橡胶助剂反应釜爆炸事故的技术分析

橡胶助剂反应釜爆炸事故的技术分析

2002年4月22日22时左右，山西省原平市某化工企业发生一起反应釜爆炸事故，事故造成1人死亡、1人重伤、1人轻伤。爆炸冲击波将约200m2车间预制板屋顶几乎全部掀开，南墙窗户玻璃全部破碎，碎渣最远飞出约50m，反应釜上封头40条M20的螺栓全部拉断（脱），封头飞起约十几米高砸向屋顶，反弹落回地面，釜体从二楼平台坐落一层，掀开的预制板落在车间地面上，厂房南墙出现鼓肚。

一、事故前状况

该企业属私营股份制企业，3年前从某高校买下橡胶助剂的生产工艺技术。前2年由于市场原因，生产一直处于时开时停状态，但从去年底以来，该产品以成本低、质量高的优势，逐步扩大了市场份额，于是企业决定对原生产装置技术进行改造。新装置于2002年4月10日改造完毕，4月11日开始生产，每日三班运行。工艺流程为反应、结晶、离心分离、真空脱水、包装。工艺过程为间隙生产，每班2名工人。4月13日16时，2名操作工接班后，按操作要求往反应釜中加料，然后搅拌、通氧，反应、保温后，于21时左右向结晶釜压料，此时反应釜压力为0.2MPa（表压），料液温度在40℃以下。在压料过程中，操作工发现物料不往结晶釜中流，却从一层下料阀下方的法兰处漏出，主操作工试图堵漏，但仍不能阻止物料外泄，忙用盆接料，回收数盆物料，倒入旁边的离心机内。在处理泄漏过程中，主操作工派另一名工人去值班室叫厂技术负责人处理此故障，约22时左右，技术负责人来

到现场，先到一楼泄漏处接物料往离心机中倒，另一名工人由于嫌泄漏气味呛，走到车间门口，此时，反应釜突然发生爆造成事故。

二、事故现场情况

反应釜下料阀呈开启状态，通氧阀关闭，下料管（40mm）沿焊缝处断开，从裂口处看到下料管约四分之三的管截面被结晶物堵塞，下料阀下方的法兰仅有相对的两条螺栓拧着，反应釜及其相连的管道内没有积炭，但离心机内滤布被烧，据负轻伤的工人讲，事故前没有着火现象，主操作工负重伤，说不清事故前的情况。

三、反应过程的物料

该产品用的主要原料分别是：二硫化碳、二乙胺、异丙醇、氧气、催化剂。前三种物料都属易燃液体，其沸点和爆炸范围见表1。反应过程中为了保证二乙胺充分反应，二硫化碳和氧气要适当过量，以保证较高的反应转化率，反应釜内物料约为450L。反应完后，釜内压力为0.2MPa（表压），温度在40℃以下，液态物为间异丙醇、橡胶助剂、二硫化碳及少量的二乙胺混合液，气态为该温度、压力下呈饱和状态的二硫化碳、异丙醇、氧气及微量二乙胺的混合气体。

四、高校提供的工艺和企业实际生产工艺的差别

从有关资料中查到，高校提供的工艺要求是反应完成后，缓慢释放釜内气体至常压，然后降温至40℃以下，通过反应釜、结晶釜位差将物料送入结晶釜；而企业实际的工艺情况是利用通氧反应后升压至0.2MPa（表压），保温保压，将物料从反应釜中压入结晶釜中。企业实

际工艺与高校提供工艺比较存在两点明显不足：

1.带压放料，物料流速势必较快，容易形成静电积聚；

2.反应釜、结晶釜均位于同一高度，卸料管中总会留有残液，而助剂的结晶温度为28℃，生产又为间隙生产，管道又无保温措施，这样在卸料管中就会有结晶析出，若结晶增多，很容易使管道出现堵塞。

五、事故原因推断

1.事故性质的认定

事故发生在介质反应完毕保压卸料之后，此时进物料阀、氧气阀都已关闭，不再存在物理升压的因素，基本应排除物理爆炸的可能。事实上，从事故现场破坏的情况和工艺过程中实际存在的介质看，可以基本推断为化学爆炸。爆炸的主要介质是反应釜内二硫化碳、异丙醇、氧气的混合物。由于反应釜及相连管道内没有积炭现象，可以初步推断釜内物料已基本排尽。

2.激发能量

本起事故激发能量的来源不外乎两方面，一方面是明火，从现场操作工了解，排除了明火的可能；另一方面就是撞击、静电，尤其是静电的可能性最大。本起事故静电的产生亦有两种可能，一种是人体静电，一种是管道静电。从爆炸原点发生在反应釜内这一点看，管道静电的可能性更大，因为反应釜卸料是在0.2MPa（表压）的压力状态压放卸料，当物料从法兰处泄漏时，内外存在压差，泄漏料以一定速度流出，在此过程中形成静电积聚，当釜内液态的物料基本泄尽时，在法兰边