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压力容器事故安全及事例分析的探讨

编号：

AQ-Lw-04612

压力容器事故安全及事例分析的探讨

Discussiononaccidentsafetyandcaseanalysisofpressurevessel

（安全论文）

单位：

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审批：

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日期：

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压力容器事故安全及事例分析的探讨

备注：

加强安全教育培训，是确保企业生产安全的重要举措，也是培育安全生产文化之路。

安全事故的发生，除了员工安全意识淡薄是其根源外，还有一个重要的原因是员工的自觉安全行为规范缺失、自我防范能力不强。

　　摘要：

探讨了化工压力容器的安装装置的设置及操作要点，对化工压力容器的安全问题及事例进行了分类和描述，说明了加强化工压力容器安全装置的设置，对保证化工容器的安全运行，防止发生意外事故，具有非常重要的作用。

　　关键词：

压力容器、安全装置、安全事故

　　一、引言

　　化工压力容器一般是指在化工生产中用于完成反应、传质、传热、分离和储存等生产工艺过程，并且能够承受压力的密闭容器。

压力容器作为机械制造产品，它是在各种介质和环境十分苛刻的条件下进行操作的，如：

高温、高压且具有易燃、易爆、剧毒和腐蚀等。

压力容器在设计、制造、安装、运行和维护等各个环节中都会产生缺陷，不管来源于那个环节，都将影响其安全使用，因此压力容器的正常是保证安全的重要因素。

　　二、化工压力容器的安全问题及事例

（一）化工压力压力容器的使用过程中常常伴随着高温、低温或者是介质的腐蚀的联

　　合作用；温度和压力的波动和短期的超载又常常不可避免。

若遇频繁的开车或者温度、压力波动，则会对压力容器发生疲劳破坏、应发安全事故。

化工压力容器上的某些局部区域的应力状态复杂而恶劣、其使用的条件和制造要求苛刻。

如容器的焊缝、开孔和接管处等，这些部位常常容易产生疲劳裂痕[1]，成为脆性破坏的发源地，最终造成严重的安全事故，下面就是一则关于此类的安全事故。

　　2008年9月6口13时30分左右，宁夏永宁县金丰纸业有限公司一液氯瓶发生爆裂，造成119人有刺激、中毒症状，其中33人在医院接受医疗观察治疗。

　　事故钢瓶为8001-液氯钢瓶，于1981年制造，由银川市制钠厂液氯充装站亢装。

事发时，该瓶已超过检验周期，处于露天静置状态，未投入使用。

爆破口位于气瓶有角阀一侧封头护罩固定焊缝内侧约25mm处的母材沿环向裂刀：

，长约750mm，最小壁厚不足4mm，母材内表面光滑，外侧有明显的呈条状腐蚀迹象。

事故钢瓶属于超过安全使用年限的报废气瓶，且腐蚀严重，钢瓶充装液氯后，在露天下暴晒使用和存放，发生爆裂是导致液氯泄黼的直接原因。

（二）、中高强度的钢制化工压力容器在制造中采用焊制容易产生焊缝裂纹，如果在后期的使用过程不注意和介质的腐蚀及挤压力等恶劣的操作条件，就会使这些原始的裂痕扩展，导致压力容器的疲劳破坏，最终导致化工安全事故。

　　2002年9月26日21时30分许，辽宁省葫芦岛市碳素厂一台有机热载体炉发生泄漏引起爆燃火灾，造成3人死亡，1人受伤。

事故锅炉系该厂自行设计，由连山县高桥农场机械厂制造，2002年4月初自行安装投入使用。

在使用过程中，曾发生过炉管泄露，自行维修后启炉2h后炉管再次发生泄漏，漏出的导热油遇明火发生爆炸，造成事故。

　　事故的原因就是该锅炉设计制造质量太差，不能满足安全使用条件。

炉管接口焊接部位存在严重缺陷，后期的使用过程中不注意维护造成原始的焊缝裂纹产生漏洞，油温升高后，不能承受相应压力是造成破裂泄漏的直接原因。

　　（三）、化工压力容器容纳的压缩气体或饱和液体，一旦容器破裂，介质泄压膨胀，瞬间所产生的能量不仅使压力容器本身爆炸，而且会产生冲击波再次破坏周围的设备与建筑，由于内部介质的泄露引发二次爆炸、着火燃烧或者毒气弥漫导致厂毁人亡的恶性事故。

