第10章压力容器事故与应急预案.ppt

1、压力容器事故,大 庆 炼 化 公 司 培 训 中 心 主讲；殷恒富,一起压力容器爆炸事故案例,2003年2月5日凌晨1时55分，山西某化工厂三车间I系列冷凝水闪蒸器Nt112（以下简称Nt112）发生爆炸事故，楼上当班职工柴某因操作室坍塌坠落至零米平面死亡。 爆炸设备及其相关工艺 爆炸设备（Nt112）性能参数：Nt112是I类压力容器。该设备设计压力0.6MPa，设计温度165，规格为2500691612，容积30m3，介质为蒸汽和冷凝水，主体材料为A48CPR进口钢（相当于国产16MnR钢），设备本体有一块压力表，出汽管上有两个安全阀，当设备处于备用状态时与安全阀不相通，因备用时F1阀门关

2、闭（见图）。设备相关工艺过程：Nt112前与高压冷凝水罐NP112、NP113、NP114、NP122、NP123连接（NP为高压冷凝水罐的简称，其后数字为不同高压冷凝水罐的编号，其内压力均为5.6MPa，温度260270），后与预脱硅系统相通。即压力为5.6MPa的水经节流孔板进入冷凝水闪蒸器，减压降温后，一部分水变为蒸汽，通过冷凝水闪蒸器进入出汽管送预脱硅，管道压力0.6MPa（见图所示）；一部分水仍呈液态通过冷凝水出口至出水管进入热水槽，出水管上有排水管（阀）至地沟（点划线所示）。此设备已于2002年11月12日停止使用，即排水阀F6常开，其他阀门均关闭，直至事故发生一直处于备用状态。2

3、003年2月4日9时15分左右，当班操作工将排水阀F6关闭。,一起压力容器爆炸事故案例,事故原因分析 设备在停用期间，本应切断进水阀打开排水阀F6，使其处于常压状态。而三个进水阀（F3、F4、F5）经常压试水一个渗漏（滴水），一个泄漏（流水），一个不漏（不滴不流），虽关仍漏（两个阀门不正常）为设备的带压、增压直至超压提供了压力源。排水阀F6被关闭（据上述时间推算，排水阀F6关闭时间长达16小时40分），无法卸压，这是导致超压爆炸的重要原因。管理工作存在漏洞，白班职工违章关闭排水阀，而运行记录未注明，交接班时也未向接班职工说明，致使排水阀一直处于关闭状态。从爆炸后设备筒体的断口来看，绝大部分破口

4、表面较为规则平整，且与母材成3045夹角，属韧性断裂。这说明钢板是由于超压而撕裂的。在人孔破口处发现，有大约100mm2的母材钢板严重减薄，实侧最小壁厚6.3mm（原设计壁厚为12mm），呈塑性变形特征。因为设备在制造过程中，人孔部位会产生应力集中，在运行时，受力状态比较复杂，使其成为整个设备的薄弱部位。又因爆炸后人孔接管带盖是单独飞出去的。由此推断，破点就在此处。,压力容器典型事故,Nt112在备用期间与安全阀不相通，导致其内压力超设计压力时，安全阀不能泄压，失去其应有作用，造成Nt112内压力不断升高，直至爆炸。断裂拉力走向分析：Nt112的人孔处破裂后，强大的内部压力，一部分力将人孔接管

5、带盖抛出57米远。另一部分力从人孔中心线偏下部沿环向拉伸扩展，直至将直径为2.5米的圆筒全部撕断，形成底部一段。再一部分力从破点沿纵向往上扩展，将中段圆筒纵向撕开成卷板状，当扩展到筒体环焊缝处时，因环焊缝强度大于母材，所以，这部分力不得不改变走向，沿环焊缝熔合线环向继续扩展，把母材钢板全部撕断，将剩余的筒体又一分为二。这样，就形成了爆炸后整个筒体分为三段的结果。设备爆炸时，内部压力在瞬间降为零（表压）。饱和水迅速汽化，体积急剧膨胀，产生巨大的二次压力，爆炸时的超压与二次压力形成合力，强大的合力将上段抛起砸坏车间横梁和部分管道，使筒体顶部的出汽管拔出飞落造成现场的惨景。综上所述，冷凝水闪蒸器Nt

