1、工厂火灾爆炸事故的分类及其基本预防措施,爆炸分类,化学反应热积蓄引起的爆炸,对自然着火特性进行调研（发热原因）,对蓄热条件（环境）进行分析,强化温控系统,防混合接触,分散、冷却、焚烧,针对放热反应特性采取措施,正确测量、控制工艺参数，控制反应速度,确保冷却和搅拌,失控时处置：及时调整、急冷、放空、中止,点火源的管理,过热液体蒸发引起的爆炸,防止水进入高温炉内,高温废弃物的安全处理,水碎设备的安全设计,深冷液化气体的处理（注意点火源的管理，防二次爆炸）,作业地方要干燥,保持容器的耐压强度,防止容器因外力而引起破坏,防止因火灾引起加热,防止反应失控,点火源的管理(防二次爆炸),一、需要有点火源的爆2、炸,1.着火破坏型爆炸 是由于容器内部的危险物质着火，引起持续燃烧、分解等化学反应，放出反应热蓄积起来，引起生成的气体/空气急剧热膨胀，内压上升，而使容器发生破坏而爆炸。由于燃烧或分解引起的爆炸，有如下六种情况：1)由于快速燃烧引起的爆炸2)粉尘或喷雾爆炸3)爆炸性混合气体爆炸4)气体的分解爆炸5)爆炸性物质以及混合危险物质的爆炸6)管道材料的燃烧,1)由于快速燃烧引起的爆炸(例：液化天然气罐(LNG)的爆炸),时间：,1973.2.10,地点：,美国纽约市斯坦塔（Satten）岛上,后果：,10万m3罐爆炸，罐内检修人员40名立即死亡，伤3人,70.1072.1.25决定停用，2.13取出全3、部LNG(约20个月)因为发现罐LNG一直在泄漏,72.3.154.5，用N2置换(约20天),72.4.54.14，用空气置换,72.4.14确认安全，进罐检修(不断送入空气，并进行可燃气检验),2,3,4,5,73.2.10下午1:10左右罐内火灾(已检修约10个月),6,简况：1967.41970年初建成。罐顶盖81m，顶部高h约30m，V=10万m3，满液高约18.5m。,后果：聚酯膜有破裂，LNG通过这个绝热材料层破裂处泄漏出来。取聚氨酯绝热材料中残留气分析，含有甲、乙、丙、丁、戊烷等烃类气体。(取v2.5530(cm)的聚氨酯2ml戊烷，点火，极易燃烧(指持续燃烧)维修中在取掉聚酯4、膜时引起气压降低，使浸透在其中的丁烷、戊烷等气体，进入罐空间。,当天气象：气压从1046毫巴降到1044毫巴，气温从-6.7升到-3.3火源：尸体旁发现火药式铆钉机、1.1千瓦的电熨斗和真空清扫机,2)粉尘或喷雾爆炸,案例：如布袋除尘器，浓度高，静电引火哈尔滨麻纺厂，纤维粉尘爆炸,时间：87.3.15后果：死58人，受伤177人，直接经济损失880多万元，1.3万m2厂房遭破坏(9500m2被炸毁)，波及三个车间。原因：中央换气室南部二台除尘器首炸，通过地沟、吸尘管传播点火源：静电？手提灯？明火(摩擦、撞击、电火花)？未有结论教训：除尘器穿越多个车间，特别是非防尘车间，车间连成一片(360005、m2)，无分隔。,（1）粉尘必须是可燃的（2）粉尘必须是悬浮的（3）浓度必须在爆炸范围内（4）必须是微粒，分散度要高。粉尘颗粒的大小，对于不同的物质，变动范围在0.10.0001mm（5）点火能源,能引起爆炸的粉尘必须具备的条件,某些物质粉尘爆炸的参数,（1）粒子表面得到热解，表面温度升高（2）粒子表面的分子发生热分解/干馏，变成气体在粒子周围释放（3）这种气体与空气混合形成爆炸性混合气体，点火产生火焰（4）火焰产生的热进一步促进粉尘分解，放出可燃气体，故传播本质上也是一种气体爆炸。