兰州石化工酸性水罐拆除仪表时爆燃事故

clarkhunter

2006年5月29日15时28分兰州石油化工公司有机厂苯胺车间废酸提浓单元一楼发生爆燃，过火面积112.5平方米，造成4人死亡，11人受伤的重大火灾事故。
　　一、事故经过
　　2006年5月2日9时许，根据公司大检修计划安排，有机厂苯胺车间分单元停车，经过倒空、清洗至28日，逐步开始办理当日检修设备交出手续。5月29日上午甘肃临夏兴临建安公司在废酸提浓单元室内一楼东南角进行落水管理预制作业和建筑物维护作业，下午13：30甘肃临夏兴临建筑安装有限公司粉刷班安排15人在1-4层进行建筑物维护作业，14：20兴临建安公司第五分公司8人在1楼室内北侧进行酸性水罐（R5104）拆除更换作业，同时维达电仪分公司2人在酸性水罐（R5104）顶部平台拆除该罐雷达液位表，15：28一楼发生爆燃引发事故。
　　二、事故原因
　　经调查证实：维达维修五分公司在废酸提浓单元拆除5立方米酸性水罐（R5104）过程中，松开下封头出口管法兰时，从该法兰流出含苯酸性水，水中的苯在该罐围堰内累积，达到一定浓度后扩散，在北风的作用下遇到甘肃兴临建筑工程有限公司在东南角预制落水管电焊作业，产生的明火发生瞬间爆燃。在发生瞬间爆燃时，产生的热量将装置一楼的电缆、门窗以及处在吊装口建筑物维护作业，搭设在架子上的竹跳板等可燃物引燃。引燃产生的大量有毒浓烟和竹跳板等的燃烧，造成在架子四层系安全带作业的甘肃兴临建筑工程有限公司4名粉刷工窒息死亡，厂房内1-4楼作业人员中有11人不同程度被烧伤。
　　三、事故分析
　　1、酸冷凝液（R-5104）中苯的来源分析，经查阅废酸提浓单元流程，岗位操作方法及相关资料后，分析酸冷凝液贮罐（R-5104）中含有水、酸和部分有机物（主要是苯和硝基本苯等）。《废酸提浓单元岗位操作法》中描述：经闪蒸罐（R5101）闪蒸分离的气相（NXOY）及硝基苯和苯等有机物进入除雾塔（T5101），酸蒸发浓缩器（H-5102）蒸发生产的气相也进入除雾塔（T5101），在除雾塔（T5101）中与通过冷凝液循环泵（B-5103A／B）形成的喷淋接触，使过热蒸汽降温除去夹带的酸雾滴，减少酸损失，离开除雾塔（T5101）的不凝气（水蒸气、NXOY及硝基苯和苯等有机物）经蒸气冷凝冷却器（H-5103）和蒸汽尾气冷凝冷却器（H-5106）冷却，水蒸气、部分有机物气体和酸性气体被冷凝后进入酸冷凝液贮罐（H-5104）。剩余的NXOY及少量硝基苯和苯等有机物气体经液环真空泵系统（B-5105A／B）后进入尾气吸收系统，酸冷凝液贮罐（R-5104）的酸性水，一部分至硝基苯单元中和岗位，一部分去除雾塔（T-5101）用作喷淋。原料废酸的性质、规格中，苯的含量小于等于0.2%，硝基苯含量含量小于等于0.1%。由于上述工艺流程看出，由原料带入的苯有部分进入酸冷凝液贮罐（R-5104）中。苯生产单元建成投产后，连续运行1年4个月，未对该单元全面检修，本次停产检修是装置建成投产后的第一次。苯的密度是879.4千克每立方米，硝基苯的密度是1205千克每立方米，水的密度是1000千克每立方米，可以看出，苯比水轻，分离后在水层上面，硝基苯比水重，正常生产过程中，控制酸冷凝液贮罐（R-5104）液位在30%-70%，一般为50%左右，连续进料，连续出料。由于苯与水分离很快且较水轻，浮在水层上面，这样分离后苯量积累增加，虽该贮罐为微负压操作，贮罐顶部有一个DN65排气管，能带走部分苯蒸汽，但（R5104）补贴罐中仍属持续增加状态，这是造成本次事故的直接原因。
　　2、本次事故中泄漏苯量的估算。根据现场了解情况和相关资料，我们从以下两个途径估算了本次事故中泄漏苯的数量范围。
　　(1)、根据雷达液位计的指示估算
　　R-5104规格为1600×2400的搪玻璃贮罐，公称容积5M3，有效容积6M3。该设备采用雷达液位针指示和控制液位。设备总高度3200mm，雷达液位设置的正常值为0-3000mm，即雷达液位计指示为0时,设备底部椭圆封头内仍有200mm液位。操作工到空废水时按照液位计指示0后停泵,此时该系统内残存的液体量约为: V=V1+V2
V1--罐内0位以下椭圆分头内的体积
　　V2--罐底至泵进口管道中的存液,管径DN80,总长度为8.2m.
