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蒋文军:市精细化工灾害事故特点和技战术要点
发布者:蒋文军   时间:2017-07-06   来源:   点击:723
    摘 要:石油化工灾害事故在近几年已经成为全国重点关注对象,尤其是天津港大爆炸造成巨大的生命财产损失,给我们消防部队带来沉痛的教训和警醒。衢州作为精细化工为主的化工城市,随着经济转型,近几年也连续出现了化工灾害事故,虽然没有造成人员伤亡,但是带来的经济损失也是非常巨大。面对复杂多变的化学危险品,我们消防部队只有充分了解衢州地域的化学危险品和精细化工的特点,运用科学、有效的技战术,才能成功处置此类灾害事故,最大程度减少一线官兵伤亡、降低灾害损失。

  关键词:精细化工 灾害事故 处置
  衢州高新技术产业园区是浙江省发展和改革委员会确定的 25 个循环经济试点基地之一,其中巨化集团公司生产基地以生产氟化学制品和基本化工原料为主,形成了以氟化工为龙头,氯碱化工和煤化工为基础,精细化工、合成材料、石油化工为高新技术突破口的化工产业链。依托巨化集团基础化工产业链,经过多年发展, 随着一批具有国际先进水平的项目建成投产(如四氟乙烷、六氟乙烷、全氟乙烯丙烯共聚物等),园区逐步构建了以氟硅化工为核心,特色材料、精细化工、生物化工、公共工程等为基础的循环共生产业网。目前,园区已形成一主三特色的循环产业链网。一主氢氟酸新型氟制冷剂含氟单体含氟聚合物主导产业链;三特色即由主导产业链衍生形成氯气甲烷氯化物氯乙烯偏氯乙烯聚偏氯乙烯氢气环己酮以内酰胺甲基二氯硅烷硅橡胶三条极具特色的高端循环经济产业链。园区内企业在生产、储存、使用、运输环节使用大量易燃、易爆、有毒、有害的危险化学品,且园区内重大危险源数量众多,一旦发生火灾、爆炸或危险化学品泄漏事故,极易造成大面积的群死群伤事故。并且园区企业相对密集,某个企业若发生重大事故,如果处理不及时,很可能引发灾难性的多米诺连锁效应。近几年来,衢州市化工灾害事故频发,巨化集团公司锦纶厂2011年、2014年连续发生泄漏爆炸事故。浙江海蓝化工有限公司2011年发生氢氟酸泄漏事故,2014年又发生氧气瓶爆炸事故。2013年,高新园区浙江中天氟硅有限公司发生泄漏爆炸;2014年,高新园区廿化路硅宝化工发生泄漏事故;2015年巨化电化厂发生乙炔爆炸起火事故;2016年高新园区正和硅材料泄露燃烧事故。本人结合衢州化工行业实际情况和近几年衢州处置化工灾害事故的经验教训,着重分析衢州化工行业中灾害事故的特点,总结相关的技战术要点,以供大家探讨。  
  
一、衢州化工园区危化品种类和分布
  衢州化工的产业结构决定了园区内危险化学品与危险装置、设备种类繁多的特性。经资料统计分析,高新园区危险化学品总量约5.12 万吨。主要为第8.1 类酸性腐蚀品,占比48%;第3 类易燃液体,占比为14%;第6.1 类毒性物质,占比为12%。已知的主要危险化学品种类、数量与分布见表1。其中涉及氟化氢/氢氟酸、苯酚、甲醇、丙酮氰醇、液氨、氢气、甲苯、氯、氯甲烷、氰化钠、三氧化硫、乙炔、三乙基铝、氯乙烯14 种。
  (附:表1 高新区危险化学品类别比例)
  巨化集团危险化学品总量约8.55 万吨。主要为第3 类易燃液体,占比28%;第8.2 类碱性腐蚀品,占比26%;第6 类毒性物质,占比20%;第8.1 类 酸性腐蚀品,占比13%。种类、数量与分布见表2。其中涉及氟化氢/氢氟酸、液氨、液氯、氢气、乙炔、二氧化硫、甲苯、苯、硫酸二甲酯、硝酸胍、氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、氯乙烯14 种。
  (附:表2 巨化区危险化学品类别比例)
  