　　2004年4月15日，重庆天原化工总厂氯氢分厂1号氯冷凝器列管腐蚀穿孔，造成含铵的盐水泄漏到液氯系统，生成大量三氯化氮。

4月16日凌晨发生排污罐爆炸，全厂停车；排完盐水4h后的1号盐水泵在停止状态下发生粉碎性爆炸。

16日，在抢险过程中，突然听到连续2声爆响，经查是5号、6号液氯储罐内的三氯化氮发生了爆炸。

爆炸使5号、6号液氯储罐罐体破裂解体，并将地面炸出1个长9m、宽4m、深2m的坑。

以坑为中心半径200m范围内的地面与建筑物上散落着大量爆炸碎片。

此次事故造成9人死亡，3人受伤，15万名群众疏散，直接经济损失277万元。

　　经调查分析确认，事故爆炸直接因素的关系链是：

氯冷凝器列管腐蚀穿孔→盐水泄漏进入液氯系统→氯气与盐水中的铵反应生成三氯化氮→三氯化氮富集达到爆炸浓度→启动事故氯处理装置因震动引爆三氯化氮。

　　三、压力容器的安全附件

（一）、安全泄压装置

　　化工压力容器的使用过程中；由于种种原因可能出现容器压力超过它的最高许用压力的情况。

为了防止超压，确保压力容器的安全运行，因此需要安装压力泄压装置。

压力容器的常见泄压装置有安全阀和爆破片[2]。

生产企业中压力容器压力管道、锅炉等安全运行是企业安全生产的关键点要防止这些受压设备发生安全生产事故,就必须做好受压设备安全附件（安全泄压装置、紧急切断装置、安全联锁装置、压力仪表、液面计、测温仪表等）的设计。

安全泄压装置的设置可以防止容器、管道或系统内的压力超过预先设定的安全值,它包括泄压阀、安全阀、安全泄压阀、爆破片装置、安全阀与爆破片装置的组合装置、易熔塞、呼吸阀、真空泄压阀、泄放管等。

安全阀是一种靠阀前静压力动作并具有能迅速全开或紧急动作特性的自动压力泄放设备。

最常用的是直接载荷式（弹簧式、杠杆式和重锤式）安全阀;从其阀瓣开启程度可分为全启式和微启式。

爆破片装置是一种非重闭式泄压装置,由爆破片、夹持器和真空托架等组成,爆破片是夹在法兰之间的金属膜片,受超压后爆破而达到泄压作用。

（二）、装设液位计

　　对固定式液化气体储罐和釜式反应器等压力容器一定要装设灵敏可靠的液位计，严格按照充装量进行充装，要防止容器意外受热和反应温度的升高而发生超压。

液面计的安装可以观察容器内部的液位高低，根据其原理的不同液位计可分为伺服式、压力式、超声波、磁翻板、雷达等。

每种压力容器的不同需求可以选择不同原理的液位计。

在测量有毒害、有腐蚀、有压力、易燃易爆、易挥发、易泄漏的液体时，由于测量头和仪表都在容器外，所以安装、维修、维护操作时不接触罐内的液体和气体，非常安全。

即使在仪表损坏或维修状态下，也绝无引起泄漏的可能。

　　（三）、装设压力表

　　压力表是检测压力容器中介质压力的一种仪表，它能够反映化工压力容器中介质的压力，从而观察介质是否有由于操作不当而引发的超压事故，能够在事故发生前阻止事故的发生，因而压力表的装设是十分重要和必要的，能够从一定程度降低事故的发生概率，压力表的量程一般不能够超过自身量程的3/4，否则对于压力表的灵敏有较大的影响；压力表按照作用原理和结构可分为液柱式、弹簧元件式、活塞式和电量式四大类。

压力表在使用之前，必须检定和校准。

长期使用的压力表也应定期检定，其周期应视使用频繁程度和重点程度而定。

当压力表带有远距离传送系统及二次仪表时，应连同二次仪表一起检定、校准。

压力表的安装注意事项：

①压力表应垂直于水平面安装；②压力表测定点与压力表安装处于在同一水平位置，否则考虑附加高度误差的修正；③压力表安装处与测定点之间的距离应尽量短，以免指示迟缓；④保证密封性，不应有泄漏现象，尤其是易燃易爆气体介质和有毒有害介质。

　　（四）装设联锁装置

　　为了生产安全，将生产装置间相互联系、相互影响的关键控制点，通过技术方法，而建立起来的相互联动制约的自动控制关系，一旦生产关键控制点达到故障状态时，立即联动制约相关联的生产装置，确保生产安全。

