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“4·15”重庆某化工厂氯气储罐连续爆炸泄漏事故案例分析

    2004午4月15日,位于重庆市江北区的重庆某化工厂氯冷凝器发生局部三氯化氮爆炸后,16日凌晨、16日下午液氯储罐连续发生爆炸,导致氯气泄漏,在整个事故中造成9人死亡和失踪,3人受伤,15万人紧急大转移。

    7.5.1事故概况

    该厂始建于1939年,1956年公私合营为地方国有企业,是国内最早的氯碱企业之一。现隶属于重庆化医控股(集团)公司,拥有年产6万吨烧碱的综合生产能力,常年生产品种有烧碱、盐酸、液氯、四氯化碳、三氯氢硅、三氯化铁、氯乙酸、漂白液、次氯酸钠,现有在册职工2112人,在岗人员19142人。2003年实现工业总产值19085万元,销售收入18722万元。随着主城区建设步伐的加快,该厂于2003年正式启动环保整体搬迁工程。

    事故发生前的2004年4月15日白天,该厂处于正常生产状态。15日17时40分,该厂氯氢分厂冷冻工段液化岗位接总厂调度令开启1#氯冷凝器。18时20分,氯气干燥岗位发现氯气泵压力偏高,4#液氯储罐液面管在化霜。当班操作工两度对液化岗位进行巡查。未发现氯冷凝器有何异常,判断4#液氯储罐进口管有可能堵塞,于是转5#液氯储罐(停4#储罐)进行液化,其液面管也不结霜。21时,当班人员巡查1#液氯冷凝器和盐水箱时,发现盐水箱向氯化钙吐(CaCl2)盐水大量减少,有氯气从氨蒸发器盐水箱泄出,从而判断氯冷凝器己穿孔,约有4m³的CaCl2盐水进入了液氯系统。

    发现氯冷凝器穿孔后,厂总调度室迅速采取1#氯冷凝器从系统中断开、冷冻紧急停车等措施,并将1#氯冷凝器内的CaCl2盐水通过盐水泵进口倒流排入盐水箱。将1#氯冷凝器余氯和1#氯液气分离器内的液氯排入排污罐。

    15日23时30分,该厂采取措施,开启液氯包装尾气泵抽取排污罐内的氯气到次氯酸钠和漂白液装置。16日零时48分,正在抽气过程中,排污罐发生爆炸。1时33分,全厂停车。2时15分左右,排完盐水后4小时的1#盐水泵在静止状态下发生爆炸,泵体粉碎性炸坏。

    险情发生后,该厂及时将氯冷凝器穿孔、氯气泄漏事故报告了化医基团,并向市安监局和市政府值班室作了报告。为了消除继续爆炸和大量氯气泄漏的危险,重庆市于16日上午启动实施了包括排危抢险、疏散群众在内的应急处置预案,16日9时成立了以一名副市长为指挥长的重庆天原化工总厂“4·15”事故现场抢险指挥部,在指挥部领导下,立即成立了由市内外有关专家组成的专家组,为指挥部排险决策提供技术支撑。

    经专家论证,认为排除险情的关键是尽量消耗氯气,消除可能造成大量氯气泄漏的危险。指挥部据此决定,采取在自然减压排氯方式,通过开启三氯化铁、漂白液、次氯酸钠3个耗氯生产装置,在较短时间内减少危险源的氯气总量;然后用四氯化铁溶解罐内残存的三氯化氮(NCl3);最后用氮气将溶解NCl3的四氯化碳废液压出,以消除爆炸危险。10时左右,该厂根据指挥部的决定开启耗氯生产装置。

    16日17时30分,指挥部召开全体成员会议。研究下一步处置方案和当晚群众的疏散问题。17时57分,当专家组正向指挥部汇报情况,讨论下一步具体处置方案时,突连续两声爆响,液氯储罐发生猛烈爆炸,会议被迫中断。

    据勘察,爆炸使5#、6#液氯储罐罐体破裂解体并形成一个长9m、宽4m、深2m的炸坑。以炸坑为中心,约200m半径的地面和建筑物上有散落的大量爆炸碎片,爆炸事故导致9名现场处理人员因公殉职,3人受伤。

