專家的分析,造成氯氣泄漏和鹽水流失的原因是氯冷凝器列管腐蝕穿孔。腐蝕穿孔的原因主要有5個方面:壹是氯氣、液氯、氯化鈣冷卻鹽水對氯冷凝器存在普遍的腐蝕作用;二是列管中的水分對碳鋼的腐蝕;三是列管外鹽水中由於離子電位差對管材發生電化學腐蝕和點腐蝕;四是列管與管板焊接處的應力腐蝕;五是使用時間已長達8年並未進行耐壓試驗,使腐蝕現象未能在明顯腐蝕和腐蝕穿孔前及時發現。

B.調查中還了解到,液氯生產過程中會副產極少量三氯化氮。但通過排汙罐定時排放,采用稀堿液吸收可以避免發生爆炸。但1992年和2004年1月,該液氯冷凍崗位的蒸發器系統曾發生泄漏,造成大量的銨進入鹽水,生成了含高濃度銨的氯化鈣鹽水(經抽取事故現場氯化鈣鹽水測定,鹽水中含有氨和銨離子的總量為17.64g/L)。由於1號氯冷凝器列管腐蝕穿孔,導致含高濃度銨的氯化鈣鹽水進入液氯系統,生成了約486千克(理論計算值)的三氯化氮爆炸物,為正常生產情況下的2600余倍。是16日淩晨排汙罐和鹽水泵相繼爆炸以及16日下午搶險過程中演變為爆炸事故的內在原因。

C.氯化氮富集達到爆炸濃度和啟動事故氯處理裝置造成振動,是引起三氯化氮爆炸的直接原因,經調查證實,該廠現場處理人員未經指揮部同意為加快氯氣處理的速度,在對三氯化氮富集爆炸危險性認識不足的情況下急於求成,判斷失誤,憑借以前的操作處理經驗,自行啟動了事故氯處理裝置,對4號、5號、6號液氯貯罐進行抽吸處理。在抽吸過程中,事故氯處理裝置水封處的三氯化氮因與空氣接觸而首先發生爆炸,爆炸形成的巨大能量通過管道傳遞到液氯儲罐內,攪動和振動了罐內的三氯化氮,導致5號、6號液氯儲罐內的三氯化氮爆炸。

②間接原因

A.壓力容器日常管理差。檢測檢驗不規範,設備更新投入不足。國家質量技術監督局《壓力容器安全技術監察規程》第117條明確規定:“壓力容器的使用單位,必須建立壓力容器技術檔案並由管理部門統壹保管”,但該廠設備技術檔案資料不全,近兩年無維修、保養、檢查記錄,壓力容器等設備管理混亂。《壓力容器安全技術監察規程》第132、第133條分別規定:“壓力容器投用後首次使用內外部檢查期間內,至少進行1次耐壓實驗”。但該廠和重慶化工節能計量壓力容器監測所沒有按該規定對壓力容器進行首檢和耐壓實驗,2002年2月進行復檢,2次檢驗都未提出耐壓實驗要求,也沒有做耐壓實驗。致使設備腐蝕現象未能在明顯腐蝕和腐蝕穿孔前及時發現,留下重大事故隱患。該廠設備陳舊老化現象十分普遍,壓力容器等設備腐蝕嚴重,設備更新投入不足。

B.生產責任制落實不到位,安全生產管理力量薄弱。2004年2月12日,重慶化醫控股(集團)公司與該廠簽訂安全生產責任書以後,該廠未按規定將目標責任分解到廠屬各單位和簽訂安全目標責任書,沒有將安全責任落實到基層和工作崗位,安全管理責任不到位。安全管理人員配備不合理,安全生產管理力量不足,重慶化醫控股(集團)公司分管領導和廠長等安全生產管理人員不熟悉化工行業的安全管理工作。

C.事故隱患督促檢查不力。重慶天原化工總廠對自身存在的事故隱患整改不力,特別是該廠“2.14”氯化氫泄漏事故後,引起市領導的高度重視,市委、市政府對領導對此做出了重要批示,為此,重慶化醫控股(集團)公司和該廠雖然采取了壹些措施,但是沒有從管理上查找事故的原因和總結教訓,在責任追究上采取以經濟處罰代替行政處分,因而沒有讓有關責任人員從中吸取事故的深刻教訓,整改措施不到位,督促檢查力度不夠,以至於在安全方面存在的問題沒有得到有效的整改。“2.14”事故後,本應增添鹽酸合成尾氣和四氯化碳尾氣餓監控系統,但直到“4.16”事故發生時仍未配備。

D.對三氯化氮爆炸的機理和條件研究不成熟,相關安全技術規定不完善。國家有關權威專家在《關於重慶天原化工總廠“4.16”事故原因分析報告的意見》中指出:“目前,國內對三氯化氮爆炸的機理、爆炸的條件缺乏相關的技術資料,對如何避免三氯化氮爆炸的相關技術標準尚不夠完善”,“因含高濃度的氯化鈣鹽水泄漏到液氯系統,導致爆炸的事故在我國尚屬首例”。這表明此次事故對三氯化氮的處理方面,的確存在很大的復雜性、不確定性和不可預見性。故這次事故是因為氯堿行業現有技術難以預測的、沒有先例的事故,人為因素不占主導作用。同時,全國氯堿行業尚無對氯化鈣鹽水中銨含量定期分析的規定,該廠氯化鈣鹽水10余年未更換和檢測,造成鹽水的銨不斷富集,為生成大量的三氯化氮創造了條件,並為爆炸的發生埋下重大的潛在隱患。

4)防止此類事故措施

根據以上對事故原因的分析,調查組認為“4.16”事故是壹起責任事故。重慶天原化工總廠“4.16”事故的發生,留下了深刻的、沈痛的教訓,對氯堿行業具有普遍的警示作用。

A.原化工總廠有關人員對氯冷凝器的運行狀況缺乏監控,有關人員對4月15日夜裏氯幹燥工段氯氣輸送泵出口壓力壹直偏高和液氯儲罐液面管不結霜的原因,缺乏及時準確的判斷,沒能在短時間內發現氯氣液化系統的異常情況,最終因氯冷凝器氯氣管滲漏擴大,使大量冷凍鹽水進入氯氣液化系統,這個教訓應該認真總結。有關企業引以為戒。

B.目前大多數氯堿企業均用液氨間接冷卻氯化鈣鹽水的傳統工藝生產,尚未對鹽水含鹽量引起足夠重視。有必要對冷凍鹽水中含銨量進行監控或添置自動報警裝置。

C.完善安全管理制度和各種操作規程並嚴格執行。加強設備管理,加快設備更新步伐,尤其要加強壓力容器與壓力管道的檢測和管理,杜絕泄漏。對在用的關鍵壓力容器,應增加安全附件設施和檢查、檢測頻率,減少設備缺陷所造成的安全隱患。

D.進壹步研究國內有關氯堿企業關於三氯化氮的防治技術,減少原料鹽和水源中銨的濃度,采取相應措施減少三氯化氮在液氯生產過程中的富集。

E.盡量采用新型制冷劑取代液氨制冷的傳統工藝,提高液氯生產的本質安全水平。

F.從技術上進行探索,盡快形成壹個安全、成熟、可靠的預防和處理三氯化氮的應急預案和方法,並在氯堿行業推廣。

G.加緊對三氯化氮的深入研究,完全弄清其物理和化學性質、爆炸機理,是整個氯堿行業對三氯化氮有更充分的認識。

H.加快城市主城區化工生產企業,特別是重大危險源和汙染源企業的搬遷步伐,減少化工安全事故對社會的危害及其負面影響。