金属粉尘主要是氧化放热，加热周围气体，如：,着火机理有机粉尘与氧气发生反应,（1）燃速、压力比气体爆炸小（2）爆6、炸粒子一面燃烧一面飞散（3）最初局部爆炸的冲击波使周围（环境）粉尘飞舞，波及造成二次、三次爆炸（4）与气体相比，粉尘会引起不完全燃烧，有CO中毒危险,粉尘爆炸的特征,（1）化学性质和组成：必须是可燃的，燃烧热的大小、反应性能、含灰分和挥发份的多少。含灰分15%30%则不易爆，含挥发份11%的易爆（2）颗粒度，越小越易爆，因为比表面大，吸附氧多（3）粉尘浓度（4）点火能（5）湿度：一般有抑制爆炸作用（冷却、惰化、湿增加凝聚性影响悬浮性、影响点火温度、传播速度）（6）粉与气共存的影响，会使L下下降（迭加效应）,粉尘爆炸的影响因素,雾滴爆炸可燃液体的雾滴是可以爆炸的当雾滴0.6mm时，点火后可以传播7、火焰；当雾滴0.01mm时，其L下相当于气相时的L下。形成雾滴没有温度要求，只要产生喷雾现象，遇点火源，即燃/爆。,3)爆炸性混合气体爆炸,案例：丙烯酸甲酯贮罐爆炸76.3.9，1205，日本兵库县某化工厂丙烯酸甲酯储罐爆炸。爆炸声在10km内均可听到，负伤57人。由于丙烯酸甲酯蒸气有恶臭，在向储罐输液时，从罐内排出的气体有恶臭，为防其污染环境，工艺上考虑了用一根7.5cm，L15m的不锈钢管将气体导出，再通过一个60cm，h4m的装有活性炭的脱臭塔，吸附除去蒸气恶臭后，排入大气。丙烯酸甲酯蒸气在活性炭上吸附时放热，吸附热和氧化热积蓄，使活性炭被加热（温度可达500600）。当天气温9.8158、，丙烯酸甲酯的电阻率108109.cm，输送流速1.8m/s。,丙烯酸甲酯：沸点80.3 L=2.825%（V），温度极限-343 引燃温度（自燃点）=468,4)气体的分解爆炸,具有分解爆炸特性的气体，一般是指此种气体分解可以产生相当数量的热量。当分解热达到2030千卡摩尔的物质在一定条件下点火之后火焰就能传播开来。（化工安全技术）若把142KPa的乙炔点火，就会发生分解爆炸。这一压力称为“临界压力”。日本规定乙炔发生装置的压力限值为140KPa，某些国家限定为130KPa。由BIOS（英国情报资料调查小组委员会）报导的资料,乙炔在对应温度和压力下产生分解爆炸的关系(德国资料),按此资料，可9、理解为，分解爆炸性气体，在一定温度下(或点火)，对其施加一定的压力，则会产生分解爆炸。,乙炔的L“可燃气体、蒸气、粉尘火灾危险性参数手册”：L 2.5100（A）“国际海协”：L 2.180%(M)“防火检查手册”：L 2.582%,可发生分解爆炸的物质：,5)爆炸性物质以及混合危险物质的爆炸,这里所指“爆炸性物质”是指在反应罐、热交换器、管等内部所生成的副产物造成爆炸危害。有些不饱和有机物能吸收氧生成过氧化物/原料中微量NO2生成硝基化物。如：丁二烯过氧化自聚物很不稳定 丁二烯端聚物 过程中堵塞管道，使容器破裂,6)管道材料的燃烧,案例：61.2.27，某钢铁厂高压氧经硅胶干燥，部分硅胶粒子10、进入氧气流，管内壁被磨损，生成铁粉，流动中发热着火，在T型管内沉积，使管道烧穿。,惰气置换 一般控制混合气中O2浓度在MOC以下（气体MOC在6以下，粉尘MOC在10以下）最小氧气浓度（MOC）在空气和燃料的体积之和中，氧所占的百分比，低于此值不燃烧。