二、衢州精细化工的主要危险工艺
  根据统计分析结果可知,高新技术园区和巨化园区企业涉及的危险工艺主要有氟化工艺、氯化工艺、加氢工艺、胺化工艺、重氮化工艺。
  
1.氟化工艺
  氟化反应是一个放热过程,一般都在较高温度下进行氟化,由于氟的强电负性,反应通常非常剧烈,速度快,热量变化较大。如果放出的热量不能及时移出,就会造成反应温度的进一步升高,而氟化所用的原料大多具有燃爆危险性、毒性和腐蚀性,一旦发生泄漏,危险性较大。区域内的氟化反应主要用于无水氟化氢及下游衍生氟材料的生产工艺,从反应工艺中可以看出,可能存在的安全问题是高温氟化氢气体的泄漏。
  
2.氯化工艺
  氯化反应也是一个放热反应,一般也是在较高的温度下进行氯化;氯化反应通常反应也很剧烈,速度快,热量变化较大。在生产工艺中,如果反应过程中放出的热量得不到及时的转移,就会造成反应釜内温度进一步升高,温度的升高从而加速反应的进行,产生反应放热之间的正连锁反应。在这样的情况下通常会导致反应釜的爆炸或火灾以及化学品的泄漏,有毒物质扩散等安全生产事故。
  
3.加氢工艺
  加氢还原反应大多数为放热反应,而且大多在较高的温度和较高的压力下进行,氢气以及大部分使用的物料具有易燃烧和爆炸的危险性,一部分物料、产品或中间产物存在毒性、腐蚀性,所以在加氢反应过程中存在诸多不安全因素。加氢反应作为放热反应,当反应物反应不均匀、管式反应器堵塞、反应釜受热不均匀等原因造成反应器(釜)内温度、压力急剧升高,最终导致爆炸或局部温度升高产生热反应,反应器(釜)泄漏爆炸。氢高压下腐蚀工艺设备,使设备强度下降从而引发物理爆炸或产生泄漏导致爆炸。
  
4. 胺基化工艺
  胺基化反应是放热反应,胺基化工艺中的反应介质通常具有燃烧和爆炸的危险性,在常压下20℃时,氨气的爆炸极限为15%―27%,随着温度、压力升高,爆炸极限的范围增大。因此,在一定的温度、压力和催化剂作用下,氨的氧化反应将放出大量的热,一旦氨气与空气比例失调,就可能发生爆炸事故。同时由于氨呈碱性,具有强腐蚀性,在混有少量水分或湿气的情况下,无论是气态或液态氨都会与铜、银、锡、锌及其合金发生化学作用,而且氨易与氧化银或氧化汞反应生成爆炸性化合物。总体来讲,胺基化工艺的危险特性主要是爆炸。
  
5.重氮化工艺
  重氮化反应绝大多数是放热反应,一般重氮化试剂是由亚硝酸钠和盐酸作用临时制备的,除盐酸外,也可以使用硫酸、高氯酸和氟硼酸等无机酸。脂肪族重氮盐很不稳定,在温度稍高或光照的作用下,特别是含有硝基的重氮盐极易分解,有的甚至在室温时亦能迅速自发分解。在干燥状态下,有些重氮盐不稳定,活性强,受热或摩擦、撞击等作用能发生分解甚至爆炸。重氮化生产过程所使用的亚硝酸钠是无机氧化剂,175℃时能发生分解,与有机物反应导致着火或爆炸,总体来讲,重氮化工艺具有燃爆的危险性。
  
三、化工园区发生重大灾害事故后果危害特点
  1、危害种类
  高新区事故危害最大的主要为有毒有害气体氨气、氟化氢、氯气、氨气、氟化氢的泄漏扩散引起的周边人员伤害。部分燃烧热值高的物质发生的池火危害范围也较大,如环己烷、苯等。而带压储存或生产的装置发生事故后果亦较为严重,如四氯乙烯、二氟乙烷装置引起的BLEVE爆炸等。火灾、爆炸引发的事故除了会导致人员伤亡外,还会导致周边相邻设备的损坏,从而引起较大范围内的事故链式反应。部分燃烧热值高的物质发生的池火危害范围也较大,如甲醇、二甲基二氯硅烷等。而带压储存或生产的装置发生事故后果亦较为严重,如氯甲烷罐引起的BLEVE 爆炸。火灾、爆炸引发的事故除了会导致人员伤亡外,还会导致周边相邻设备的损坏,从而引起较大范围内的事故链式反应。
  