　　V1=0.170m3
　　V2=11/4d2L=0.785×0.082×8.2=0.041m3
　　V=V1+V2=0.170+0.041=0.216m3
　　该部分液体大部分为苯,则重量为:0.216×0.8794×103=190公斤
　　(2)、根据苯的燃烧速度估算
　　根据《化工安全技术》提供的数据,苯的燃烧速度为165.37公斤/米2.小时。现场了解本次事故一楼火灾燃烧时间约40分钟(兰州石化公司消防支队提供)。泄露的苯聚集在R5104和B5103A/B的围墙内,该围堰面积为6.8×2.4=16.32m2,4台泵基础和R5104基础及其它障碍物占去大部分面积,以液体过流面积2.5m2计,苯的燃烧速度为
　　165.37×2.5×40/60=275公斤
　　经以上估算分析,我们认为本次事故苯的泄露量约为200-250公斤.
　　3、其他几个相关参数的估算
　　(1)、一层厂房达到爆炸极限下限的苯蒸汽量
　　一层厂房容积V=10.8×14.7=1058m3
　　苯在空气中的爆炸极限为1.2-8%,兰州地区大气压636mmHg,当时气温31度,则达到爆炸下限需要的苯蒸汽量为:
　　G=PV/RT×W =(636/760)×(1058×1.2%)×78\[0.082×(273+31)]   =33.3Kg (2)、一层厂房泄露面积估算
　　一层厂房有12个窗户,三个门,一个吊装孔,经现场实测,泄露面积约为45.3m2.则泄露面积与厂房容积比为:
　　45.3/1058=0.043
　　符合《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001版)中关于容积1000m3以上建筑不小于0.03的规定。
　　4、废酸提浓装置是英国QVF公司设计并施工，于2005年1月投产，本次该单元全面检修是装置建成投产的第一次，外方提供的废提浓技术资料中只有换热器设备除垢清洗方案，没有提供全套装置的清洗、置换方案。酸性水罐（R5104）在倒空时用P5103泵将物料打空，在P5103泵进口倒淋阀排尽，此时DCS显示液面指示为零液位（位号LICZA-5106）。操作工孙玮26日从R5104放空管线断开处用胶管水冲罐壁。尽管对该罐进行清洗倒空，但由于清洗方法不当，在罐顶上残留少量的物料，从清洗完到交出这段时间内，罐顶上残留的少量物料聚罐底出口管线内，在29日维达公司卸开下封头出口管法兰螺栓时，从法兰口流出。
　　5、在废酸土浓单元29日从1楼到四层吊装口位置有高空作业、电焊作业、动火监护人员，
　　一层有拆除设备作业、一层平台上有拆除仪表等多工种交叉作业。
　　6、危害辩识意识不及时，当维达公司五分公司在废水提浓单元松开5立方米酸性水罐（R5104）下封头出口管法兰时，该法兰口有液体流出。现场作业人员去当班化工班长进行辨识。由于化工班长正在污池中清理池底污泥，不能马上到液体流出处，及时辨识，使含苯酸性水，水中的苯在该罐围堰内累积。