Анализ несчастных случаев в реакторах и колоннах для дистилляции показывает, что многие уроки нельзя игнорировать

Thread Content

Реакторы и перегонные котлы (включая котлы для дистилляции) являются одними из наиболее часто используемых устройств в химической промышленности. Одновременно с этим они представляют собой устройства с высоким уровнем опасности, поскольку могут приводить к утечкам и возникновению пожаров и взрывов. 　　В последние годы часто происходят инциденты с утечками, пожарами и взрывами в реакторах и перегонных кубах. Поскольку в котле часто находятся токсичные и вредные **химикаты, последствия аварий бывают ещё более серьезными, чем при обычных взрывах. Далее мы расскажем о факторах риска, приводящих к авариям в реакторах и колоннах для дистилляции, приведем примеры соответствующих инцидентов и предложим меры по обеспечению безопасности. Врожденная опасность. Основные аспекты врожденной опасности реакционных и дистилляционных котлов включают следующее: 1. Реагенты. Большинство реагентов, находящихся в реакционных и дистилляционных котлах, являются **химическими веществами**. Если вещество имеет низкую температуру самовоспламенения и температуру вспышки, то при утечке оно может смешиваться с воздухом, образуя взрывоопасную смесь. При контакте с источником возгорания (открытый огонь, искры, статическая электрическая энергия и т. д.) это может привести к пожару или взрыву. Если же вещество является токсичным, то при утечке оно может вызвать отравление и удушье у людей. 　　27 марта 1994 года в цехе с антистатическими веществами одного из заводов по производству добавок в городе Шаосин произошел взрыв реактора, в результате чего погибли 4 человека, еще 8 получили тяжелые травмы. В реакторе находился в основном этиленоксид, предел взрывоопасности которого составляет 3–100%. Основной причиной аварии стало то, что воздух в реакторе не был полностью вытеснен азотом; в результате концентрация смеси с этиленоксидом достигла предела взрывоопасности. Этот завод является недавно основанным предприятием местного значения. Резервуары, используемые на нем, никогда не проходили проверку. У рабочих низкий уровень культурно-технической подготовки; они не прошли специальную подготовку и совершенно не понимают степени опасности производственного процесса, а также способов устранения неисправностей. Перед вводом проекта в эксплуатацию не проводилась проверка по принципу «три одновременности», отсутствовали полные правила безопасной эксплуатации и технические меры. Невозможно было определить с помощью приборов, полностью ли заменен воздух в реакторе; кроме того, не были разработаны процедуры анализа. Рабочие работали, опираясь на свой опыт и интуицию. 　　2. Проблемы, связанные с производством оборудования Нерациональный дизайн реакторов и колонн для дистилляции, непрерывная структура оборудования, ненадлежащее расположение сварных швов — всё это может привести к концентрации напряжений. Неправильный выбор материала, недостаточное качество сварки при изготовлении контейнеров, а также ненадлежащая термообработка могут снизить прочность материала. Эрозия корпуса контейнера под действием коррозионных веществ, снижение его прочности или отсутствие необходимых защитных элементов — всё это может привести к взрыву контейнера в процессе его использования. 　　1 декабря 2007 года в цехе по производству блоков из пенобетона с использованием золы угля на предприятии по производству строительных материалов в городе Баодин, провинция Хэбэй, произошел взрыв резервуара под давлением (котла для нагрева кислорода). В результате инцидента погибли 5 человек, еще один получил легкие травмы. Согласно расследованию, руководители предприятия самовольно изменили параметры технологического процесса: общее количество болтов, соединяющих корпус и крышку котла для нагрева кислорода, было сокращено с 60 до менее чем 30. Кроме того, замена этих болтов не проводилась вовремя, а предохранительные клапаны котла также не проверялись своевременно. В результате длительной работы при повышенном давлении и температуре произошел несчастный случай. 　　4 сентября 2000 года в одном из заводов по производству биохимических реагентов в городе Ийян, провинция Хунань, во время работы реактора с эмалированным корпусом крышка реактора внезапно отлетела. В результате этого большое количество вещества вырвалось наружу; оно смешалось с воздухом, образовав взрывоопасную смесь. Произошел мощный взрыв, в результате которого погибли 2 человека, еще 6 получили ранения. Основной причиной аварии стало старение уплотнительных прокладок на герметичных поверхностях реактора, в результате чего произошла утечка. Рабочие пытались затянуть эти прокладки при давлении, из-за чего крышка реактора отсоединилась, что привело к взрыву. Этот реактор является старым сосудом под давлением; перед использованием он не проходил проверки, был установлен незаконно, а операторы не прошли обучения. Риски в процессе эксплуатации В процессе производственной деятельности в реакторах и колоннах для дистилляции существуют следующие риски: 1. Выход реакции из-под контроля, что может привести к пожару