6、112爆炸的直接原因是：该设备在停运期间，排水阀F6被关闭，进水阀严重泄漏，当压力为5.6MPa的冷凝水不断流入Nt112时，压力逐渐升高，又不能排水卸压，致使其超压破裂，发生爆炸。冷凝水闪蒸器Nt112，在停用关闭阀门F1的状态下与安全阀不相通，安全阀不能起到泄压作用，没能有效地防止事故发生。间接原因：管理不严，职工违章关闭排水阀F6，巡检不到位，交接班无记录，也未口头交接说明。,预防措施：,事故防范对策 对Nt112和Nt113安全阀设置不合理问题进行完善，在Nt112和阀门F1之间加设两个安全阀，并将现有的两个安全阀移至Nt113和阀门F2之间，并对其他工艺系统展开调查，发现问题及时整改

7、。备用设备隔离措施要严密，针对备用设备隔离不严问题，必须加强设备检查和维护管理，对于生产过程中设备状态，要全面掌握，尤其是关键阀门的开关状态必须明确制度，必要时对开关阀门采取上锁措施。进一步完善监控仪表、仪器和设备。进一步研究深化、细化压力容器安全检查的办法，通过技术手段查找和处理事故隐患。,重庆天原化工总厂压力容器爆炸重大事故,(一)事故概况 2004年4月15日2l时，重庆天原化工总厂氯氢分厂1号氯冷凝器列管腐蚀穿孔，造成含铵盐水泄漏到液氯系统，生成大量易爆的三氯化氮。16日凌晨发生排污罐爆炸，1时23分全厂停车，2时15分左右，排完盐水后4h的1号盐水泵在静止状态下发生爆炸，泵体粉碎性炸

8、坏。 16日17时57分，在抢险过程中，突然听到连续两声爆响，液氯储罐内的三氯化氮突然发生爆炸。爆炸使5号、6号液氯储罐罐体破裂解体井炸出1个长9m、宽4m、深2m的坑，以坑为中心，在200m半径内的地面上和建筑物上有大量散落的爆炸碎片。爆炸造成9人死亡，3人受伤，该事故使江北区、渝中区、沙坪坝区、渝北区的15万名群众疏散，直接经济损失277万元,(二)事故原因分析 事故爆炸直接因素关系链为：设备腐蚀穿孔呻盐水泄漏进入液氯系统一氯气与盐水中的铵反应生成三氯化氮一三氯化氮积集达到爆炸浓度(内因)启动事故氯处理装置振动引爆三氯化氮(外因)。 1. 直接原因 (1)设备腐蚀穿孔导致盐水泄漏，是造成三

9、氯化氮形成和富集的原因。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1号氯冷凝器列管腐蚀穿孔。腐蚀穿孔的原因主要有5个； 氯气、液氯、氯化钙冷却盐水对氯气冷凝器存在普遍的腐蚀作用。 列管内氯气中的水分对碳钢的腐蚀。 列管外盐水中由于离子电位差异对管材发生电化学腐蚀和点腐蚀。 列管与管板焊接处的应力腐蚀。 使用时间较长，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。,压力容器爆炸重大事故,1992年和2004年1月该液氯冷冻岗位的氨蒸发系统曾发生泄漏，造成大量的氨进入盐水，生成了含高浓度铵的氯化钙盐水。1号氯冷凝器列管腐蚀穿孔，导致含高浓度铵的氯化钙盐水进

10、入液氯系统，生成并大量富集具有极具危险性的三氯化氮爆炸物，为16日演变为爆炸事故埋下了重大事故隐患。 (2)三氯化氮富集达到爆炸浓度和启动事故氯处理装置造成振动，引起三氯化氮爆炸。 经调查证实，厂方现场处理人员未经指挥部同意，为加快氯气处理的速度，在对三氯化氮富集爆炸的危险性认识不足的情况下，急于求成，判断失误，凭借以前操作处理经验，自行启动了事故氯处理装置，对4号、5号、6号液氯储罐(计量槽)及1号、2号、3号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三氯化氮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，搅动和振动了液氧储罐中的三氯化氮，导致4号

