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一起闪燃事故案例分析

2021-02-19
来源:中国安全生产 作者:重庆市化工研究院 游激 张一军

 

      2020613日晚上1830分,重庆市化工研究院中试一车间乙二醇单烯丙基醚生产装置粗蒸馏工段发生一起闪燃事故。本次事故前后持续四十分钟,未造成人员,设备,物料损失,属未遂事故。根据事故“四不放过原则”查明此次闪燃事故可燃物、助燃物,点火源的组成,形成过程,工艺人员操作中的不足,实现本质安全生产。

 

事故经过

 

  2020613日晚上1830分粗蒸馏塔蒸馏结束放完釜液,用自来水清洗釜,反应釜冲洗5分钟左右,关上底阀准备注水泡洗反应釜,控制室人员发现粗蒸馏塔顶温快速上升,从156℃快速升到240℃,粗蒸馏塔中温是27.6℃,反应釜温度28.6℃,此时粗蒸馏塔出料口处发现有白色烟雾冒出。

  当班人员立即打开反应釜底阀将釜内洗釜水放出,同时塔顶水一直处于全开状态,水从塔顶流到反应釜。此时,观察粗蒸馏塔顶温开始下降,当班人员巡查装置时发现粗蒸馏塔出料口温度较高、手不能触碰,未发现装置有泄漏现象。粗蒸馏塔顶部进水处,测温点温度较高,手均不能触碰,未发现塔顶及法兰拉连接处有泄漏现象,粗蒸馏塔顶温是146℃,粗蒸馏塔中温27.6℃,反应釜温度28.6℃。

  粗蒸馏塔顶部温度稳定两到三分钟后又开始迅速上涨,当班人员迅速向粗蒸馏塔通入氮气,同时往塔顶注入自来水,塔顶温显示为167℃,中温仍然是27.6℃,反应釜温度仍然是28.6℃。粗蒸馏塔通入氮气后温度快速下降,当温度降至100℃以下时停止通入氮气,此后温度未有再升,整个温度反复上升持续约40分钟。

 


接地电阻值分布图

事故原因

 

  1. 闪燃的确定

  根据事故发生时现象:粗蒸馏塔顶温温度从156℃快速升到240℃。出料口有白色烟雾冒出。冷凝器及出料口温度高。粗蒸馏塔顶温仪表及接线经过专业人员反复确认,不存在仪表漏电及显示问题。出料口取样存在有机物燃烧后大量碳化颗粒。

  2. 闪燃物质的组成及物理化学性质

  乙二醇:14.8%,乙二醇单烯丙基醚:6%,水:79.2%,氯丙烯:0%

  乙二醇物理化学性质:分子式 C2H6O2HOCH2CH20H;分子量 62.07;熔点 -13.2℃,沸点197.5℃;外观与性状无色、无臭、有甜味、粘稠液体;蒸汽压 6.21kPa/20℃;闪点110℃。

乙二醇单烯丙基醚物理化学性质:沸点:159℃;闪点:66 。  

3. 空气

  蒸馏结束降温后反应釜温度为28.6℃,粗蒸馏塔中温为27.6℃,反应釜与粗蒸馏塔底中部降温过程中,设备内体积收缩,形成压力差,致使出料口的空气逆流进入到粗蒸馏塔顶温测温处附近。

  粗蒸馏塔顶温156℃,温度在乙二醇,乙二醇单烯丙基醚闪点之上。

  4. 粗蒸馏工段闪燃处电阻值分布

  防止静电有关国家标准及行业标准:

  GB 12158-2006《防止静电事故通用导则》条款6.1.2使静电荷尽快地消散。

  GB/T20801.4-2006《压力管道规范-工业管道-4部分》:制作与安装条款10 .12.1有静电接地要求的管道,各段间应导电良好。每对法兰或螺纹接头间电阻值大于0.03Ω时,应设导线跨接。

  SY5984-2014《石油设备防静电标准》 条款5.3 输油管道在进出站处、与其他有爆炸危险场所的边界处、管道分岔处以及无分支直管道每隔200m300m处,均应设有防静电和防感应雷接地装置,接地电阻小于10Ω。

  5. 针对冷凝器封头对地电阻值=5.55Ω偏高,再进行法兰连接处电阻测定电阻值=0.08Ω。

  6. 闪燃部位的确定

  粗蒸馏塔顶温有156℃,运行温度均在乙二醇,乙二醇单烯丙基醚闪点之上。

  冷凝器有偏向顶温测温点处10度的角度,空气回流到冷凝器后会自然流向冷凝器封头及顶温测温点。

  闪燃发生时反应釜的温度28.6℃,粗蒸馏塔中温27.6℃,只有塔顶温从156℃异常升高到256℃。闪燃位置电阻分布位置几乎重合,从电阻分布位置来看,冷凝器封头法兰连接电阻=0.08Ω明显高于国家标准值0.03Ω。

根据综合条件判断闪燃点火源发生在紧邻粗蒸馏塔顶温测温点冷凝器封头未消散的静电。

 

事故总结

 

  1. 设备因素

  粗蒸馏塔顶冷凝器封头虽未发生气体泄漏,从接地电阻值测定发现冷凝器封头静电消散不佳。

  出料口处无防止空气倒吸的止回阀。

  2. 操作因素

  操作结束后塔内温度较高结束通氮,会导致冷缩负压,空气混入塔内形成可燃混合物。快速注水会导致气流快速流动与管壁摩擦形成静电。

  反应釜快速放水会导致与反应釜连接的塔内气流快速流动与管壁摩擦形成静电。打开反应釜放料底阀放水时,塔会形成新的压差,空气会再次混入反应塔内形成燃烧混合物发生二次闪燃。

  未确定闪燃完全停止时冒然进行设备巡查。当班人员不可能判断塔内混入的空气与可燃物的数量有多少,是否会发生二次闪燃,更大的闪燃后可能会引起塔内压力瞬间增大消散不了引起爆炸,造成不必要的人员损失。

  闪燃属蒸发气体的燃烧,用水降温浇灭闪燃气体无效。快速消灭闪燃的最佳方法是迅速向闪燃位置通入惰性气体,实施惰性保护。

  冷凝器封头与壳体紧密连接属整体设备,经过多年运行后封头与壳体还是会连接不畅,出现接地电阻值相差较多的现象。

  从电阻值测量来看,判断设备、管路静电跨接的安全性,需要参考多个国家、行业标准。

【责任编辑:cheng】