一起臭氧化反應爆炸事故

關松健　孫海祿

2008年3月的一天，凌晨3點鐘，我正在值夜班，剛從車間出來，忽然聽到一聲沉悶的巨響，緊接著又有連續幾聲悶響。再看時，發現車間上空已經升起了黃白色的煙霧，空氣中彌漫著難聞的刺鼻氣味，幾個工人從車間跑出來說：“臭氧化中試罐爆炸了！”我急忙組織從車間撤離出來的工人穿戴好防護用品，向上級匯報后，拿上滅火器準備進入車間滅火。

沖進車間，大家才發現，臭氧化中試罐的機械密封上面已經冒起了火苗，車間頂棚也被爆炸震出了幾個大洞。經過半小時的努力撲救，大火終于被撲滅，但整個車間已經變得非常狼狽，臭氧化中試罐罐體裂開一條長約20 cm的口子，周圍反應罐的保溫層全部燒黑。所幸此次事故沒有造成人員傷亡。

事故原因分析

在這起事故發生后，廠里組織相關技術人員對事故進行了分析。發生事故的地點是制藥車間，當時正在進行產品正式投產前的試驗生產，由于藥品量不大，所以設備上也是能簡則簡，能省則省，忽視了臭氧化反應的特殊性，造成了事故的發生。

臭氧的化學性質極不穩定，在空氣或水中會慢慢分解成氧氣，由于分解時釋放出大量熱量，故當氧氣含量在25%以上時，很容易發生爆炸。另外，臭氧系統中存在大量的氧氣，氧氣又是一種極其活躍的助燃劑。公司在投產前未能充分意識到這些問題，使得工藝設計、設備選用上存在一定缺陷。

在設計工藝方面，首先是尾氣排放方式上有缺陷。臭氧的密度為2.14 g/L，比空氣的密度大，公司在生產過程中雖然設置了尾氣吸收裝置，但未設引風設施，導致反應后期臭氧在反應罐內密集。此外，公司對于反應終點的監測不夠。在實驗室，臭氧化反應結束，反應液會因為臭氧過量而顯藍色。所以，在試運行的階段，公司也把此作為了反應終點判定的依據。可是進入中試階段，在反應罐中進行，通過視鏡很難觀測罐內物料顏色的變化。

在設備選用方面，主要有5個方面漏洞。首先是設備材質選用不當。臭氧為強氧化劑，除金、鉑、不銹鋼外，幾乎對所有金屬都有腐蝕作用。基于這一點，生產上常使用不銹鋼，來制造臭氧發生設備和與臭氧直接接觸的部件。臭氧對非金屬材料也具有強烈的腐蝕作用，即使相當穩定的聚氯乙烯塑料濾板等，在臭氧加注設備中使用不久，便會出見疏松、開裂和穿孔的現象。因此，在臭氧發生設備和計量設備中，不能用普通橡膠作密封材料，必須采用耐腐蝕能力強的硅橡膠或添加了耐腐劑的耐腐橡膠等。這次事故后，公司對設備做了檢查，發現視鏡處的墊圈材質不符合要求，橡膠墊圈已被嚴重腐蝕。據工人說，反應中已有氣體從視鏡處冒出。

其次是中試罐安裝完畢，設備管道清理不夠徹底。臭氧反應系統的設備和管道所接觸的介質是空氣、氧氣和臭氧，屬于要求較高的工業管道、設備，在生產運行中要求不能有任何泄漏，也不能含有任何顆粒、纖維、油脂。在安裝過程中，管道內所有污物必須全部清除。否則任何細小顆粒在高速氣流帶動下，與管壁摩擦所產生的能量，都足以點燃管內的油脂殘留物，導致管道爆炸。

第三是未設計過濾裝置和防靜電裝置。由于臭氧化學性質的不穩定性，極容易因摩擦或靜電產生爆炸。公司的設備中卻未設置過濾裝置和防靜電裝置，這樣很可能因料液中帶入鐵渣滓等雜質而產生摩擦引起爆炸。

