3 21尿素合成塔爆炸事故调查报告

“3 21”尿素合成塔爆炸事故调查报告
2005年3月21日21时20分左右，平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司发生尿素合成塔爆炸事故。

本次事故共造成4人死亡，32人受伤，截至3月28日直接经济损失约780万元。

3月22日济南市人民政府成立了由济南市安监局牵头，市质监局、监察局、总工会、公安局、平阴县人民政府等部门参加的平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司“321”尿素合成塔爆炸事故调查组，并邀请山东省安泰化工压力容器检验中心、济南石油化工设计院和明水化肥厂等单位有关专家参与事故调查。

事故发生经过
2005年3月21日，中班接班后生产稳定，合成氨生产能力17.5机，尿素正常负荷0.75MPa。

21时20分左右，尿素合成塔突然发生爆炸并起火。

整个尿素车间主框架燃起大火，由十个筒节组成的尿塔塔体断为三段，由上而下第十节在原地与基础连接，第九节向西南方向打入框架二楼楼梯方向，第一节至八节整体向东北方向飞出约86m，落至造气车间前，将外管架上的部分蒸汽、软水、提氢等管道砸断，坠入地下七、八米深。

爆炸产生的强烈冲击波使尿素车间主框架遭到严重破坏，并且摧毁了生产厂区内的大部分门窗玻璃。

当班调度员在铜洗岗位听到爆炸声后，意识到发生了事故，启动应急救援预案，用对讲机向值班长下达了紧急停车指令。

并赶到大压缩机岗位，要求停压缩机时不准开近路和放空，防止发生意外事故。

在确认压缩机全部停机后，又通知总配电室电工拉闸停罗茨鼓风机。

此时，供气值班长汇报造气炉均已安全停炉，并封死了气柜进出口水封，断开尿素配电室的电源。

在全厂停车结束后，平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司领导组织人员到尿素车间主框架进行救援和灭火。

21时50分左右，尿素车间主框架火势得到控制。

22时左右，厂防化连协助消防队将大火彻底熄灭，由于平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司制订了事故应急救援预案，并在日常定期演练，事故发生时充分发挥应急救援预案的作用，避免了事故的扩大。

事故调查情况
1.现场勘查情况
爆炸使塔体断为三部分，第一部分是基座，沿第十筒节环焊缝上侧环向断裂，在原地与基础连接，基座严重变形向南偏西45。

方向倾斜与地面形成约80。

的夹角，混凝土破损钢筋裸露。

断口位于环焊缝上部，整个断口平齐，东北方向断面更为平坦，且多纵向裂口，该位置内数4层钢板为全平断口，全断面均能看到剪切方向向外的剪切唇，其中西南方向断口剪切较大，内衬不锈钢板外翻成喇叭型。

内衬表面焊缝及封头堆焊层为白亮色，内衬表面为棕褐色，托架检查未见明显减薄。

第二部分是第九个筒节，向南偏西45。

斜上方向飞出约12.5m，斜拍在厂西南的控制楼二楼，并反转纵向开裂，开裂面通过安装热电偶位置，除内衬板外的所有层板纵向断裂面的热电偶孔附近及以下区域皆为脆性平断口（总高度为80～100cm），且主断裂面附近可看到有大量纵向张口裂纹，纵向主断裂面的上半部分为韧性的斜断口，断口附近各层板上没有其他裂纹。

内衬表面为灰黑色，经擦拭可见金属本色。

第三部分是第八筒节以上部分，该部分重约100吨，整体向北偏东30埃?飞出?86m。

该部分断口断面主要部分位于环焊缝上侧。

整个断面以斜断口为主，断面向外张成喇叭形，外边向外卷曲。

断口东北方向部位断面外层主要位于环焊缝的下部，内层（不计内衬板）有三块钢板断于环焊缝的上部；由东北向西南方，断裂面逐渐由焊缝的下部过渡到环焊缝的上部，并最终在西南方向部位进入上一筒节母材且在母材中形成三角形的撕开口。

观察内衬表面为棕褐色，焊缝为白亮色，托架检查未见明显减薄。

爆炸后，第一部分和第三部分塔内焊在内衬上的筛板支架大都发生变形，变形方向全都指向断裂面。

塔内塔盘除最顶部第一层留在第三部分塔内顶部外，其它均飞出塔外。

2.工艺参数及记录情况
由于中国石化集团南京化学工业公司化工机械厂未向平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司提供R－1102尿素合成塔的《安装、使用、维护说明书》，也未对该塔的操作提出具体要求。

因此，衡量除温度、压力之外的工艺指标标准，只能参照原化工部化肥司1990年11月组织编写的《水溶液全循环法年产四万吨尿素装置生产技术规程（试行）》（化学工业出版社出版，以下简称《尿素技术规程》）。

由于事故现场经过火灾和灭火过程，有些当班记录已经损毁，因此这些工艺记录只能采用上一班或近期的记录作为参考。

（1）现场自动记录表和手动记录表记录工艺参数：
①温度：塔顶188℃2℃、塔底178℃1℃；压力：19.2～19.5MPa；温度和压力分别低于尿素合成塔的设计温度≤195℃和21.57MPa的设计压力；也符合《尿素技术规程》塔顶温度188℃和压力19.6MPa的指标要求。

