一起臭氧化反应爆炸事故

关松健　孙海禄

2008年3月的一天，凌晨3点钟，我正在值夜班，刚从车间出来，忽然听到一声沉闷的巨响，紧接着又有连续几声闷响。再看时，发现车间上空已经升起了黄白色的烟雾，空气中弥漫着难闻的刺鼻气味，几个工人从车间跑出来说：“臭氧化中试罐爆炸了！”我急忙组织从车间撤离出来的工人穿戴好防护用品，向上级汇报后，拿上灭火器准备进入车间灭火。

冲进车间，大家才发现，臭氧化中试罐的机械密封上面已经冒起了火苗，车间顶棚也被爆炸震出了几个大洞。经过半小时的努力扑救，大火终于被扑灭，但整个车间已经变得非常狼狈，臭氧化中试罐罐体裂开一条长约20 cm的口子，周围反应罐的保温层全部烧黑。所幸此次事故没有造成人员伤亡。

事故原因分析

在这起事故发生后，厂里组织相关技术人员对事故进行了分析。发生事故的地点是制药车间，当时正在进行产品正式投产前的试验生产，由于药品量不大，所以设备上也是能简则简，能省则省，忽视了臭氧化反应的特殊性，造成了事故的发生。

臭氧的化学性质极不稳定，在空气或水中会慢慢分解成氧气，由于分解时释放出大量热量，故当氧气含量在25%以上时，很容易发生爆炸。另外，臭氧系统中存在大量的氧气，氧气又是一种极其活跃的助燃剂。公司在投产前未能充分意识到这些问题，使得工艺设计、设备选用上存在一定缺陷。

在设计工艺方面，首先是尾气排放方式上有缺陷。臭氧的密度为2.14 g/L，比空气的密度大，公司在生产过程中虽然设置了尾气吸收装置，但未设引风设施，导致反应后期臭氧在反应罐内密集。此外，公司对于反应终点的监测不够。在实验室，臭氧化反应结束，反应液会因为臭氧过量而显蓝色。所以，在试运行的阶段，公司也把此作为了反应终点判定的依据。可是进入中试阶段，在反应罐中进行，通过视镜很难观测罐内物料颜色的变化。

在设备选用方面，主要有5个方面漏洞。首先是设备材质选用不当。臭氧为强氧化剂，除金、铂、不锈钢外，几乎对所有金属都有腐蚀作用。基于这一点，生产上常使用不锈钢，来制造臭氧发生设备和与臭氧直接接触的部件。臭氧对非金属材料也具有强烈的腐蚀作用，即使相当稳定的聚氯乙烯塑料滤板等，在臭氧加注设备中使用不久，便会出见疏松、开裂和穿孔的现象。因此，在臭氧发生设备和计量设备中，不能用普通橡胶作密封材料，必须采用耐腐蚀能力强的硅橡胶或添加了耐腐剂的耐腐橡胶等。这次事故后，公司对设备做了检查，发现视镜处的垫圈材质不符合要求，橡胶垫圈已被严重腐蚀。据工人说，反应中已有气体从视镜处冒出。

其次是中试罐安装完毕，设备管道清理不够彻底。臭氧反应系统的设备和管道所接触的介质是空气、氧气和臭氧，属于要求较高的工业管道、设备，在生产运行中要求不能有任何泄漏，也不能含有任何颗粒、纤维、油脂。在安装过程中，管道内所有污物必须全部清除。否则任何细小颗粒在高速气流带动下，与管壁摩擦所产生的能量，都足以点燃管内的油脂残留物，导致管道爆炸。

第三是未设计过滤装置和防静电装置。由于臭氧化学性质的不稳定性，极容易因摩擦或静电产生爆炸。公司的设备中却未设置过滤装置和防静电装置，这样很可能因料液中带入铁渣滓等杂质而产生摩擦引起爆炸。

第四是气体管路设计不合理。臭氧输入管路中，用一根管插入反应液，未设气体分布器，这样很容易引起管路堵塞而发生安全事故。臭氧尾气管路内径过小，很容易导致尾气排放不及时，造成臭氧密集而发生事故。

第五是防爆阀选用不合适，该中试罐防爆阀是从其他罐上拆下的，防爆膜过厚，起爆压力过高，不能适应该反应的需要。

预防措施

事故发生后，公司组织了全员安全培训，并将此项工作长期持续不断地开展下去，让广大职工时时刻刻绷紧安全弦。

在优化工艺方面，公司首先在尾气排放口加设了引风装置，及时排出尾气，避免臭氧与空气接触的同时，还能及时排出过量的臭氧。其次是增设了其他反应终点判定方法，使反应终点能够及时准确的被判定；在罐外加设取样器，可以更好地观测料液颜色的变化及取样检测。第三是为臭氧系统配备完善的检测系统。在臭氧管道入口加设了烃类检测仪，一旦有油污进入，立即阻断臭氧输入；增设了臭氧浓度检测仪检测臭氧浓度，包括发生器出气中臭氧重量百分比浓度、臭氧反应罐和尾气的环境监测浓度，随时监测臭氧浓度，避免因臭氧密集而发生爆炸事故；检测压力，包括进气压力、发生器压力、尾气压力、冷却水压力、加压泵压力、水射器前后压力、反应罐罐内压力等，避免因管路堵塞或冷却水压力不足引起的事故；检测温度，包括臭氧发生器的进气温度、冷却水的进出水温度和罐内反应液的温度，避免因温度过高造成臭氧及臭氧化物急剧分解引发安全事故；增设了检测流量，包括进气量、臭氧流量、氮气吹扫流量等。第四是明确了设备清洗吹扫规程，规定每次反应完毕，都要用甲醇彻底清洗反应罐及其内部管路，并且用氮气吹扫管路并烘干。

在设备改进方面，公司首先对臭氧管道及其连接设备的材质进行了检查，更换了所有不符合要求的部件及垫圈；对所有的设备管道进行了彻底清洗吹扫，清理了体系内所有可能引起事故的杂质并重新进行了加压实验和密封性实验；对反应罐及连接法兰做了防静电处理，避免因静电引起事故发生；在反应液进入臭氧化反应罐时加设了过滤器，避免金属、沙粒尘土、纤维等杂质进入反应体系；加粗了尾气排放管路，并在排放出口增设了引风装置。增设了气体分布器，使臭氧能够均匀曝气，既改善了反应，又避免了管路堵塞情况的发生；据该单元反应要求，更换了防爆阀。

此外，公司还对臭氧使用环境及氧气源的使用做了严格规定。臭氧发生器及臭氧化工序周围严禁放置易燃易爆物品，臭氧化期间明令禁止动火；车间内保持良好的通风和湿度；氧气瓶使用或存储过程中严禁撞击和日晒；氧气瓶中的氧气不能全部用完，必须留有剩余压力，严防倒灌引起爆炸；严禁用沾染油类的手和工具操作气瓶；开启瓶阀和减压阀时，人要站在侧面，开启的速度要缓慢，防止有机材料零件温度过高或气流过快产生静电火花，造成火灾；冬季气瓶的减压器和管系发生冻结时，严禁用火烘烤或使用铁器一类的东西猛击气瓶，更不能猛拧减压表的调节螺丝，以防止氧气突然大量冲出，造成事故；气瓶附件有损害时应及时送检，禁止“带病作业”。

编辑 韩 颖endprint