или взрыву. Многие химические реакции, такие как окисление, хлорирование, нитрирование, полимеризация и т. д., являются сильно экзотермическими. Если реакция выходит из-под контроля или происходит отключение электроэнергии/водоснабжения, это приводит к накоплению тепла, в результате чего температура внутри реактора резко повышается, а давление увеличивается. Это может привести к разрушению реактора из-за превышения его пределов прочности. Материалы вырываются из места разрыва, что может привести к возникновению пожара или взрыва. Разрыв реактора нарушает равновесие давления паров материала; нестабильная перегретая жидкость может вызвать ещё один взрыв (взрыв пара). Вырывающийся материал быстро распространяется, и пространство вокруг реактора оказывается заполненным каплями горючей жидкости или паром. При наличии источника огня может произойти ещё один взрыв (взрыв смешанной газовой смеси). 　　Основными причинами выхода реакции из-под контроля являются: невозможность своевременного увода тепла реакции, неравномерное распределение реагентов и ошибки в процессе управления. 　　16 марта 2007 года на химическом предприятии в городе Дунтай провинции Цзянсу в процессе незаконной опытной разработки нового продукта — этоксиметиленмалононитрила с использованием существующего производственного оборудования — внезапно произошел взрыв дистилляционной колонны, в результате чего погибли 4 человека и еще один получил ранения. Прямой причиной этого инцидента стало чрезмерное дистилляция сырья в виде этилоксиметакрилмалонитрила, в результате чего вещества с высокой температурой кипения заблокировали слой наполнителя. Это привело к повышению давления в реакторе, что вызвало физический взрыв. В результате взрыва были разрушены элементы колонны, расположенные ниже, а также произошло горение материала и химический взрыв. В реакционном контейнере высокодавленная субстанция попадает в систему с низким давлением, что приводит к взрыву. Оборудование, работающее при нормальном или низком давлении и соединенное с реакционным контейнером, также может взорваться из-за того, что высокодавленная субстанция превышает предел прочности контейнера. 　　22 августа 1991 года в заводе по производству смол в городе Пиндиншань, провинция Хэнань, произошел серьезный пожар. Причиной стало превышение давления в реакторе на участке полимеризации. Рабочие, находившиеся на дежурстве, пытались справиться с ситуацией, но не смогли полностью закрыть клапаны, ведущие к устройствам для сбора пены (устройствам, работающим при нормальном давлении). Это привело к взрыву, а затем и к взрыву горючей смеси во всем участке завода. 3. Провал пара или воды в реакционную емкость, что приводит к аварии. Если пар, используемый для нагрева, теплоноситель или вода, используемая для охлаждения, попадают в реакционную или дистилляционную емкость, они могут вступить в реакцию с находящимися там веществами. В результате этого происходит выделение тепла, что приводит к резкому повышению температуры и давления. Вещества могут вырваться наружу, что может спровоцировать пожар. 4. В системе дистилляции и конденсации может произойти взрыв из-за отсутствия охлаждающей воды. Во время процесса дистилляции, если прекращается подача охлаждающей воды в конденсатор, расположенный на вершине колонны, а субстанция в резервуаре продолжает подвергаться процессу дистилляции, это приводит к тому, что давление в системе изменяется с нормального или отрицательного на положительное. Это может привести к превышению пределов прочности оборудования и, как следствие, к взрыву. 　　28 июля 2006 года на предприятии «Яньчэн Фуюань Хуагонг» в уезде Шэян, город Яньчэн, провинция Цзянсу, произошел взрыв. Причиной стало то, что при отсутствии охлаждающей воды в конденсаторе реакционной колонны и отсутствии выхода продукта из верхней части колонны, процесс нагревания не был немедленно остановлен; вместо этого нагрев продолжался, в результате чего 2,4-***фторбензол длительное время находился при высокой температуре, что в конечном итоге привело к его разложению и взрыву. 5. Взрывы в резервуарах из-за нагрева Реакционные резервуары могут взорваться из-за возгорания горючих веществ снаружи или под действием теплового излучения от источников высокой температуры. Это приводит к резкому повышению температуры внутри резервуара, увеличению давления, что в свою очередь может вызвать выброс содержимого резервуара или его взрыв. 8 октября 1991 года в 6:50 в лаборатории по промышленному тестированию на химическом заводе в Хуайине, провинция Цзянсу, внезапно произошел взрыв в реакторе объемом 100 литров, предназначенном для производства полимерных полиэфиров. Болты, соединяющие крышку реактора с его корпусом, сломались; крышка весом около 80 кг улетела на расстояние более 80 метров от места взрыва. Также были разрушены предохранительные клапаны и манометры, установленные на реакторе. Волновой удар от взрыва сорвал крышу; лаборатория объемом около 20 м³ полностью рухнула, 3 оператора погибли на месте. 　　