一起臭氧化反應(yīng)爆炸事故

關(guān)松健　孫海祿

2008年3月的一天，凌晨3點鐘，我正在值夜班，剛從車間出來，忽然聽到一聲沉悶的巨響，緊接著又有連續(xù)幾聲悶響。再看時，發(fā)現(xiàn)車間上空已經(jīng)升起了黃白色的煙霧，空氣中彌漫著難聞的刺鼻氣味，幾個工人從車間跑出來說：“臭氧化中試罐爆炸了！”我急忙組織從車間撤離出來的工人穿戴好防護(hù)用品，向上級匯報后，拿上滅火器準(zhǔn)備進(jìn)入車間滅火。

沖進(jìn)車間，大家才發(fā)現(xiàn)，臭氧化中試罐的機(jī)械密封上面已經(jīng)冒起了火苗，車間頂棚也被爆炸震出了幾個大洞。經(jīng)過半小時的努力撲救，大火終于被撲滅，但整個車間已經(jīng)變得非常狼狽，臭氧化中試罐罐體裂開一條長約20 cm的口子，周圍反應(yīng)罐的保溫層全部燒黑。所幸此次事故沒有造成人員傷亡。

事故原因分析

在這起事故發(fā)生后，廠里組織相關(guān)技術(shù)人員對事故進(jìn)行了分析。發(fā)生事故的地點是制藥車間，當(dāng)時正在進(jìn)行產(chǎn)品正式投產(chǎn)前的試驗生產(chǎn)，由于藥品量不大，所以設(shè)備上也是能簡則簡，能省則省，忽視了臭氧化反應(yīng)的特殊性，造成了事故的發(fā)生。

臭氧的化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，在空氣或水中會慢慢分解成氧氣，由于分解時釋放出大量熱量，故當(dāng)氧氣含量在25%以上時，很容易發(fā)生爆炸。另外，臭氧系統(tǒng)中存在大量的氧氣，氧氣又是一種極其活躍的助燃劑。公司在投產(chǎn)前未能充分意識到這些問題，使得工藝設(shè)計、設(shè)備選用上存在一定缺陷。

在設(shè)計工藝方面，首先是尾氣排放方式上有缺陷。臭氧的密度為2.14 g/L，比空氣的密度大，公司在生產(chǎn)過程中雖然設(shè)置了尾氣吸收裝置，但未設(shè)引風(fēng)設(shè)施，導(dǎo)致反應(yīng)后期臭氧在反應(yīng)罐內(nèi)密集。此外，公司對于反應(yīng)終點的監(jiān)測不夠。在實驗室，臭氧化反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)液會因為臭氧過量而顯藍(lán)色。所以，在試運行的階段，公司也把此作為了反應(yīng)終點判定的依據(jù)?？墒沁M(jìn)入中試階段，在反應(yīng)罐中進(jìn)行，通過視鏡很難觀測罐內(nèi)物料顏色的變化。

在設(shè)備選用方面，主要有5個方面漏洞。首先是設(shè)備材質(zhì)選用不當(dāng)。臭氧為強(qiáng)氧化劑，除金、鉑、不銹鋼外，幾乎對所有金屬都有腐蝕作用?；谶@一點，生產(chǎn)上常使用不銹鋼，來制造臭氧發(fā)生設(shè)備和與臭氧直接接觸的部件。臭氧對非金屬材料也具有強(qiáng)烈的腐蝕作用，即使相當(dāng)穩(wěn)定的聚氯乙烯塑料濾板等，在臭氧加注設(shè)備中使用不久，便會出見疏松、開裂和穿孔的現(xiàn)象。因此，在臭氧發(fā)生設(shè)備和計量設(shè)備中，不能用普通橡膠作密封材料，必須采用耐腐蝕能力強(qiáng)的硅橡膠或添加了耐腐劑的耐腐橡膠等。這次事故后，公司對設(shè)備做了檢查，發(fā)現(xiàn)視鏡處的墊圈材質(zhì)不符合要求，橡膠墊圈已被嚴(yán)重腐蝕。據(jù)工人說，反應(yīng)中已有氣體從視鏡處冒出。

其次是中試罐安裝完畢，設(shè)備管道清理不夠徹底。臭氧反應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)備和管道所接觸的介質(zhì)是空氣、氧氣和臭氧，屬于要求較高的工業(yè)管道、設(shè)備，在生產(chǎn)運行中要求不能有任何泄漏，也不能含有任何顆粒、纖維、油脂。在安裝過程中，管道內(nèi)所有污物必須全部清除。否則任何細(xì)小顆粒在高速氣流帶動下，與管壁摩擦所產(chǎn)生的能量，都足以點燃管內(nèi)的油脂殘留物，導(dǎo)致管道爆炸。

第三是未設(shè)計過濾裝置和防靜電裝置。由于臭氧化學(xué)性質(zhì)的不穩(wěn)定性，極容易因摩擦或靜電產(chǎn)生爆炸。公司的設(shè)備中卻未設(shè)置過濾裝置和防靜電裝置，這樣很可能因料液中帶入鐵渣滓等雜質(zhì)而產(chǎn)生摩擦引起爆炸。