②进尿素合成塔CO2气体纯度96.5～97%（V）；符合《尿素技术规程》≥95.7%（V）要求。

③进尿素合成塔CO2气体氧含量：0.7～0.8%（V）；略高于《尿素技术规程》0.4～0.6%的规定。

④脱盐水Cl－含量：一般3.5～5mg/L；Cl－基本控制在《尿素技术规程》≤5mg/L以内，核查了进
入2005年79天的1896个（每天24个数据）化验数据，其中1223个指标在≤5mg/L以内。

⑤尿素合成塔出口Ni含量0.085～0.09ppm；低于《尿素技术规程》规定的0.2ppm指标范围。

⑥原料气中H2S含量0mg/m3；低于《尿素技术规程》规定：10mg/m3。

（2）工艺参数分析：
①尿素合成塔的操作温度、压力、进塔的CO2纯度、原料气中H2S含量和尿素合成塔出口镍含量均在指标之内。

②进尿素合成塔的气体氧含量高于《尿素技术规程》标准约0.2个百分点。

通过对其他小氮肥厂的了解，大多数为了提高尿塔内筒的防腐能力而提高CO2气体的氧含量。

③脱盐水Cl－指标高于《尿素技术规程》≤5mg/L的规定，经核查其中大于5mg/L的分析数据占23.23%，大于6mg/L的数据占12.26%。

通过了解的现有技术资料，一般认为：Cl-不是低碳钢的敏感介质，只有在酸性环境下对低碳钢的应力腐蚀起到间接作用。

（3）其他方面：
①平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司尿素生产供气采用上海大隆厂的五段压缩机，该设备第五段采用无油润滑，各段注油量在设备说明书中未做明确规定。

排油水频率第三段每半小时一次，其余各段每1小时一次，记录明确、排油水频率合理，对防止或减少尿塔顶部产生油层有积极作用。

压缩机气缸注油采用13号机械油，闪点为215℃，实测222～230℃，在合成塔现有正常温度、压力下，不会出现自燃。

综合以上两点，基本可以排除因油层自燃而引发尿塔顶部聚积的爆炸性气体发生爆炸的可能性。

②尿素合成塔检漏蒸汽至事故发生前全部保持畅通，检漏蒸汽进出口氨含量之差在0.002%～0.007%之间，小于《尿素技术规程》中0.01%的指标。

证明在事故发生前，尿塔衬里无泄漏。

③查阅事故发生前三个月的《设备维修情况记录》，尿素合成塔压力调节及温度指示系统完好，仅有尿塔底部温度仪在2005年2月份检修一次，可以排除因压力调节系统失灵而引起超压的可能或因指示不准造成尿塔超温腐蚀的可能（缺3月12日～21日维修记录，有仪表保全巡检记录，无异常）。

④2004年尿素系统大修停开车方案符合《尿素技术规程》要求，但尿塔升温曲线记录在事故中损坏。

⑤平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司使用的液氨贮槽为1号、2号槽，容积分别为100m3，单1ff8墼市碜罡呷萘50吨。

事故发生时，1号槽库存量为35吨，2号槽为42吨。

因液相出口位于液氨贮槽底部，因此可以排除因库存低，贮槽气串入尿素系统引发尿素合成塔爆炸的可能性。

⑥检查脱碳操作记录：事故发生时闪蒸槽、脱碳塔液位均正常，可以排除变换气串入尿素系统引起尿塔爆炸的可能性。

⑦平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司对加氧量调节采用从二氧化碳压缩机一段进口加空气的方式补氧。

通过原料气分析记录及岗位巡检记录可以表明，事故发生时，原料气中氧含量正常。

⑧事故发生前，生产调度记录显示：16时35分因合成工段压缩机检修，由17.5机减量至13.5机；17时30分，加至15机；17时45分加满17.5机；19时35分锅炉除渣机坏，无减量记录。

尿素系统：17时减负荷至0.6MPa；18时加满0.75MPa。

尿素系统CO2机岗位加减量记录如下：16时1号机0.38MPa（CO2机一段出口压力，下同）、2号机0.37；17时1号机0.33、2号机0.32；18时1号机0.36、2号机0.36；19时1号机0.38、2号机0.37；20时1号机0.30、2号机0.32；17时1号机0.35、2号机0.35。

至事故发生，尿素系统负荷最大波动为17.3%。

因该型号CO2压缩机加减量采用控制进口压力和一回一阀门调节，进口压力基本保持不变。

因此，一段进口气量及氧含量基本保持不变，尿塔气相空间中混合气体进入爆炸范围的可能性极小（3月21日事故发生当日的尿素总控操作记录损坏）。

⑨尿素合成塔静电接地检测报告数据显示为0.5欧姆，接地电阻数据符合国家有关规定。

因此，尿素合成塔发生化学爆炸的激发能源不会是静电聚积。