Revisión de los accidentes en reactores y destiladores: hay muchas lecciones que no se pueden pasar por alto

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Los reactores y los destiladores (incluidos los destiladores de fraccionamiento) son uno de los equipos más utilizados en la industria química. Al mismo tiempo, son equipos que presentan un alto nivel de riesgo, ya que pueden sufrir fugas e incluso explosiones. 　　En los últimos años, han ocurrido con frecuencia fugas, incendios y explosiones en reactores y destiladores. Dado que en el interior del tanque suelen encontrarse **químicos** tóxicos y peligrosos, las consecuencias de un accidente son aún más graves que en los casos de explosiones comunes. A continuación, se presentan los factores de riesgo que causan accidentes en los reactores y destiladores, se enumeran algunos casos relacionados y se proponen las medidas de seguridad correspondientes. Riesgos inherentes Los riesgos inherentes de los reactores y destiladores son, principalmente, los siguientes: 1. Materiales La mayoría de los materiales que se encuentran en los reactores y destiladores son **químicos**. Si los materiales tienen un punto de autoignición y un punto de inflamación bajos, una vez que se produzca una fuga, podrían formar una mezcla explosiva con el aire. Al encontrarse con una fuente de ignición (fuego, chispas, electricidad estática, etc.), podría ocurrir un incendio o explosión. Si los materiales son tóxicos, su fuga puede causar envenenamiento y asfixia en las personas. 　　El 27 de marzo de 1994, ocurrió una explosión en un tanque de reacción en el taller de agentes antiestáticos de una fábrica de aditivos en la ciudad de Shaoxing. El incidente causó la muerte de 4 personas y heridas graves a otras 8. Dentro del tanque de reacción se encuentra principalmente etileno óxido, cuyo límite de explosividad es del 3% al 100%. La causa principal del accidente fue que el aire presente en el tanque no fue completamente reemplazado por nitrógeno; esto hizo que la concentración de etileno óxido en el aire alcanzara su límite de explosividad. Esta fábrica es una empresa rural de reciente creación; los recipientes a presión que utiliza nunca han sido inspeccionados. Los operarios carecen de las habilidades técnicas necesarias y no han recibido formación especializada; por lo tanto, no tienen ni idea del grado de peligro que implica el proceso de producción, ni de cómo manejar las averías. Antes de poner en marcha el proyecto, no se realizó la revisión de “tres simultaneidades”; además, no existían procedimientos operativos de seguridad ni medidas técnicas adecuadas. No era posible determinar si el aire dentro del tanque de reacción había sido completamente sustituido, ya que no había instrumentos para ello. Tampoco se establecieron procedimientos para realizar pruebas de análisis; los trabajadores operaban basándose únicamente en su experiencia y sensaciones. 　　2. Problemas en la fabricación de los equipos y dispositivos: Un diseño inadecuado de los reactores y destiladores, una estructura del equipo que no es continua, o una mala disposición de las soldaduras pueden causar concentraciones de esfuerzos. La elección inadecuada de los materiales, una calidad de soldadura insuficiente al fabricar los recipientes, así como un tratamiento térmico inadecuado, pueden reducir la tenacidad del material. Además, si la carcasa del recipiente se ve afectada por medios corrosivos, su resistencia disminuye, o si faltan los accesorios de seguridad necesarios, todo esto puede provocar que el recipiente explote durante su uso. 　　El 1 de diciembre de 2007, ocurrió una explosión en un recipiente a presión (horno de oxidación) en el taller de producción de bloques de hormigón aerado a base de ceniza de carbón de una empresa dedicada a la fabricación de materiales de construcción en la ciudad de Baoding, provincia de Hebei. El accidente causó la muerte de 5 personas y heridas leves a otra. Según la investigación, los gerentes de la empresa modificaron unilateralmente los parámetros del proceso: redujeron el número total de pernos que unían el cuerpo y la tapa del tanque de oxígeno gaseificado de 60 a menos de 30. Además, no se realizaron las reparaciones necesarias a tiempo, ni se verificaron adecuadamente las válvulas de seguridad del tanque. El funcionamiento continuo bajo condiciones de presión y temperatura excesivas fue la causa del accidente. 　　