2、危害模式
  高新园区可能引发多米诺事故的主要事故后果模式BLEVE 爆炸,涉及的危险源为中天硅业的氯甲烷罐区,多米诺半径范围中天氟硅突破东侧厂界,但东侧目前为空地,从现状看该危险源多米诺效应主要影响企业内部生产装置,包括西侧盐酸罐区、南侧甲类罐区以及西侧生产装置。巨化区可能引发多米诺事故的主要事故后果模式为池火、云爆和BLEVE 爆炸,其中衢化氟化学一车间涉1,1-二氟乙烷装置发生BLEVE 爆炸,多米诺半径范围突破西侧厂界,进入有机氟厂界,对有机氟厂东南侧装置产业影响。锦纶厂苯库池火灾多米诺半径范围已经覆盖罐区全部位置并部分突破厂界。其余可能引发多米诺事故的装置影响范围均集中于装置周边。
  
四、精细化工灾害事故处置的技战术要点
  (一) 冷却抑爆是首先必须考虑的战术关键环节
  衢州的化工企业生产装置规模大型化,密集化,物料处理量大,生产设备类型多样,结构繁简不一,动态设备与静态设备并存设备一旦故障,易燃易爆的化学危险品就会发生爆炸燃烧,破坏设备结构。以高温高压的状态形成火灾之后,会产生巨大的火舌和高温,压力范围通常会在1030兆帕,有的甚至达到100兆帕以上,火源在白天都难以用眼睛看清楚。所以,消防部队到场后,要在第一时间内开展冷却设备的工作。冷却抑爆是控制危化品火灾,防止爆炸和后续战斗环节展开的关键环节,更是保护参战人员生命安全的重要举措。
  在冷却过程中要注意以下四点:
  一是必须要突出重点。对受火焰直接作用的物质、压力设备、容器和受火势威胁的临近物质、设备、容器实施不间断强力冷却,如使用大功率水炮远距离、强水流冷却燃烧区域内有爆炸危险性的物质、设备、容器,启用固定灭火设施冷却,在受到火势威胁的生产装置、设备之间设置水幕降低热辐射威胁强度等。
  二是冷却要讲究方法。近距离冷却采用开花喷雾水流,冷却有一定高度的垂直设备、管道采用密集直流水向其上部喷射,使大量水自上而下流动。冷却水平铺设管道应左右均匀来回喷射;远距离冷却要形成上下夹击、左右合击、多点多段冷却之态势,冷却水流要均匀,不出现空白点;对高大塔、釜等冷却要分层布置枪、炮,防止形成冷却断层。
  三是冷却要结合工艺开展。在冷却之前,必须要通过厂方的车间主任或技术人员查明着火物质和泄露物质能否遇水发生化学反应,要了解着火设备的上游和下游的关联关系,防止冷却引起上下游的设备内的物料倒灌。有的设备上面有保温层,在冷却时要拆除保温层,才能起到效果。例如,201412月,衢州市巨化锦纶厂环己烷泄露引发爆炸燃烧,当时管道内的压力为12兆帕,喷涌而出的环己烷形成了巨大的火舌,对周围的设备和建筑形成了巨大的威胁,在冷却中,消防官兵对氧化塔上游的物料罐的保温层进行拆除冷却,达到了冷却抑爆的效果。
  
(二) 稀释驱散要注意化学危险品的特性
  衢州高新园区的化学危险品有毒有害、易燃易爆的物质非常多,比如氟化氢、氨、氯、氢气、乙炔、二氧化硫、氯甲烷等,一旦发生泄漏,后果将难以预计。因此,到场后,稀释驱散是有效降低空气中可燃、有毒气体浓度,防止发生爆炸、毒害等次生灾害的有力手段。侦查组必须要主动联系厂房技术人员,确定泄漏物质的属性,能否使用水进行稀释驱散,而且要了解,用水稀释后产生的污水的流向,必须要将地面的下水道,污水沟堵好,防止造成次生灾害。比如三乙基铝,无色液体,能在空气中自然,但是遇到水就会发生爆炸。氰化钠,易溶于水,水解成氰化氢,如果用水稀释将会对环境造成污染,引起人员中毒。此外,在稀释过程中要充分利用固定灭火设施、喷雾水枪、水幕、屏风水枪等在事故中心区域周围形成水幕或雾状水,或使用防爆排烟机吹散稀释,降低灾害现场环境内可燃、有毒物质浓度,开辟处置与疏散的有利通道,保证抢险救援人员行动安全。现场作业人员要佩戴空气呼吸器,着重型防化服,利用喷雾水枪由上风向开始驱散,必要时在下风向布置力量阻截驱散。当泄漏扩散物质向人员密集处漂流时应组织变向性驱散,利用强大喷雾水流将毒害物质推向空旷地带。为了增加稀释驱散的效果,可以在消防车水罐中加入中和剂。
  
