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乙烯装置爆炸事故

1973年7月7日,日本出光石油化学公司德山工厂二号乙烯装置发生爆炸,这是一起由于误操作而发生异常反应所造成的重大事故。该事故调查分析情况概述如下。

1、装置概要

   该乙烯装置系用石脑油为原料生产烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)和芳烃(苯、甲苯、二甲苯),年生产能力为20万吨。石脑油在裂解炉中裂解,裂解气经第一分镏塔和洗涤塔分别把石脑油、碳酸气及水等组分分离出来,然后在脱丙烷塔中分离丁烯,其中一部分乙炔在第一乙炔加氢塔中加氢、精制。

   第二乙炔加氢塔由三个反应器重叠组成,三台反应器中的两台以中间冷却器串联运行。事故发生时,是B、C两台反应器在运行。

2、事故经过及原因分析

   (1)18时50分左右,为进行裂解炉清焦,打开了压缩空气管道上的6英寸阀门,此时本应该将2英寸阀门关闭,但操作人员误将供仪表装置用的压缩空气管道的4英寸阀门关闭,导致乙烯装置控制室内的仪表全部失灵,同时响起警报信号,控制室操作不明原因,立即作紧急停车处理,致使全系统停止运行。

   (2)当操作人员发现火炬上出现黑烟后,于18时58分打开了仪表用压缩空气阀门,仪表恢复正常。

   (3)脱乙烷塔由于紧急停车压力下降,而甲烷分离器压力上升,使加氢塔前后压差消失,乙烯供应量降为零,因此操作人员由自动改为手动操作,于19时02分将乙烯控制阀关闭。

   (4)由于停车时氢气阀门没有完全关闭,氢流向加氢塔,而乙烯的供给中断,甲烷分离器的压力下降又引起氢的吸入,操作人员发现后于20时08分将氢的控制阀关闭。

   (5)由于反应器内有滞留的乙烯,与流入的过量氢气发生加氢反应,此系放热反应,每克分子乙烯放出33.2千卡热量,因此引起触媒温度升高,由于局部高温,产生了部分触媒分解。

   (6)21时30分,反应器内温度指示为120℃,开始从一号乙烯装置接受原料气体。此时原在加氢塔内呈滞留的气体开始流动,高温部分亦随之转移,同时与高温(约400℃)接触的乙烯由于同钯触媒接触后分解而急剧升温,这种高温又引起乙烯气相热分解,由于热分解又导致进一步升温。

   (7)22时,加氢塔内局部温度高达1000℃,从这里排出的高温气体使出口、管道及出口侧的设备变成炽热状态,从电动阀门法兰盘漏出的气体开始燃烧。22时15分,与电动阀门连接的弯管破裂,大量漏出的气体发生爆炸,大火紧接着由第二乙炔加氢塔漫延到后面的脱乙烷塔、甲烷分离器、乙烯塔和热交换器,随即形成直径约60米的大火球。这场大火直至7月11日9时40分才完全消除。通过调查,确定这次事故的直接原因是由于三项人为的错误造成的,即:

  (1)操作工操作阀门的错误,误将仪表空气阀门关闭。

  (2)氢阀门关闭不严,造成氢气漏入反应器内。

  (3)在加氢塔内发生异常高温的情况下,继续供料。

3、今后改进措施

  (1)检测、计量方面改善空气压力检测报警装置,在气动阀门的一次侧和二次侧都应设置检测端。仪表用的气动阀由于不经常使用,应加强使用管理,以避免误关闭。严格控制加严格控制加氢量,设置超限报警装置。仪表用的空气管道和阀门要同工艺上使用的加以区别并分开设置,特别是工作台与阀门间的距离要便于操作。

对于有超限危险的装置应装设预先报警和停车报警的二级警报器。危险度大的装置应设置过距离断路阀,以便于在紧急情况时能迅速与其他装置隔断。

  (2)操作方面要重新研究和完善各项操作规程,特别要明确各项工艺指标的管理范围,规定紧急情况下的操作顺序、方法及判断标难,并确定紧急处理时的负责人。

  (3)管理方面生产部门及设备管理部门要明确各自的安全职责和管理范围,规定各级管理部门在紧急情况下的联络及指挥命令系统。对操作人员和生产指挥人员,要进行紧急情况下的判断、处理、救援及防止事故扩大的训练和教育。