El 4 de septiembre del año 2000, en una fábrica de reactivos bioquímicos ubicada en la ciudad de Yiyang, provincia de Hunan, el revestimiento de vidrio esmaltado de un reactor de tipo jacket se rompió durante su funcionamiento. Como resultado, una gran cantidad de sustancia química salió disparada, mezclándose con el aire y formando un gas explosivo. Esto causó una gran explosión que dejó 2 personas muertas y 6 heridas. La causa principal del accidente fue el envejecimiento de las juntas de sellado del tanque de reacción, lo que provocó fugas durante su funcionamiento. Los trabajadores intentaron apretar esas juntas bajo presión, lo que causó que la tapa del tanque se soltara y generara una explosión. Este reactor es un recipiente a presión antiguo, que no fue inspeccionado antes de su uso y se instaló de forma ilegal; además, el personal operativo no cuenta con formación adecuada. Riesgos durante el proceso de operación
En los reactores y destiladores, durante las operaciones de producción, existen los siguientes riesgos: 1. Pérdida de control de la reacción, lo que puede causar incendios o explosiones. Muchas reacciones químicas, como la oxidación, cloración, nitración y polimerización, son reacciones exotérmicas intensas. Si la reacción se escapa a control, o si hay interrupciones en el suministro de electricidad o agua, esto puede causar que el calor generado por la reacción se acumule. Como resultado, la temperatura dentro del reactor aumenta drásticamente y la presión también aumenta, superando su capacidad de resistencia. Esto puede provocar que el recipiente se rompa. Los materiales salen despedidos desde el lugar de la rotura, lo que puede provocar incendios o explosiones. La ruptura del tanque de reacción rompe el equilibrio de presión de vapor de los materiales, y el líquido sobrecalentado e inestable puede causar una segunda explosión (explosión por vapor). Los materiales que salen despedidos se dispersan rápidamente, y el espacio alrededor del tanque de reacción queda envuelto en gotas de líquido inflamable o vapor. Al encontrarse con una fuente de ignición, puede producirse una tercera explosión (explosión por mezcla gaseosa). 　　Las principales causas que provocan la pérdida de control de la reacción son: la incapacidad para eliminar a tiempo el calor generado por la reacción, la falta de distribución uniforme de los reactivos y los errores en el manejo de la misma. 　　El 16 de marzo de 2007, en una empresa química de la ciudad de Dongtai, provincia de Jiangsu, ocurrió una explosión repentina en la torre de destilación mientras se intentaba producir ilegalmente un nuevo producto, el etoximetilmetacrinilo. El accidente causó la muerte de 4 personas y heridas a otra. La causa directa de este accidente fue la destilación excesiva del producto bruto de etoximetilmalononitrilo. Esto provocó que los compuestos con punto de ebullición elevado obstruyeran la capa de relleno, lo que a su vez aumentó la presión dentro del tanque de destilación. Esto causó una explosión física, que hizo que las secciones inferiores de la torre de destilación se destruyeran. Como consecuencia, el material presente en dichas secciones se incendió y se produjo también una explosión química. La entrada de material a alta presión en el recipiente de reacción provoca una explosión en el sistema a baja presión. Los equipos conectados al recipiente de reacción, que operan a presión normal o baja, también pueden sufrir una explosión física, ya que la presión del material a alta presión supera los límites de resistencia del recipiente. 　　El 22 de agosto de 1991, ocurrió un grave incendio en la fábrica de resinas de la ciudad de Pingdingshan, provincia de Henan. La causa del incendio fue la sobrepresión en los tanques de reacción utilizados en el proceso de polimerización. Los trabajadores que estaban de turno intentaron controlar la situación, pero no cerraron completamente las válvulas que conectaban esos tanques con el dispositivo para capturar espuma (un equipo operativo a presión normal). Esto provocó una explosión, y posteriormente, una explosión del gas inflamable presente en toda esa área de la fábrica. 3. Accidentes por entrada de vapor de agua o agua en el recipiente de reacción. Si el vapor de agua utilizado para la calefacción, el aceite térmico, o el agua utilizada para el enfriamiento entran en el reactor o en el destilador, pueden reaccionar con los materiales que se encuentran dentro de ellos. Esto genera calor, lo que provoca un aumento repentino de la temperatura y la presión. Como resultado, los materiales pueden salir despedidos, lo que puede causar un incendio. 