,2.着火破坏型爆炸的预防措施,例：,2)混合气的成分控制与管理,在容器内空气不能用惰气置换的情况下，必须控制在爆炸范围以外，控制P.T.V使不进入爆炸范围。如储存某可燃液体的上部空间，在常温下可达爆炸范围，可通过对应的温度极限进行控制，使可燃液在气相中的浓度处于上限以上，或下限以下，在爆炸范围以外。,例：已知苯的L 上7.9（v），求苯的爆炸上11、限温度，（在常压下）解：,由资料查得苯在10时P=44.75mmHg 20时P=74.8mmHg由内插法求得P=60.04mmHg时的T,其结果15.1，即为L上（7.9）就对应的温度，表明在15.1以上，常压下，容器上部空间的苯蒸汽浓度是大于L上的，不会燃爆,P为绝对压力（MPa）,3)点火源的管理明火、照明、动力电、仪表电，器内特别注意：静电、摩擦、高温4)防止不稳定物质的生成是否有过氧化物生成/吸收NO2生成硝基化物5)了解生产物料的危险特性：会分解否？采取相应措施,讨论：你所在装置有哪些可能发生着火破坏型事故的隐患(因素)？你所在装置有哪些过程需控制最小氧浓度？,3.泄漏着火型爆炸,是12、因为保存在容器、塔槽、管道内的危险性物质泄漏到外面，在空气中被点火源点火而引起的燃烧、爆炸。泄漏原因：1)材料强度降低a)腐蚀 例：芳烃厂EA-105（换热器）97.3.27排污管泄漏。原因是硫化物腐蚀。67年9月24，日本神奈川县炼油厂直馏石脑油加氢裂解工序，管道穿孔，H2泄漏，被加炉点火，发生火灾。石脑油中N2和S的化合物，在10MPa管内转化成氨和硫化氢，在冷却塔内生成硫化氨：NH3+H2S(NH4)2S，为防析出堵塞管道，在冷却前注水于气流中，气流中的H2S溶入水中，在管道内壁生成硫化铁腐蚀层，被水流冲刷流走，这里既有H2S腐蚀，又有水流的冲蚀。破坏处在25cm弯头部位水注入口下流方向13、15cm处。每年腐蚀速度17mm（非常高）一般碳钢设计腐蚀裕度1.5mm,b)低温脆性 碳钢或其他金属，在其延展/脆化转变温度以下时，可能存在脆性问题；一般温度低于-70时，应从材料上考虑，如加Nbc)氢脆（蚀）高温高压下，H2与钢中的C发生如下反应：Fe3C+2H2CH4+3Fe此CH4向外扩散，在晶格中产生应力，晶格结构发生变形，钢硬化变形，称为氢脆（蚀）氢蚀压力与温度,钢中加入Cr,Ti,Nb可提高抗氢能力,钢种,压力MPa,温度,d)反复应力：如制氢的变压吸附罐e)高温 2)外部载荷 地震、地方下沉、翻车、碰撞3)内压上升 充装过量、热膨胀、压缩、水击、反应失控（蒸发、燃烧、分解）4)14、阀门操作,例：小凉山爆燃事故(“10.22爆燃、26.15事故”),地点：1988.10.22晨0:07,高化小凉山地区损失:死26人,伤15人,经济损失9.8万元直接原因：违章操作，排（切）水时将液烃排入水池，蒸发遇火源而爆燃罐区状况：,操作：应关进料阀，待球罐内烃水澄清，进行脱水。开2号阀脱球罐水切水器关2号阀待烃水澄清开3号阀切水水池违章者：三阀齐开，跑料25分钟，约9.7吨火源：界外（西墙外）工棚明火。工棚中50多人逃生者沿途又有14人倒在农田、路边过火面积62500m2;风向西北。