某化工厂6 000 m3/h空分塔恶性爆炸事故

【事故概况、经过】
            某年5月16日9:05，抚顺某化工厂6 000 m3/h空分塔发生了恶性爆炸，导致27 米高、 2米直径的空分上塔被炸毁；主冷被撕裂成碎片并燃烧、爆炸，其形成的碎片散落在半径为500 m范围内；上塔顶部的纯氮塔飞离30 m外；爆炸形成的冲击波使周围建（构）筑物及设备均以空分塔为中心呈放射状倾斜、倒塌，并造成周围（最远处达1 500 m）建筑物的门窗玻璃被击碎；下塔（高8.3 m）虽外观完好，但底部裙座被压扭曲；位于空分塔东侧、相距约20 m，高21 m的空冷塔向东南倾斜30°；
位于爆炸中心南侧的压缩机厂房四周钢制支撑柱向南倾斜3°～4°，四周槽钢及厂房顶部槽钢也严重扭曲，厂房屋顶被冲掉；冷箱全部被炸，飞向四周，其中1块重约800 kg的钢板飞出200 m外；位于空分塔西侧约6 m，高15.2 m的液氮贮槽向西南倾斜；位于北侧砖结构的空压站房向北侧倒塌。

            事故造成4人死亡（其中1人在200 m外被飞来的冷箱钢板击中头部死亡）、4人重伤、27人轻伤；损坏空分塔等静设备12台、动设备（水泵）4台，使空分装置丧失生产能力。直接经济损失460余万元。
【事故原因分析】
            该空分装置系1988年引进，由法国TECNIP承包建设安装的生产氧气、氮气各6 000 m3/h的制氧设备。流程中具有常温分子筛吸附器和低温液氧吸附器，分子筛后设有CO2在线分析仪，却无碳氢化合物在线分析仪，也未开展该项分析。
            事故后，法国SNPE国家级爆炸研究所的专家到现场勘察、计算，得出以下结论:
           (1) 原料空气中，危险杂质的含量严重超限，是该次爆炸事故的根源。
            由于装置排放含有大量碳氢化合物的循环气，又恰逢西北风，使空分塔吸入的加工空气中的大部分危险杂质含量，显然都大大超过了极限许可含量。
危险杂质C2H4与C3H6的实际含量分别为极限许可含量的3.6倍和17.65倍，鉴于它们既不容易被分子筛和硅胶吸附，在液氧中的挥发度又特小，不容易随氧气带走，因而在液氧中积聚、浓缩，达到爆炸极限。
            液氧沸腾时其运动速度可达10 m/s，随冲击波方向的压力可达10 MPa，逆向冲击波方向的压力可达20 MPa，液氧沸腾形成的气泡绝热压缩所产生的能量也可能是引爆的原因之一。

            (2)对液氧中危险杂质未进行在线、离线监测，不能及时发现有害杂质含量超标是这次爆炸的又一重要原因。

(3) 未连续排放液氧，导致C2H2和CmHn在液氧中积聚、浓缩，析出固体，是这次爆炸的直接原因。

            在大气条件正常时，连续排放折合1%气氧产量的液氧，即可防止C2H2及CmHn在液氧中积聚、浓缩。当大气被有害杂质污染时，排放的液氧量应作相应增加，可防止它们在液氧中的积聚、浓缩。而该化工厂不但未增加液氧排放量，而且连正常的液氧排放也未进行，这就使C2H2和CmHn在液氧中积聚、浓缩，进而析出固体C2H2和CmHn，导致空分塔爆炸。
宋体【对策措施】
            要从技术力量、检测手段、规章制度、运行操作、检查督促等诸方面健全安全保证体系，切实加强对空分设备安全运行的管理。

            防止有害杂质在空分塔内积聚、爆炸的基本要求如下:
         （1）制氧的原料空气条件要好，大气中的有害杂质不超量；
     （2）加工原料空气入塔前要尽最大可能将其中的有害杂质去除掉；
     （3）有害杂质一旦进入塔内后，应采取有效措施，阻止或不让它们在液氧中浓缩；
     （4）配备足够的必要的检测仪器，随时监测它们在液空、液氧中的含量，一旦超过正常运行的允许值，立即采取有效措施，进行稀释或消除。
为了保证分子筛正常、高效工作，必须抓好如下几个环节:
          （1）保证分子筛、活性氧化铝的质量（强度、粒度、吸附性能及使用寿命等）良好；
          （2）鉴于空气温度升高，分子筛吸附性能降低的特性，故入纯化器的空气温度应尽可能低，这不仅可提高分子筛吸附杂质的能力，而且空气温度降低的同时可使分子筛（或活性氧化铝）吸附水分的负荷降低；
         （3）不超周期运行，按规定的工作周期运行，不得随便延长吸附器的工作时间。
            特别要指出的是，当制氧站200 m范围内的其它装置大量排放C2H2，CmHn及CO2等有害气体时，即应缩短分子筛运行周期，将有害杂质拒之空分塔外。
（4）按操作规程彻底清理再生分子筛，定期（如每年1次）对在役分子筛筛分，保证其良好的吸附性能。

            防止入塔有害杂质的积聚浓缩:
             一是防止C2H2及CmHn在液氧中积聚，二是防止它们在主冷中局部浓缩析出固体。

            为防止C2H2及CmHn在液氧中积聚，对只生产气氧的空分装置，在分子筛有效工作时，应连续不断地排放液氧，其量为0.5%～1%气氧产量。但如果在离制氧站200 m范围内大量排放CO2，C2H2或其它CmHn时，为防止它们在液氧中的积聚，首先是缩短分子筛的工作周期，同时增加液氧的排放量。        
为防止C2H2及CmHn在液氧中的局部浓缩，一方面要注意改进主冷结构，另一方面更重要的是主冷凝蒸发器应采取全浸式操作，保证液氧的循环倍率。

            配备足够、有效的检测仪表，随时监督CO2，C2H2及CmHn总量:
          （1）在分子筛出口处配备在线检测仪，当CO2≥5×10-6时，必须立即切换分子筛吸附器，保证加工空气中含有的CO2，C2H2及CmHn应尽量少；
          （2）完善监测手段，在线监测与定期监测两者并用，应尽可能配置质量可靠的在线监测仪表，随时监测液氧中的C2H2及其它碳氢化合物含量，以便及时发现问题；
同时每天至少做一次离线检测，当C2H2及总碳量达到报警值时，应及时采取包括增加排放液氧量在内的各项措施，以稀释它们在液氧中的浓度，严格执行对液氧中C2H2及总碳含量的规定。

            避免或降低液氧中产生高电位静电电压的最根本措施，是保证分子筛吸附效果和防止分子筛、活性氧化铝（或硅胶）粉末进入塔内。

             避免或降低空分装置产生静电的根本措施，是在装置内外分别设置完善、可靠的防雷、防静电接地装置，接地电阻应≤10 Ω，且每年至少检测1次。