(三)工艺处置是最科学合理的战术措施
  精细化工工艺控制参数准确,生产操作严格,生产过程高度连续自动化,整个生产过程在密闭的设备、管道进行,对包装物、包装规格以及储存、装卸和运输都要严格的要求。而且基本上都会采用集散控制系统(DCS系统),对整个生产过程进行控制。当化工装置发生泄漏、着火、爆炸事故,装置处于非正常状态,企业应急处置一般采取单体设备紧急停车,事故单元紧急停车,事故装置紧急停车,全厂系统性紧急停车,火炬放空,平衡物料等综合性工艺调整措施。所以,消防部队处置力量到场后,一定要了解企业有没有进行关阀断料,以及DCS系统运行情况,为下一步配合工艺处置打下基础。如果控制系统一旦遭到破坏,DCS系统远程遥控在线气动调节阀失效,调节阀或紧急切断阀打不开,则需要人工现场调节阀门,达到工艺调整的目的。实施关阀断料战术措施时,要摸清阀门的位置和形状,物料的数量和反应时流速、阀门关阀时的技术要求,并在工厂技术人员参与下进行。关阀断料主要是为了控制流量,远程或现场手动对单元系统上游阀、下游阀、侧线阀切断或调节容器设备达到所需的液面或流速.远程或现场手动对重沸器、换热器、冷凝器调节提温或降温,保持塔釜系统达到所需的控制温度.远程或现场手动调节控制温度和流量,达到系统所需的控制压力。
  例如,20141226,衢州市巨化锦纶厂环己烷泄露引发爆炸燃烧,衢州支队在处置过程中与技术人员密切配合,在充分冷却的基础上,进入现场进行人工关阀,并对环己烷输送管道进行正压充氮保证管道内压力始终处于正压,将环己烷稳定燃烧完毕,防止了回火,成功地处置了该起爆炸燃烧事故。20151026日,衢州市巨化电化厂乙炔干燥工艺装置乙炔中转站发生爆炸燃烧,衢州支队仍然采取工程技术人员配合实施充氮置换战术,很快就处置完毕。2016417日,衢州市高新园区浙江正和硅材料有限公司二甲基二乙氧基硅烷发生泄漏燃烧,衢州支队采用注水堵漏的工艺措施成功处置。
  
(四)安全处置是战术措施实施的前提条件
  处置化工灾害事故最大的挑战其实就是安全问题,因为灾害现场环境复杂,化学危险品的不确定性,消防官兵的不专业性,处置起来风险极大,因此,既要确保科学快速处理,又要确保自身安全是巨大的挑战。在这里,本人认为在做好常规的安全措施里要注意以下几个重要环节。一是救援人员必须从上风、侧风方向进入现场,在接警出动时就要掌握风向,可以通过看风向标、旗等方式进行了解。二是火场侦察时,一定要掌握泄露燃烧物质的属性和相关基本情况,要向了解具体情况的车间主任、班长联系,有的厂领导不清楚相关情况,提供的信息有可能存在问题。三是一定要按照先控制,后消灭的原则进行处置,到了现场切忌在没掌握情况的前提下就把火灭掉了。四是对燃烧、泄露的物质一定要查清楚理化性质,必须选择正确的灭火剂和正确的灭火方法,防止放生灭火剂与燃烧物发生化学反应。五是对可能发生爆炸的情况要立即撤离,官兵一定要清楚能发生爆炸的设备和受冲击区域。六是要及时找到事故方技术人员,必须要他们在场,与指挥部在一起,做好沟通协调,掌握好信息。七是一定要知道化工厂内关于特殊设备使用放射源的位置。八是一定要搞好洗消,对使用过的车辆、装备以及参与救援、处置的人员和服装洗消,防止造成二次染毒或污染。现场洗消完毕后要及时对地面残液进行转输、回收处理。有能力的要请环境监测部门配合进行洗消监测,处置有毒有害物质后,建议对参战官兵进行相关的体检。

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