4. El sistema de condensación por destilación puede explotar si falta agua de refrigeración. Durante el proceso de destilación, si se interrumpe el suministro de agua de refrigeración en el condensador situado en la parte superior de la torre, mientras que los materiales dentro del tanque siguen siendo sometidos al proceso de destilación, esto hará que el sistema pase de un estado de presión normal o negativa a uno de presión positiva. Esto superará la capacidad de resistencia del equipo, lo que causará una explosión. 　　El 28 de julio de 2006, ocurrió una explosión en la empresa Yancheng Fluorine Chemical Co., Ltd., ubicada en el condado de Sheyang, provincia de Jiangsu. La causa de la explosión fue que no se detuvo inmediatamente el proceso de producción, ya que no había agua de refrigeración en el condensador de la torre de cloración y no había flujo de producto desde la parte superior de la torre. Se continuó calentando el material, lo que hizo que el 2,4-difluorobenceno permaneciera a altas temperaturas durante mucho tiempo. Esto finalmente causó su descomposición y explosión. 5 recipientes explotan debido al calor Los recipientes de reacción explotan cuando se produce un incendio en los materiales inflamables que se encuentran en su exterior, o cuando son sometidos a la radiación térmica de fuentes de calor intensas. Esto provoca un aumento drástico de la temperatura dentro del recipiente, lo que a su vez genera una presión excesiva y causa explosiones. El 8 de octubre de 1991, a las 6:50, en el laboratorio de pruebas de la fábrica química de Huaiyin, en Jiangsu, una reactora de alta presión de 100 litros utilizada para la producción de poliéteres explotó repentinamente. Los pernos que unían la tapa del reactor con su cuerpo se rompieron, y la tapa, cuyo peso era de aproximadamente 80 kg, voló a una distancia de más de 80 metros del lugar donde se encontraba inicialmente. Las válvulas de seguridad y los manómetros instalados en el reactor también fueron destruidos por la explosión. La onda de choque generada por la explosión arrancó el techo del edificio; la sala de pruebas, con un volumen de unos 20 m³, se derrumbó por completo. Tres operarios murieron al instante a causa de la explosión. 　　La explosión del reactor de alta presión se debió a una sobrecalentamiento y sobrepresión. En el proceso de producción de poliéteres de alto peso molecular, que utiliza etileno óxido y propileno óxido como materias primas, es necesario que los operadores actúen estrictamente según las instrucciones establecidas. Al agregar los materiales, se debe hacerlo de forma gradual, controlando la cantidad añadida, a fin de evitar situaciones en las que la reacción se vuelva incontrolable y cause daños. Pero el personal de la planta incumplió los procedimientos operativos, utilizando un método de adición por lotes; se introdujo una cantidad excesiva de material de una sola vez, lo que causó que la reacción tuviera lugar a una velocidad demasiado alta. 6. Accidentes causados por una manipulación inadecuada de los materiales al entrar y salir de los recipientes. Muchos líquidos inflamables de punto de inflamación bajo entran en los reactores y destiladores a través de bombas de líquido o mediante vacío. La mayoría de estos materiales son aislantes y tienen baja conductividad eléctrica. Si la velocidad del flujo de los materiales es demasiado alta, la electricidad estática acumulada no puede ser disipada a tiempo, lo que puede provocar incendios o explosiones. 　　El 30 de marzo de 1993, ocurrió una grave explosión en un reactor químico en la fábrica petroquímica de Jingzhou. Como resultado, 4 personas perdieron la vida. La causa directa de la explosión fue una velocidad de alimentación del etileno óxido demasiado alta. En menos de 2 horas, la cantidad de material introducido en el tanque alcanzó los 500 kg. Esto hizo que el etileno óxido no tuviera tiempo de reaccionar con el propan-1-ol, por lo que se acumuló dentro del tanque. La presión en su interior aumentó rápidamente, y los gases a alta presión salieron disparados. Al entrar en contacto con la electricidad estática, se produjo una explosión. La razón de la alimentación excesivamente rápida es que el tanque de reacción solo cuenta con el control manual de la velocidad de alimentación por parte del operador mediante válvulas, sin que esté instalado un medidor de flujo. Los trabajadores no saben cuál es la materia prima que se debe introducir en el reactor de reacción, ni según qué estándares hacerlo. Y la parte que transfería la tecnología se negó, bajo el pretexto de mantenerla en secreto, a revelar a la planta petroquímica los nombres y cantidades de los materiales utilizados. 　　