Взрыв высоконапорного реактора произошел из-за чрезмерной температуры и давления. При производстве полимерных эфиров на основе этиленаоксида и пропиленаоксида необходимо, чтобы операторы строго соблюдали установленные правила. При добавлении сырья следует использовать метод постепенного введения, контролируя объем добавляемого вещества, чтобы избежать неконтролируемой реакции, которая может привести к опасным последствиям. Однако операторы завода нарушили технологический процесс, применив метод «пакетной» добавки, ввели слишком большое количество сырья за один раз, из-за чего скорость реакции стала слишком высокой. 6. Аварии возникают из-за неправильной загрузки и выгрузки материалов в резервуары. Многие легковоспламеняющиеся жидкости с низкой температурой вспышки поступают в реакторы и перегонные кубы через насосы или с помощью вакуумирования. Большинство этих материалов являются изоляционными, то есть имеют плохую электропроводность. Если скорость потока материала слишком велика, накопившийся статический заряд не может быть своевременно снят, что приводит к возникновению пожаров и взрывов. 　　30 марта 1993 года на главном химическом заводе в городе Цзинчжоу произошел серьезный взрыв в реакторе; в результате погибли 4 человека. Прямой причиной взрыва стала слишком высокая скорость подачи эпоксидного этилена. Менее чем за 2 часа в реактор поступило 500 кг сырья, в результате чего эпоксид этилена не успел вступить в реакцию с пропаргиловым спиртом и начал накапливаться в реакторе. Давление в реакторе стремительно возросло; под высоким давлением газ резко вырвался наружу, что при контакте со статическим электричеством привело к взрыву. Причиной слишком быстрой подачи сырья является то, что скорость подачи регулируется оператором вручную с помощью клапанов, а расходомер не установлен. Рабочие не знают, какой сырьевой материал подается в реактор, и по каким критериям его следует добавлять. А сторона, передающая технологии, под предлогом соблюдения конфиденциальности отказалась сообщить главному нефтехимическому заводу названия и количество используемых сырьевых материалов. 　　22 апреля 2002 года на химическом предприятии в городе Юаньпин провинции Шаньси произошел взрыв реактора, в результате чего один человек погиб, еще один получил тяжелые травмы. Ударная волна снесла почти всю крышу цеха площадью около 200 м², состоящую из предварительно изготовленных панелей; стекла всех окон на южной стене разбились, а осколки разлетелись на расстояние до 50 м. Все 40 болтов M20, закреплявших крышку реактора, были сломаны или оторваны. Причиной аварии стало то, что в процессе слива содержимого реактора смесь диоксида углерода, изопропанола и кислорода, находившаяся внутри реактора, выталкивалась под давлением 0,2 МПа. Когда материал начал протекать через фланцы, между внутренней и внешней частями реактора возникла разница давлений; протекающий материал вытекал с определенной скоростью, в результате чего возникала статическая электрическая энергия. Когда жидкость в реакторе практически полностью исчезает, на краях фланца накапливается статический электрический заряд. При достижении определенного уровня этого заряда возникает пробой, в результате чего происходит вспышка. Эта вспышка запускает горение смеси диоксида углерода, изопропанола и кислорода, что приводит к быстрому распространению огня внутри реактора и к химическому взрыву. 7. Рабочие проявили небрежность, не смогли вовремя заметить признаки аварии. Реакторы обычно используются для проведения реакций при нормальном давлении или при открытой конструкции, а колонны для дистилляции — при нормальном или отрицательном давлении. Считается, что при работе при нормальном давлении, в открытых системах или при вакууме опасность невелика; это часто приводит к самоуспокоенности и беспечности, из-за чего не удается своевременно выявить и предотвратить признаки возникновения аварий, что в конечном итоге приводит к происшествиям. На самом деле в реакторах при нормальном давлении или с открытой крышкой давление, действующее на стенки реактора, выше, чем в реакторах с закрытыми стенками, что также увеличивает степень опасности. 　　В случае с ретортами, если оператор допускает ошибки в управлении, что приводит к выходу реакции из-под контроля и засорению системы трубопроводов и клапанов, то нормальное давление при атмосферном или вакуумном состоянии может превратиться в положительное давление. Если не своевременно обнаружить эту ситуацию и принять меры, а также если отсутствуют устройства для экстренного сброса давления, это может легко привести к пожару или взрыву. 27 ноября 2007 года на предприятии «Лянхуа Кэджи» в городе Яньчэн, провинция Цзянсу, произошел взрыв в реакторе для дiazотирования. Причиной стало то, что паровой клапан реактора не был полностью закрыт; в результате в период изоляции в пространство между стенками реактора попадало большое количество пара. Это привело к быстрому повышению температуры внутри реактора, вследствие чего произошло интенсивное разложение дiazотированной соли, и, как следствие, взрыв. Дежурные рабочие недостаточно внимательно следили за температурой в реакторе, не смогли своевременно обнаружить её отклонение от нормы, в результате чего был упущен оптимальный момент для устранения аномалии. Меры безопасности. Основная функция реактора заключается в осуществлении процессов сборки сырья и т. д. Он позволяет обеспечить эффективный процесс производства сырья и достичь желаемых результатов. Однако следует учитывать необходимость соблюдения правил эксплуатации: при использовании реактора неправильное выполнение операций может привести к его повреждению и нарушить производственный процесс. Ниже мы кратко рассмотрим меры предосторожности при использовании химических реакторов. 　　