一起閃燃事故案例分析

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(chē)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(guò)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(guò)程，工藝人員操作中的不足，實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全生產(chǎn)。

事故經(jīng)過(guò)

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(lái)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)始迅速上漲，當(dāng)班人員迅速向粗蒸餾塔通入氮?dú)?，同時(shí)往塔頂注入自來(lái)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)猓撕鬁囟任从性偕?，整個(gè)溫度反復(fù)上升持續(xù)約40分鐘。

事故原因

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(guò)專(zhuān)業(yè)人員反復(fù)確認(rèn)，不存在儀表漏電及顯示問(wèn)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(wú)色、無(wú)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(guò)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(wú)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(lái)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。

事故總結(jié)

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(wú)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(kāi)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(wú)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(guò)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(lái)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)。