第四是氣體管路設(shè)計不合理。臭氧輸入管路中，用一根管插入反應(yīng)液，未設(shè)氣體分布器，這樣很容易引起管路堵塞而發(fā)生安全事故。臭氧尾氣管路內(nèi)徑過小，很容易導(dǎo)致尾氣排放不及時，造成臭氧密集而發(fā)生事故。

第五是防爆閥選用不合適，該中試罐防爆閥是從其他罐上拆下的，防爆膜過厚，起爆壓力過高，不能適應(yīng)該反應(yīng)的需要。

預(yù)防措施

事故發(fā)生后，公司組織了全員安全培訓(xùn)，并將此項工作長期持續(xù)不斷地開展下去，讓廣大職工時時刻刻繃緊安全弦。

在優(yōu)化工藝方面，公司首先在尾氣排放口加設(shè)了引風(fēng)裝置，及時排出尾氣，避免臭氧與空氣接觸的同時，還能及時排出過量的臭氧。其次是增設(shè)了其他反應(yīng)終點判定方法，使反應(yīng)終點能夠及時準(zhǔn)確的被判定；在罐外加設(shè)取樣器，可以更好地觀測料液顏色的變化及取樣檢測。第三是為臭氧系統(tǒng)配備完善的檢測系統(tǒng)。在臭氧管道入口加設(shè)了烴類檢測儀，一旦有油污進(jìn)入，立即阻斷臭氧輸入；增設(shè)了臭氧濃度檢測儀檢測臭氧濃度，包括發(fā)生器出氣中臭氧重量百分比濃度、臭氧反應(yīng)罐和尾氣的環(huán)境監(jiān)測濃度，隨時監(jiān)測臭氧濃度，避免因臭氧密集而發(fā)生爆炸事故；檢測壓力，包括進(jìn)氣壓力、發(fā)生器壓力、尾氣壓力、冷卻水壓力、加壓泵壓力、水射器前后壓力、反應(yīng)罐罐內(nèi)壓力等，避免因管路堵塞或冷卻水壓力不足引起的事故；檢測溫度，包括臭氧發(fā)生器的進(jìn)氣溫度、冷卻水的進(jìn)出水溫度和罐內(nèi)反應(yīng)液的溫度，避免因溫度過高造成臭氧及臭氧化物急劇分解引發(fā)安全事故；增設(shè)了檢測流量，包括進(jìn)氣量、臭氧流量、氮氣吹掃流量等。第四是明確了設(shè)備清洗吹掃規(guī)程，規(guī)定每次反應(yīng)完畢，都要用甲醇徹底清洗反應(yīng)罐及其內(nèi)部管路，并且用氮氣吹掃管路并烘干。

在設(shè)備改進(jìn)方面，公司首先對臭氧管道及其連接設(shè)備的材質(zhì)進(jìn)行了檢查，更換了所有不符合要求的部件及墊圈；對所有的設(shè)備管道進(jìn)行了徹底清洗吹掃，清理了體系內(nèi)所有可能引起事故的雜質(zhì)并重新進(jìn)行了加壓實驗和密封性實驗；對反應(yīng)罐及連接法蘭做了防靜電處理，避免因靜電引起事故發(fā)生；在反應(yīng)液進(jìn)入臭氧化反應(yīng)罐時加設(shè)了過濾器，避免金屬、沙粒塵土、纖維等雜質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)體系；加粗了尾氣排放管路，并在排放出口增設(shè)了引風(fēng)裝置。增設(shè)了氣體分布器，使臭氧能夠均勻曝氣，既改善了反應(yīng)，又避免了管路堵塞情況的發(fā)生；據(jù)該單元反應(yīng)要求，更換了防爆閥。

此外，公司還對臭氧使用環(huán)境及氧氣源的使用做了嚴(yán)格規(guī)定。臭氧發(fā)生器及臭氧化工序周圍嚴(yán)禁放置易燃易爆物品，臭氧化期間明令禁止動火；車間內(nèi)保持良好的通風(fēng)和濕度；氧氣瓶使用或存儲過程中嚴(yán)禁撞擊和日曬；氧氣瓶中的氧氣不能全部用完，必須留有剩余壓力，嚴(yán)防倒灌引起爆炸；嚴(yán)禁用沾染油類的手和工具操作氣瓶；開啟瓶閥和減壓閥時，人要站在側(cè)面，開啟的速度要緩慢，防止有機(jī)材料零件溫度過高或氣流過快產(chǎn)生靜電火花，造成火災(zāi)；冬季氣瓶的減壓器和管系發(fā)生凍結(jié)時，嚴(yán)禁用火烘烤或使用鐵器一類的東西猛擊氣瓶，更不能猛擰減壓表的調(diào)節(jié)螺絲，以防止氧氣突然大量沖出，造成事故；氣瓶附件有損害時應(yīng)及時送檢，禁止“帶病作業(yè)”。

編輯 韓 穎endprint