    4月18日,重庆市动用了部队官兵和精良武器,从11时开始进入预定程序。部队组成了精锐小分队,使用了高射机枪、火箭炮和坦克。消防官兵也准备了够量、够压的水和碱液。11时35分,指挥部下达了射击命令。解放军驻渝某部先后用机枪、火箭炮、坦克对重庆天原化工总厂的2#罐、3#罐、8#罐3个罐进行了21次射击,其中火箭炮发射了10枚穿甲弹,坦克发射了9枚穿甲弹,炸毁了2个罐,最后一个液氯罐用人工放置24kg炸药将其炸毁,到18日17时35分,危险源和污染源被销毁。4月18日18时30分,紧急疏散的群众陆续同家过夜。

    爆炸事故发生后,引起党中央、国务院领导的高度重视,温家宝、黄菊、华建敏等领导同志对事故处理与善后工作作出重要指示,国家安监局副局长孙华山等领导亲临现场指导,并抽调北京、上海、自贡共8名专家到重庆指导抢险。这个过程一直持续到4月19日,在对所有液氯储罐与汽化器中的余氯和NCl3进行引爆、碱液浸泡处理后,才彻底消除了危险源。

    7.5.2事故原因分析

    事故调查组认为,“4·15”爆炸事故是该厂液氯生产过程中因氯冷凝器腐蚀穿孔,导致大量含有铵离子的CaCl2盐水直接进入液氯系统,生成了极具危险性的NCl3爆炸物。NCl3富集达到爆炸浓度和启动事故氯处理装置振动引爆了NCl3。

    7.5.2.1直接原因

    (1)设备腐蚀穿孔导致盐水泄漏,是造成NCl3形成和聚集的重要原因。根据重庆大学的技术鉴定和专家的分析,造成氯气泄漏和盐水流失的原因是氯冷凝器列管腐蚀穿孔。腐蚀穿孔的原因主要有五个方面:一是氯气、液氯、氯化钙冷却盐水对氯冷凝器具有普遍的腐蚀作用;二是列管内氯气中的水分对碳钢的腐蚀;三是列管外盐水中由于离子电位差对管材发生电化学腐蚀和点腐蚀;四是列管与管板焊接处的应力腐蚀;五是使用时间已长达8年并未进行耐压试验,使腐蚀现象未能在明显腐蚀和腐蚀穿孔前及时发现。

    调查中还了解到,液氯生产过程中会副产极少量NCl3,但通过排污罐定时排放,采用稀碱液吸收可以避免发生爆炸。但1999年和2004年1月,该液氯冷冻岗位的氯蒸发系统曾发生泄漏,造成大量的氨进入盐水,生成了含高浓度离子的NCl3盐水(经抽取事故现场NCl3盐水测定,盐水中含NH4+与NH3总量为17.64g/L)。由于1#氯冷凝器列管腐蚀穿孔,导致含高浓度铵离子的NCl3盐水进入液氯系统,生成了约486kg(理论计算值)的NCl3爆炸物,为正常生产情况下的2600余倍,是16日凌晨排污罐和盐水泵相继发生爆炸以及16日下午抢险过程中演变为爆炸事故的内在原因。

    (2)NCl3富集达到爆炸浓度和启动事故氯处理装置造成振动,是引起NCl3爆炸的直接原因。经调查证实,该厂现场理处人员未经指挥部同意,为加快氯气处理的速度,在对NCl3富集爆炸危险性认识不足的情况下,急于求成,判断失误,凭借以前的操作处理经验,自行启动了事故氯处理装置,对4#、5#、6#液氯储罐及1#、2#、3#汽化器进行抽吸处理。在抽吸过程中,事故氯处理装置水封处的NCl3因与空气接触和振动而首先发生爆炸,爆炸形成的巨大能量通过管道传递到液氯储罐内,搅动和振动了罐内的NCl3,导致5#、6#液氯堵罐内的NCl3爆炸。

    7.5.2.2间接原因

    (1)压力容器日常管理差。检测检验不规范,设备更新投入不足。①国家质量技术监督局《压力容器安全技术监察规程》(以下简称《容规》)第117条明确规定,“压力容器的使用单位,必须建立压力容器技术档案并由管理部门统一保管”,但该厂设备技术档案资料不齐全,近两年无维修、保养、检查记录,压力容器设备管理混乱。②《容规》第132条、133条分别规定:“压力容器投用后首次使用内外部检验期间内,至少进行一次耐压试验。”但该厂和重庆化工节能计量压力容器监测所没有按照该规定对压力容器进行首检和耐压试验。检测检验工作严重失误。发生事故的氯冷凝器在1996年3月投入使用后,一直到2001年1月才进行首检,2002午2月进行复检,两次检验都未提出耐压试验要求,也没有做耐压试验。致使设备腐蚀现象未能在明显腐蚀和腐蚀穿孔前及时发现,留下了重大事故隐患。③该厂设备陈旧老化现象十分普遍,压力容器等安全设备腐蚀严重,设备更新投入不足。