技术类型主要有：

有单纯DCS联锁，PLC联锁、电气联锁等，还包括混合联锁。

一般安全联锁注意安装于关键控制点：

对生产安全有重大影响的控制点，如关键的温度、压力、流量、比值，电气开关信号等等，统一将这些信号，转换成开关信号，进行联锁控制。

　　对于压力来自外压力源（如气体压缩机、蒸汽锅炉、釜式反应器）的压力容器，超压多是由于操作人员误操作而导致的。

如，在未切断压力源的情况下而将容器的出口阀关闭，致使容器内气体密度过大，压力升高等；或误开启应关闭的阀门而送入较高压力的气体于容器内等。

当没有装设联锁装置就有可能出现安全事故，故预防操作失误最可靠的方法是装设联锁装置。

　　四、化工压力容器的安全操作

（一）平稳操作压力容器

　　在操作人员操作过程中，应严格按照岗位安全操作规程的规定操作，运行中应该避免容器壁温度的突然变化，以避免产生较大的温度应力。

高温容器或工作壁温在零度以下的容器，加热或冷却也应该缓慢进行，以减少壳体的温度梯度。

压力容器开始加压时，速度不宜过快，尤其要防止压力突然升高，因为过高的加载速度会降低材料的断裂韧性，可能是存有微小缺陷的容器在压力的冲击下发生脆性断裂。

运行中压力频繁地或大幅度的波动，对压力容器的抗疲劳破坏是极其不利的，应尽量避免压力波动，保持操作压力平稳。

在操作人员应严格控制各种工艺指数，应严禁超压、超温、超负荷运行，严禁冒险性、试探性操作；操作压力容器时要集中精力，勤于检查和调节；操作动作要平稳，缓慢操作避免温度、压力的骤升骤降，防止压力容器的疲劳破坏；精心操作和正确使用压力容器，科学而精心地维护保养是保证压力容器安全运行的重要措施，即使压力容器的设计尽善尽美、科学合理，制造和安装质量优良，如果操作不当同样会发生重大安全事故。

（二）对安全装置与设备的经常性检查

　　对安全装置与设备要经常性的检查，在安全装置方面，主要检查压力容器的安全装置，包括弹簧式安全阀的弹簧是否有生锈、被油污沾满等情况；杠杆式安全阀的重锤是否有移动的痕迹；压力表的取压管有无泄漏和堵塞现象，压力表盘是否有异常；与压力有关的计量器具（如温度计等）是否保持完好状态。

以及冬季气温过低时，装置在室外露天的安全阀有无冻结的可能等；这些装置和器具是否在规定允许使用期限内。

在装置状况方面，主要检查容器及其管道有无震动、磨损；容器有无塑性变形、腐蚀以及有无其他缺陷或可以痕迹；容器各连接部位有无“跑、冒、滴、漏”的现象；

　　（三）操作员的操作规程

　　压力容器运行环节时间的长短、工况条件变化的多少、操作人员的操作技术水平、应变能力、系统工况的变化都会影响正常操作，因此压力容器的精心操作是积极避免和减少操作中压力容器事故的有效措施，操作人员要严格遵循工艺纪律和安全操作规程；要制定合理的工艺操作记录卡片，并做好记录。

压力容器的部分宏观检查要列入操作人员的巡回检查制度中，以动制静，及早发现异常，防止突发性的事故。

压力容器内部有压力时，不得进行任何维修；需要带温带压紧固螺栓时，或出现泄露需进行带压堵漏时，必须按设计规定制订有效的操作要求和采取防护措施；作业人员应经专业培训持证操作，并经技术负责人批准；在实际操作时，应派专业技术人员进行现场监督。

　　（四）压力容器停车的运行

　　停车方案一经确定，应严格按照停车方案确定的停车时间、步骤、工艺变化幅度，以及确认的停车操作顺序表，有组织、有秩序地进行。

装置停车阶段进行得顺利与否，一方面影响安全生产，另一方面将影响装置检修作业能否如期安全进行以及安全检修的质量。

装置停车的主要安全技术处理如下：

按照检修计划、并与上下工序及有关工段（如锅炉房、配电间等）保持密切联系，严格按照停车方案规定的程序停止设备的运转。

泄压操作应缓慢进行，在压力未泄尽之前，不得拆动设备。

排放残留物料前，必须察看排放口情况，不能使易燃、易爆、有毒、有腐蚀性的物料任意排人下水道或排到地面上，而应向指定的安全地点或贮罐中排放设备或管道中的残留物料，以免发生事故或造成污染。

降温、降量速度应按工艺的要求进行，以防高温压力容器设备发生变形、损坏等事故。

如高温压力容器设备的降温，不能立即用冷水等直接降温，而应在切断热源之后，以适量通风或自然降温为宜。

　　参考文献

　　【1】GB150-1998，钢制压力容器

　　【2】刘景良，化工安全技术与环境保护，化学工程出版社，2012

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