当班者：2人睡觉，3人拔葱，2人上岗教训：未按操作程序操作（违章）自动报警未启动 未采取应急措施（如蒸汽15、稀释）车间无人值班，但有总值班，上下沟通不畅 用电设备全部瘫痪，消防泵不能启动，应考虑备用 三个阀无联锁,5)盖子打开,例：70.2.26，日本神奈川县市有炼油厂，为维修常压蒸馏装置第二蒸馏塔的塔底油（重油）抽出泵，刚松开固定泵壳的2个螺栓时，即喷出了322的热油，热油闪点140-150，着火点300以下，造成火灾。原因：没有关闭塔底泵和塔底管道上的阀门。,4.泄漏着火型爆炸的预防措施,1)防止泄漏 首先考虑设备的安全性：设计、选材、制作、安装、检验（试压）工艺条件的保证：单纯机械原因造成泄漏是较少的 化学反应的因素是较多的，如反应失控，必须严控工艺条件。2)防阀门误操作 安全教育、“呼应确认16、”、“开关确认显示”1960.3.12美国新泽西州杜邦公司合成氨装置中，原料气的液N2洗涤装置发生故障。修理后，错误地将液N2流入了H2压力为146/2的碳素钢管中，温度降低到-140，液N2急剧蒸发，压力上升、破裂。,3)检测报警按“建规”第10.3.2(新建规11.4.2)条：散发可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房和场所，应装设可燃气体浓度检漏报警装置;“石油化工企业设计防火规范”第4.6.11条：在使用或产生甲类气体或甲、乙A类液体的装置内，宜按区域控制和重点控制相结合的原则，设置可燃气体报警探头;“石油化工企业设计防火规范”第5.1.4条：在可能泄漏甲类气体和液体的场所内，应设可燃气体报警仪17、;石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范第3.0.1条：生产或使用可燃气体的工艺装置和储运设施（包括甲类气体和液化烃、甲B类液体的储罐区、装卸设施、罐装站等）的2区内及附加2区内，应按本规范设置可燃气体检测报警仪。该规范特指有毒气体为：硫化氢、氰化氢、氯气、一氧化碳、丙烯腈、环氧乙烷、氯乙烯,4)点火源的管理 各类点火源。特别注意：高速气流喷出绝热压缩起火、粉尘挟带产生静电火花、泄出高温物料达自燃点。讨论：举一典型的泄漏着火型案例，分析一下已采取的安全是否到位,二、化学反应热积蓄引起的爆炸,1.自燃（发）着火型爆炸因反应热的积蓄，tV反t（更高），大于自燃点而燃/爆。条件：V热V散 此18、类物质具有多孔、绝热保温性(多为纤维状、粉状/片状物)容易进行放热反应：分解（不稳定）、吸水产生水合热、吸附、氧化、混合等。,1)分解引起的自然着火,案例：硝化棉分解 64.7.14，东京都品川区海岸数栋仓库被大火吞没，并引起丁酮过氧化物爆炸。硝化棉：C12H17(ONO2)3O7 C12H14(ONO2)6O7含N量12.6（易燃固体）含N量12.6（爆炸品）分解机理：干硝棉NONO2,NO2催进硝棉自催化分解，放出大量的热，积热至180，即自燃。湿硝化棉之乙醇可吸收微量NO/NO2，使失去自催化作用，不易自燃。湿润剂：水、乙醇、异丙醇。市售硝棉含乙醇25硝棉自燃的条件：干 较高温度下存放一19、段时间 出于蓄热堆积状,2)混合接触引起的爆炸,案例：硝铵（NH4NO3）混合爆炸概况：47.4.16美.德克萨斯港大本营号货轮大爆炸，船上装有2500TNH4NO3，纸袋（沥青纸），硝铵涂有石蜡；同时（17日）引起附近高空飞轮号爆炸，该轮装有硝铵及硫磺。后果：约600人死亡，3500人受伤，损失约3.3亿美元 附近的孟山都公司办事处、仓库、丙烷裂解装置、苯乙烯装置、苯罐全遭破坏。