    (2)安全生产责任制落实不到位,安全生产管理力量薄弱。2004年2月12日,重庆化医控股(集团)公司与该厂签订安全生产责任书以后,该厂未按规定将目标责任分解到厂属各单位和签订安全目标责任书,没有将安全责任落实到基层和工作岗位,安全管理责任不到位。安全管理人员配备不合理,安全生产管理力量不足,重庆化医控股(集团)公司分管领导和该厂厂长等安全生产管理人员不熟悉化工行业的安全管理工作。

    (3)事故隐患督促检查不力。重庆天原化工总厂对自身存在的事故隐患整改不力,特别是该厂“2·14”氯化氢泄漏事故后,引起了市领导的高度重视,市委、市政府领导对此作出了重要批示。为此,重庆化医控股(集团)公司和该厂虽然采取了一些措施,但是没有认真从管理上查找事故的原因和总结教训,在责任追究上采取以经济处罚代替行政处分,因而没有让有关责任人员从中吸取事故的深刻教训,整改措施不到位、督促检查力度也不够,以至于在安全方面存在的问题没有得到有效整改。“2·14”事故后,本应增添盐酸合成尾气和四氯化碳尾气监控系统,但直到“4·15”事故发生时都未配备。

    (4)对NCl3爆炸的机理和条件研究不成熟,相关安全技术规定不完善。国内有关权威专家在《关于重庆天原化工总厂“4·15”事故原因分析报告的意见》中指出:“目前国内对NCl3爆炸的机理、爆炸的条件缺乏相关技术资料,对如何避免NCl3爆炸的相关安全技术标准尚不够完善”,“因含高浓度铵的CaCl2盐水泄漏到液氯系统,导致爆炸的事故在我国尚属首例”。这表明此次事故对NCl3的处理方面,确实存在很大程度的复杂性、不确定性和不可预见性。故这次事故因为在氯碱行业现有技术条件下难以预测、没有先例。人为因素不占主导作用。同时,全国氯碱行业尚无对CaCl2盐水中铵离子含量定期分析的规定,该厂CaCl2盐水十余年未更换和检测,造成盐水中的铵离子不断富集,为生成大量的NCl3创造了条件,并为爆炸的发生埋下了重大的潜在隐患。根据以上对事故原因的分析,调查组认为“4.15”事故是一起责任事故。

    7.5.3事故教训

    重庆“4·15”事故的发生,留下了深刻的、沉痛的教训,对氯碱行业具有普遍的警示作用。

    (1)该厂有关人员对氯冷凝器的运行状况缺乏监控,有关人员对4月15日夜里氯干燥工段氯气输送泵出口压力一直偏高和液氯储罐液面管不结霜的原因缺乏及时准确的判断,没能在短时间内发现氯气液化系统的异常情况,最终因氯冷凝器氯气管渗漏扩大,使大量冷冻盐水进入氯气液化系统,这个教训应该认真总结。有关氯碱企业应引以为戒。

    (2)目前大多数氯碱企业均沿用液氨间接冷却CaCl2盐水的传统工艺生产液氯,尚未对盐水含铵离子量引起足够重视。有必要对冷冻盐水中的含铵离子量进行监控或添置自动报警装置。

    (3)加强设备管理,加快设备更新步伐,尤其是要加强压力容器与压力管道的监测和管理,杜绝泄漏的产生。对在用的关键压力容器,应增加检查、监测频率,减少设备缺陷所造成的安全隐患。

    (4)进一步研究国内有关氯碱企业关于NCl3的防治技术,减少原料盐和水源中的铵离子形成NCl3后在液氯生产过程中富集的风险。

    (5)尽量采用新型制冷剂取代液氨的液氯生产传统工艺,提高液氯生产的本质安全水平。

    (6)从技术上进行探索,尽快形成一个安全、成熟、可靠的预防和处理NCl3的应急预案,并在氯碱行业推广。

    (7)加强对NCl3的深入研究,完全弄清其物化性质和爆炸机理,使整个氯碱行业对NCl3有更充分的认识。

    (8)加快城市主城区化工生产企业,特别是重大危险源和污染源企业的搬迁步伐,减少化工安全事故对社会的危害及其负面影响。


    

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