El 22 de abril de 2002, ocurrió un accidente en un reactor químico en la ciudad de Yuanping, provincia de Shanxi. Como resultado, una persona falleció y otra resultó gravemente herida. La onda de choque provocó que casi todo el techo de paneles prefabricados del taller, con una superficie de unos 200 m², se levantara. Los cristales de todas las ventanas en la pared sur se rompieron, y los fragmentos volaron hasta a unos 50 m de distancia. Además, los 40 tornillos M20 que sujetaban la tapa del tanque reaccionario se rompieron o se soltaron por completo. La causa del accidente fue que, durante el proceso de descarga del reactor, la mezcla de disulfuro de carbono, isopropanol y oxígeno presente en su interior se descargó a una presión superficial de 0,2 MPa. Cuando los materiales comenzaron a filtrarse por las bridas, se creó una diferencia de presión entre el interior y el exterior; los materiales que se filtraban salían a una cierta velocidad, lo que generó electricidad estática. Cuando el material líquido en el tanque se ha agotado casi por completo, la electricidad estática acumulada en los bordes de las bridas alcanza una cierta energía, lo que genera chispas eléctricas. Estas chispas encienden la mezcla de dióxido de carbono, isopropanol y oxígeno, provocando así una explosión química dentro del tanque de reacción. 7. El personal de trabajo estaba relajado y no detectó a tiempo los signos precoces del accidente. Los reactores suelen funcionar a presión atmosférica o con la tapa abierta, mientras que los destiladores se operan generalmente a presión atmosférica o a presión negativa. Algunos creen que operar a presión normal, en condiciones de atmósfera abierta o bajo presión negativa no representa un gran riesgo. Sin embargo, esto conduce a una relajación mental, lo que impide detectar y resolver a tiempo los signos de posibles accidentes, lo que eventualmente provoca dichos accidentes. De hecho, en los reactores a presión atmosférica o abiertos, la pared del reactor debe soportar una presión mayor que la que existe dentro del reactor, lo que aumenta el nivel de riesgo. 　　En el caso de los tanques de destilación, si el personal encargado de su operación comete errores, la reacción puede salirse de control y causar obstrucciones en el sistema de válvulas. En esas condiciones, la presión normal o al vacío se convierte en presión positiva. Si no se detecta y resuelve el problema a tiempo, y no existe un dispositivo de alivio de presión de emergencia, es muy probable que ocurran incendios o explosiones. El 27 de noviembre de 2007, ocurrió una explosión en el reactor de reacción diazotación de la empresa Jiangsu Yancheng Lianhua Technology Co., Ltd. La causa fue que las válvulas de vapor del reactor no estaban bien cerradas; por lo tanto, durante la fase de mantenimiento térmico, una gran cantidad de vapor entró en el revestimiento del reactor. Esto causó un aumento rápido de la temperatura dentro del reactor, lo que a su vez provocó la descomposición violenta de los sales diazotadas y, finalmente, la explosión. El operario de turno no supervisó adecuadamente la temperatura del tanque, por lo que no detectó a tiempo las anomalías en su temperatura, lo que retrasó el momento óptimo para abordar dichas situaciones. Medidas de seguridad: La función principal del reactor es permitir la polimerización de las materias primas. De este modo, se puede satisfacer el proceso de producción de estas materias primas, logrando así una producción óptima. No obstante, es necesario seguir las procedimientos adecuadamente. Si se cometen errores en los pasos de operación al utilizar el reactor, esto puede causar daños y afectar la producción. A continuación, conoceremos brevemente los puntos a tener en cuenta al utilizar un reactor químico. 　　I. Operar estrictamente según el sistema 　　Es un requisito fundamental operar de manera estrictamente conforme al sistema establecido. Antes de operar un reactor químico, es necesario conocer las normas de uso del equipo. Aunque la información detallada en el manual del equipo no es muy extensa, existen ciertas normas que deben cumplirse obligatoriamente para garantizar la seguridad en su operación. 　　