第四是氣體管路設計不合理。臭氧輸入管路中，用一根管插入反應液，未設氣體分布器，這樣很容易引起管路堵塞而發生安全事故。臭氧尾氣管路內徑過小，很容易導致尾氣排放不及時，造成臭氧密集而發生事故。

第五是防爆閥選用不合適，該中試罐防爆閥是從其他罐上拆下的，防爆膜過厚，起爆壓力過高，不能適應該反應的需要。

預防措施

事故發生后，公司組織了全員安全培訓，并將此項工作長期持續不斷地開展下去，讓廣大職工時時刻刻繃緊安全弦。

在優化工藝方面，公司首先在尾氣排放口加設了引風裝置，及時排出尾氣，避免臭氧與空氣接觸的同時，還能及時排出過量的臭氧。其次是增設了其他反應終點判定方法，使反應終點能夠及時準確的被判定；在罐外加設取樣器，可以更好地觀測料液顏色的變化及取樣檢測。第三是為臭氧系統配備完善的檢測系統。在臭氧管道入口加設了烴類檢測儀，一旦有油污進入，立即阻斷臭氧輸入；增設了臭氧濃度檢測儀檢測臭氧濃度，包括發生器出氣中臭氧重量百分比濃度、臭氧反應罐和尾氣的環境監測濃度，隨時監測臭氧濃度，避免因臭氧密集而發生爆炸事故；檢測壓力，包括進氣壓力、發生器壓力、尾氣壓力、冷卻水壓力、加壓泵壓力、水射器前后壓力、反應罐罐內壓力等，避免因管路堵塞或冷卻水壓力不足引起的事故；檢測溫度，包括臭氧發生器的進氣溫度、冷卻水的進出水溫度和罐內反應液的溫度，避免因溫度過高造成臭氧及臭氧化物急劇分解引發安全事故；增設了檢測流量，包括進氣量、臭氧流量、氮氣吹掃流量等。第四是明確了設備清洗吹掃規程，規定每次反應完畢，都要用甲醇徹底清洗反應罐及其內部管路，并且用氮氣吹掃管路并烘干。

在設備改進方面，公司首先對臭氧管道及其連接設備的材質進行了檢查，更換了所有不符合要求的部件及墊圈；對所有的設備管道進行了徹底清洗吹掃，清理了體系內所有可能引起事故的雜質并重新進行了加壓實驗和密封性實驗；對反應罐及連接法蘭做了防靜電處理，避免因靜電引起事故發生；在反應液進入臭氧化反應罐時加設了過濾器，避免金屬、沙粒塵土、纖維等雜質進入反應體系；加粗了尾氣排放管路，并在排放出口增設了引風裝置。增設了氣體分布器，使臭氧能夠均勻曝氣，既改善了反應，又避免了管路堵塞情況的發生；據該單元反應要求，更換了防爆閥。

此外，公司還對臭氧使用環境及氧氣源的使用做了嚴格規定。臭氧發生器及臭氧化工序周圍嚴禁放置易燃易爆物品，臭氧化期間明令禁止動火；車間內保持良好的通風和濕度；氧氣瓶使用或存儲過程中嚴禁撞擊和日曬；氧氣瓶中的氧氣不能全部用完，必須留有剩余壓力，嚴防倒灌引起爆炸；嚴禁用沾染油類的手和工具操作氣瓶；開啟瓶閥和減壓閥時，人要站在側面，開啟的速度要緩慢，防止有機材料零件溫度過高或氣流過快產生靜電火花，造成火災；冬季氣瓶的減壓器和管系發生凍結時，嚴禁用火烘烤或使用鐵器一類的東西猛擊氣瓶，更不能猛擰減壓表的調節螺絲，以防止氧氣突然大量沖出，造成事故；氣瓶附件有損害時應及時送檢，禁止“帶病作業”。

編輯 韓 穎endprint