11、、5号、6号液氯储罐内的三氯化氮爆炸。,压力容器爆炸重大事故,2. 间接原因 (1)压力容器设备管理混乱，设备技术档案资料不齐全，两台氯液气分离器未见任何技术和法定检验报告，发生事故的冷凝器1996年3月投入使用后，一直到2001年1月才进行首检，没进行耐压试验。近两年无维修、保养、检查记录，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。 (2)安全生产责任制落实不到位。2004年2月12日，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。 (3)安全隐患整改督促检查不力。 重庆天原化工总厂对自身存在的安全隐患整改不力，该厂“2. 14”氯化氢泄漏事故后，引

12、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亡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，整改的措施不到位，督促检查力度也不够，以致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的监控系统，但自到“4. 16事故发生时都尚未配备。,压力容器爆炸重大事故,(4)对三氯化氮爆炸的机理和条件研究不成熟，相关安全技术规定不完善。 有关专家在关于重庆天原化工总厂“4. 16”事故原因分析报告的意见中指出

13、：“目前，国内对三氯化氮爆炸的机理、爆炸的条件缺乏相关技术资料，对如何避免三氯化氮爆炸的相关安全技术标准尚不够完善”，“因含高浓度铵的氯化钙盐水泄漏到液氯系统，导致爆炸的事故在我国尚属首例”。这表明此次事故对三氯化氮的处理方面，确实存在很大程度的复杂性、不确定性和不可预见性。这次事故是目前氯碱行业现有技术条件下难以预测、没有先例的事故，人为因素不占主导作用。同时，全国氯碱行业尚无对氯化钙盐水中铵含量定期分析的规定，该厂氯化钙盐水十多年来从未更换和检测，造成盐水中的铵不断富集，为生成大量的三氯化氮创造了条件，井为爆炸的发生留下了重大的隐患。,压力容器爆炸重大事故,(三)预防同类事故的措施 l提高

14、认识，加强领导，高度重视危化行业的安全生产。正确处理安全生产与发展经济、与企业经济效益的关系，落实安全责任和安全防范措施，切实解决危化行业的安全问题，把事故隐患消灭在事故发生之前，严防重特大事故的发生。 2. 严格安全准人，深化专项整治，切实提高危化行业的整体安全水平。按照国家规定，严格危化行业的准人标准，从源头上制止不具备安全生产条件的企业进入危化行业。要突出抓好“五个整顿、两个关闭”；对生产工艺与设备、贮存方式和设备不符合国家规定标准的；对压力容器未按期检测、检验或者经检测、检验不合格的；对企业主要负责人、特种作业人员、关键岗位人员未经正规安全培训并取得任职和上岗资格的；对经安全评估确认没

15、有达到安全生产条件的；对近年以来发生重特大安全事故的5类危险化学品生产经营单位一律责令停产整顿，经认定符合条件后才能恢复生产。对经停产整顿后仍然不具备安全生产条件的危险化学品生产经营单位一律关闭。,压力容器爆炸重大事故,3. 加大安全投入，加快技术进步，提高氯碱行业本质安全水平。对目前大多数氯碱企业沿用液氨间接冷却，氯化钙盐水生产液氯的传统工艺进行改革，并对冷冻盐水中含氨量进行监控或添置自动报警装置。加强对三氯化氮的深入研究，完全弄清其物化性质和爆炸机理和防治技术，尽快形成一条安全、成熟、可靠的预防和处理三氯化氮的应急预案，并在氯碱行业推广。 4. 完善应急预案，建立安全生产应急救授体系。建立

16、应急管理体制，建立市安全生产应急救授指挥中心，定期实施应急联动演练，把各类事故的危害降到最小限度。,1997年11月5日11时20分，江西某厂氯磺酸分厂硫酸工段在检修硫酸干燥塔过程中，因指挥协调不当及违章作业，发生一起急性SO2中毒死亡事故。 1、事故经过 11月5日，因硫酸生产不正常，经分析认为系统有堵塞，讨论决定停车检修。上午8时，分厂副厂长在班前会上布置工作，由硫酸工段长蔡某负责组织干燥塔内分酸管堵漏工作（此前已于4日下午3时开始，对干燥塔用水进行不间断喷淋冲洗）。会后，蔡某安排副工段长刘某带操作工彭某做好各项准备工作，准备进干燥塔内堵漏。9时许，分厂安全员通知总厂安环科分管安全员和监测