II. Verificación antes de la operación 　　Antes de operar el reactor químico, es necesario verificar si hay algún problema en el equipo. Si el equipo está funcionando normalmente, bajo ninguna circunstancia se debe abrir la tapa superior ni la placa de contacto, para evitar riesgos de electrocución. Durante la operación, está estrictamente prohibido trabajar bajo presión, ya que no solo daña el equipo, sino que también representa un riesgo para la seguridad. Durante la prueba de presión con nitrógeno, es necesario prestar atención a sus cambios para evitar que la presión sea excesiva. 　　III. Prestar atención a la observación Al operar un reactor químico, es necesario prestar atención a cada paso del proceso. En particular, cuando el tanque de reacción alcanza una temperatura estable, nunca se debe tocar su interior, para evitar quemaduras. Al finalizar el experimento, primero se debe proceder a la refrigeración, esperando a que la temperatura baje, para evitar daños en el equipo debido a temperaturas demasiado altas. Además, es necesario desconectar la fuente de alimentación de inmediato. 　　IV. Cuidado del equipo 　　Al operar el equipo, no solo hay que prestar atención al proceso de operación, sino también al cuidado del mismo. El mantenimiento de los equipos no es algo sencillo. Solo aprendiendo cómo mantenerlos se puede lograr que funcionen de la mejor manera posible, al mismo tiempo que se prolonga su vida útil. De lo contrario, esto afectará negativamente el rendimiento del equipo. Puntos importantes a tener en cuenta: Para evitar accidentes de incendio o explosión en los reactores y destiladores, es necesario no solo fortalecer la formación en materia de seguridad y la gestión de la seguridad en el lugar de trabajo, sino también realizar un buen mantenimiento de los equipos. Además, hay que evitar la formación de mezclas explosivas, limpiar regularmente los sedimentos acumulados en las tuberías del equipo, controlar adecuadamente la velocidad de entrada y salida de materiales, utilizar equipos eléctricos resistentes a las explosiones y asegurarse de que estén bien conectados a tierra. También es importante seguir estrictamente las normas de operación segura y las instrucciones específicas para cada puesto de trabajo. En la operación de destilación, es necesario controlar estrictamente parámetros técnicos como la temperatura, la presión, la cantidad de material a introducir y la relación de reflujo. Al utilizar vapor para calentar, el grado de apertura de las válvulas debe ser adecuado, a fin de evitar que el material se evapore rápidamente y que la presión dentro del sistema aumente excesivamente. Es necesario prestar atención constante a que los tubos y equipos del sistema de destilación estén desobstruidos, para evitar que la obstrucción de las tuberías de entrada y salida o de las válvulas provoque un aumento de presión que pueda ser peligroso. Para evitar que los compuestos con punto de ebullición bajo y el agua ingresen al sistema de destilación a alta temperatura, es necesario drenar todo el agua de condensación presente en los tanques, columnas y equipos auxiliares antes de poner en marcha el sistema. De esta manera, se evita que estos elementos entren en contacto repentino con los materiales a alta temperatura, lo cual podría causar una vaporización instantánea y un aumento de presión que, a su vez, podría provocar fugas o explosiones. Resumen: Los reactores y los equipos de destilación deben estar equipados con instrumentos adecuados para controlar la temperatura, la presión y el caudal. La bomba de vacío utilizada en la destilación bajo presión debe contar con válvulas de retención unidireccionales, a fin de evitar que el aire ingrese al sistema en caso de una parada repentina. En el punto de conexión entre los sistemas de baja presión y los de alta presión, también se deben instalar válvulas de retención unidireccionales, a fin de evitar que los materiales contenidos en los recipientes de alta presión ingresen al sistema de baja presión y provoquen una explosión. En los reactores y destiladores que puedan sufrir sobrepresión, es necesario instalar dispositivos de alivio de presión de emergencia. Por lo general, se colocan válvulas de seguridad en estos equipos. En aquellos casos en que no sea posible instalar válvulas de seguridad o cuando el proceso sea especialmente peligroso, se pueden utilizar discos de ruptura.