I. Строгое соблюдение процедур в соответствии с правилами Строгое соблюдение установленных правил является самым основным требованием к выполнению операций. Перед эксплуатацией химического реактора необходимо ознакомиться с нормами и правилами его эксплуатации. Хотя в инструкции по эксплуатации оборудования приведена не очень подробная информация о нормах, существуют определенные правила, которые необходимо соблюдать для обеспечения безопасности при использовании оборудования. 　　II. Проверка перед началом работы 　　Перед тем как начать работу с химическим реактором, необходимо проверить его на наличие каких-либо аномалий. Если устройство работает нормально, ни в коем случае нельзя открывать верхнюю крышку и панель доступа, чтобы избежать удара током. Во время работы строго запрещается работать под давлением, так как это не только повреждает оборудование, но и создает опасность для безопасности. В процессе испытания под давлением с использованием азота необходимо следить за его изменениями, чтобы избежать чрезмерно высокого давления. 　　III. Внимательное наблюдение При работе с химическими реакторами необходимо внимательно следить за происходящим, контролируя каждый этап операции. Особенно когда реактор нагревается до определенной стабильной температуры, категорически нельзя прикасаться к его корпусу, чтобы избежать ожогов. После завершения эксперимента сначала необходимо провести процедуру охлаждения и дождаться, пока температура снизится, чтобы избежать повреждения оборудования из-за чрезмерно высокой температуры. Кроме того, следует своевременно отключить питание. 　　IV. Соблюдение правил обслуживания. При эксплуатации оборудования необходимо уделять внимание не только самому процессу работы, но и его обслуживанию. Техническое обслуживание оборудования — это нелегкая задача. Только освоив его, можно добиться наилучшей производительности оборудования и одновременно увеличить срок его службы; в противном случае это серьезно повлияет на его рабочие характеристики. Важные моменты: для предотвращения пожаров и взрывов в реакторах и колоннах для дистилляции необходимо не только усилить обучение сотрудников правилам безопасности и контролировать ситуацию на рабочем месте, но также регулярно технически обслуживать оборудование, не допускать образования взрывоопасных смесей, своевременно удалять налет в трубопроводах оборудования, контролировать скорость поступления и отвода материалов, использовать взрывобезопасное электрооборудование с надлежащим заземлением. Кроме того, необходимо строго соблюдать правила безопасной эксплуатации и инструкции по работе с оборудованием. При процессе дистилляции необходимо строго контролировать такие технологические параметры, как температура, давление, объем подаваемого сырья и коэффициент рефлюкса. При нагревании паром степень открытия клапанов должна быть соответствующей, чтобы избежать чрезмерного и резкого испарения материала, что может привести к резкому повышению давления в системе. Необходимо постоянно следить за тем, чтобы трубопроводы системы дистилляции были свободны от препятствий, чтобы избежать засорения входных и выходных трубопроводов и клапанов, что может привести к повышению давления и созданию опасности. Чтобы избежать попадания веществ с низкой температурой кипения и воды в систему высокотемпературной дистилляции, перед запуском этой системы необходимо полностью удалить конденсат из резервуаров, колонн и другого оборудования. Это делается для предотвращения мгновенного испарения при контакте с высокотемпературными веществами, что может привести к увеличению давления и, в результате, к разрыву оборудования. Вывод: Реакторы и колонны для дистилляции должны быть оснащены полным набором приборов для контроля температуры, давления, расхода и т. д. В вакуумных насосах, используемых для дистилляции под разрежением, должны быть установлены обратные клапаны, предотвращающие попадание воздуха в систему при внезапной остановке. На месте соединения системы низкого давления с системой высокого давления также должен устанавливаться односторонний обратный клапан, чтобы предотвратить попадание вещества из емкости высокого давления в систему низкого давления, что может привести к взрыву. На реакторах и перегонных колоннах, у которых существует риск превышения давления, необходимо устанавливать устройства для экстренного сброса давления. Обычно на оборудовании устанавливаются предохранительные клапаны. В тех случаях, когда установка предохранительных клапанов невозможна или когда речь идет об оборудовании с высоким уровнем опасности, можно использовать взрывные мембраны.