苯罐烧了三天。原因：硝铵高温时分解：NH4NO3N2O+2H2O HNO3+NH3 3N2+2NO2+8H2O 2HNO3+4N2+9H2O 2S+8NH4ON32SO2+2NO2+16H2O+7N2初期采用了封仓（20、窒息）无效果（自身含氧气，且分解生成N2O）应与可燃物分开存放,3)吸水引起的 例：铁粉与水/水汽接触产生放热反应：Fe+4/3H2O(g)1/3Fe3O4+4/3H24)氧化引起的 例：煤的自燃 油脂的自燃5)吸附引起的 例：前例 丙烯酸甲酯罐除臭，经活性炭吸附放热,2.自燃着火型爆炸的预防措施,1)对自然着火特性进行调研：针对发热原因：分解、氧化、吸附、吸水、混合接触等采取措施。(要掌握)2)对蓄热条件（环境）自身状态进行分析V热与V散的关系3)强化温控系统4)分散、冷却、焚烧5)防混合接触 强氧化剂不与油等可燃物接触，如：CH3OH+CrO3CO2+H2O+Cr2O3 讨论：必须有物质的21、MSDS，对物质危险性进行分析。,3.反应失控型爆炸,化学反应热，由于搅拌、冷却失效T，V加快，P（原有物料/分解的气体P蒸）致容器破裂，引发燃/爆。1)聚合反应引起的爆炸 例：1969年3月30日，日本爱媛县化工厂，处理废弃丙烯腈的反应罐爆炸事故。在处理废弃丙烯腈时，为防止单体聚合加了CuCl，为防止单体分解加了NaOH,CuCl+NaOH CuOH+NaCl 结果失去阻聚作用。自聚发热、温升、压力上升而爆炸。丙烯腈的聚合热为17.3千卡/摩尔，沸点77.7 丙烯腈的蒸气压：150时0.6MPa 200时1.5MPa 220时2.0MPa 250时3.0MPa阻聚剂失效引发自聚合温升引起法兰22、泄漏进而引起平衡破坏型蒸气爆炸,2)合成反应引起的爆炸 例：硝化反应：若撤热不好，搅拌停/加药过量，则会引起反应失控。3)分解反应引起的爆炸 案例：69.8.15，日本平中市化工厂，臭氧化物分解爆炸。将臭氧化物通入异黄樟素中进行氧化反应异黄樟素臭氧化物（过程中停止了20时），在启动时发生了爆炸。原因：臭氧化物不稳定，长时间放置，发生了自然分解、放热、产生气体产物；测温时又出了问题，分解热积蓄，导致反应失控，爆炸。,4.反应失控型爆炸的预防措施,1)针对放热反应特性采取措施(了解工艺过程及物料特性)2)正确测量、控制工艺参数，控制反应速度物料配比、组成、料速、温度、压力等参数准确测量与控制，从而23、控制V反对大直径反应器应有多点测量如料比、料速控制、应考虑多方面的因素，如图3)确保冷却和搅拌 供冷系统的保障措施、双泵、双电源4)失控时的处置当开始出现失控时，应及时调整、报警采取急冷、中止、放空措施 如：C2H2+HCHOC4H6O2(丁炔二醇)，必要时加大量水 丙烯聚合失控加终止剂CO等 讨论：你所在的装置有反应失控的危险吗？已采取了哪些措施？,11,丙 烯mol%,2.1,45%,mol%,丙烯-空气-水蒸汽,A,三、过热液体蒸发引起的爆炸,液体在一定条件下处于过热状态，当过热液体瞬时发生沸腾时，压力急剧上升，就会因相变而出现爆炸现象。1.传热型蒸汽爆炸 这是热从高温体向与之接触的低温24、液体快速传热的结果，液体瞬时变成过热状态，造成蒸气爆炸。1)传热引起的水蒸汽爆炸 1971.11.26，日本福冈县炼铁厂，转炉送氧枪，切断时落进高温炉，枪中水流入炉中，发生水蒸汽爆炸，死4人，伤17人。