17、站人员到现场办理“高处作业票”、“罐内安全作业票”等手续作取样分析，约9时30分办理好各种安全作业手续。 10时，冲洗停止，蔡某、刘某、彭某拿着堵漏工具、安全帽、防酸雨衣、安全带和一具过滤式防毒面具（配7#滤毒罐），爬上干燥塔后，由刘某从人孔进入塔内堵漏，彭某在塔外平台上协助并监护。工段长蔡某也在塔上监护。工作中，因安全帽前端带子丢失，刘某不慎将安全帽掉落到塔内分酸管的下一层（离人孔高度约1.2m），徒手难于捡取。约10时30分左右，堵漏工作完毕，刘某出塔休息。,二氧化硫中毒事故案例,。 此时，因焙烧炉温已降至560以下，焙烧炉工把蔡某叫到焙烧岗位，要求空烧升温。蔡叫炉工做了准备，并问刘某、彭

18、某二人（空间对话）搞好了吗？刘答：“搞好了”。11时45分左右，蔡某指挥炉工启动风机，空烧升温。 11时左右，仍在干燥平台上休息的刘某再次穿上雨衣，戴上防毒面具爬进人孔，彭某用小钢筋弯了一个小钩递给刘某勾取安全帽。彭某抓住人孔内壁，感到气味很重，呛了一口，立即意识到情况不对，赶紧呼叫“刘某”，没有听回声，向时隐约听到一声倒地的声音，彭某试图冲进塔内救人，但因SO2气味很重，无法呼吸，只好向塔下其它人员呼救。待氧气呼吸器送到，分厂安全员配戴好后进塔将刘某背出，立即在现场对刘某开展“口对口人工呼吸”和“胸外心脏挤压”抢救，并使用强心和呼吸兴奋剂等。但终因毒物浓度过高，中毒时间长，抢救无效死亡。,二

19、氧化硫中毒事故案例,2、事故原因分析 （1）违章指挥，违章操作。焙烧炉空烧时，大量SO2有毒气体进入干燥塔内，使原作业环境完全改变。指挥者在人员尚未撤离检修现场、有害气体不能严密隔绝的情况下，同意并指挥空烧；操作者也在明知已开始空烧的情况下，未重新办理任何手续，再次进入干燥塔内勾取安全帽，冒险交叉作业，导致急性SO2中毒窒息。严重违反了化工安全生产禁令、进入容器、设备的八个必须，是造成死亡事故发生的直接原因。 （2）组织不严密，安全管理不到位。分厂领导把此次检修只看成一般日常小项目检修来处理，除在晨会上布置工作外，无详细的全面计划，未指定项目检修总指挥和安全负责人，入塔检修与空烧交叉进行。安全

20、意识淡薄，组织协调不力，是造成事故发生的主要原因。 （3）隔离不严密。检修前由于未按规定加装盲板与焙烧炉安全隔绝，而只是用插板隔离。致SO2气体从缝隙泄漏入干燥塔内，也是造成事故的主要原因之一。 （4）防护不当。据事故发生后采样分析，干燥塔内SO2含量达13000mg/m3，远远超出了过滤式防毒面具的适用范围，起不到安全防护作用；同时，安全帽平时保管不善，前绳带丢失，造成工作中安全帽掉落，为事故的发生留下了隐患。,3、值得吸取的教训 SO2属成酸氧化物，是具有强烈的特殊臭味的刺激性气体，人若嗅之避之不及。故在硫酸生产、检修过程中，发生急性SO2中毒死亡事故在国内报道中尚属罕见。 （1）安全意识淡薄。习惯性违章指挥、违章作业。 从事故分析中可以看出，本次干燥塔检修属违章作业。在焙烧炉未熄炉（压火保温）的情况下，未使用盲板进行安全隔绝、仅以插板代替；指挥者在检修人员未撤离现场，违章指挥交叉作业，致SO2气体从缝隙中泄漏入干燥塔内。而操作者在明知已开始空烧、塔内作业环境改变的情况下，未按规定要求重新进行安全分析，仅凭经验和麻痹心理冒险蛮干（据彭某事后证实，他们当时认为勾取安全帽仅需12分钟），但事实上是再次进入干燥塔内勾取安全帽，导致了事故的发生。我们应从本次事故中吸取教训，从严