,2)传热引起低温液化气体的蒸气爆炸,液化气体各有其沸点，如：液化甲烷：-162液化丙烷：-42液化丁烷：0.5液 氮：195.8在容器里放有液化丁烷的液面上，注入液化甲烷，便会产生尖锐的爆炸声，发生激烈的蒸汽爆炸。这是因为甲烷、丁烷可无限混溶，低沸点甲烷溶入液态丁烷后，甲烷立即变为沸点以上的过热状态，甲烷(液)激烈沸腾，引起蒸气爆炸。在液化丙烷(B.P-42)中投入液氮(B.P-195.8)，25、也会爆炸。如向20的水面注入液化丙烷（B.P-42），不会发生爆炸；若向70的水面注入液化丙烷（B.P-42），则会发生爆炸。这是因为?,碳氢系液化气和水是不混溶的，不同于甲烷(l)与丙烷(l)，一经溶入即为核态沸腾，发生蒸气爆炸；Enger和Hartman的研究结果表明：水和碳氢系液化气（产生）核沸腾和膜沸腾间的转移区域的温差T在90120之间，则会发生蒸气爆炸。,上例20的水面上注入液化丙烷（-42），其T90，故不发生蒸气爆炸。70的水面上注入液化丙烷（-42），其T=112，会发生爆炸。,2.传热型蒸气爆炸的预防措施,1)防止水进入高温炉内2)高温废弃物的安全处理，应缓慢洒水(如高温炉26、渣)3)水碎设备的安全设计4)作业地方要干燥5)深冷液化气体的处理 不同沸点的深冷液化气体互相混溶，或进入水中都有发生蒸气爆炸之危险。,3.平衡破坏型蒸气爆炸,在密闭容器内，一定温度下，其蒸气和该液体温度间保持物理化学的平衡。蒸气压是温度的函数，即蒸气压随温度的变化而变化。在容器内保持蒸气压平衡的情况下，若气相部分有缝隙泄漏，则容器内压下降，瞬时失去平衡（液-气）变为不稳定的过热状态。处于过热状态的液体，将其部分热量变为蒸发热，部分液体被蒸发，在过热液体内部产生均匀沸腾核。由于同时有无数气泡成长，体积剧胀，液体因膨胀力而获得惯性，猛撞器壁呈液击现象（其力比初始蒸气压大数倍），使裂缝更大，或发生27、断裂，破片飞散，器内物质全部喷出。其结果：若为水/不燃物（CO2）爆裂后即告结束；若为可燃液体，则形成爆炸性混合气体，遇火源引发第二次爆炸。,例：西班牙的液化丙稀槽车的爆炸概况：1978.7.11，下午2:30，西班牙巴塞罗那市与巴伦西亚市之间布罗河三角洲西侧发生液化丙烯槽车爆炸。附近露营场地有800多人。后果：死150余人，伤120余人，100辆汽车和14栋建筑物烧毁/倒塌。原因：过量超装，外壳产生了裂缝。按规定，只能罐装容积的85%，估计当时罐装了容积的100%，早晨出发温度较低，到了下午因液体热膨胀，槽壳产生了裂缝，平衡破坏，猛烈喷出，并发生了第二次混合气体爆炸。槽车容积43m3，重约28T（43m30.65T/m3）。C3H6：B.P-47，P201.0Mpa，P30 1.3MPa。,4.平衡破坏型蒸气爆炸的预防措施,1)保持容器的耐压强度 制造方面：设计的合理性、材质选用（考虑温度、压力、耐腐蚀等）操作：防过量超装2)防止容器因外力而引起破坏 车、船的碰撞、翻车、触礁3)防止因火灾引起加热 如贮罐/容器表面应设有冷却水喷淋4)防止反应失控 反应失控发生爆炸后，(反应器/容器内)尚残留有过热液体，有可能再次发生平衡破坏型蒸气爆炸。5)点火源的管理 对平衡破坏型蒸气爆炸，本身与点火源无关，而是当为可燃物时，会引发二次爆炸，故要管理点火源。,Thanks!,