通過分析近些年的環氧乙烷事故案例發現,事故幾乎涉及環氧乙烷生產、儲運、裝卸的各個環節,充分暴露出事故單位人員對環氧乙烷特性不了解或者了解不透徹,事故企業風險識別能力不足、未按照規章制度進行依法合規生產,崗位人員應急能力不足等問題。環氧乙烷存在哪些特殊風險需要從業人員特別關注?
一、環氧乙烷易燃易爆、參與反應強放熱
環氧乙烷分子十分不穩定,小分子特性使其具有很強的穿透性和化學活性。環氧乙烷沸點為10.7℃,在常溫下為氣態,釋放到空氣中時,所形成的濃霧極易燃燒;其蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物,爆炸范圍為3%-100%(體積比)。在1個大氣壓下,純環氧乙烷蒸汽的熱分解溫度為510℃,在特殊情況下環氧乙烷在一些雜質(如鐵銹等)的作用下,遇150℃高溫即可發生分解爆炸。環氧乙烷爆炸威力非常大,1kg環氧乙烷相當于2.7kg-5.0kgTNT爆炸產生的沖擊波。
曾有2家環氧乙烷生產企業,為了避免停車檢修帶來經濟損失,對環氧乙烷介質管線泄漏按照常態化帶壓堵漏方式進行處理。2家企業均未充分辨識環氧乙烷的泄漏風險,沒有考慮到在如此寬的爆炸范圍下,一旦環氧乙烷泄漏,極易引起環氧乙烷燃爆,造成無法估量的后果。
所有與環氧乙烷進行的反應均為強放熱反應,因此,要重視控制反應溫度,防止反應失控;同時,要確保環氧乙烷完全轉化,防止環氧乙烷進入下游設備;還應確保反應器內的氣相環氧乙烷有惰性介質稀釋保護,防止其分解。
因此,企業必須完善危化品管理和安全教育制度,建立危險源管理臺賬,制定包保責任人,從上到下分級管理,讓每一名從業人員在上班第一天就要知道裝置風險,尤其是工藝物料風險。對于環氧乙烷物料,尤其要慎重對待,其基礎特性是每一位從業人員必須了解的。
二、環氧乙烷易自聚堵塞管道儀表
在較低溫度時,環氧乙烷自聚速度緩慢,雖然不會發生爆炸,但形成的聚合物會堵塞管道、儀表、泄放設施等。當達到一定溫度時,環氧乙烷聚合速度加快,同時產生大量的熱(聚合反應放熱量約2324kJ/kg)而引起爆炸。所以,應該嚴格控制環氧乙烷的溫度。除了溫度以外,還有很多化學物質比如酸、堿金屬、金屬氧化物及一些有機物(比如醛類),均能引發環氧乙烷自聚,尤其要注意鐵銹。因此,輸送儲存環氧乙烷的管道、容器等設備應避免使用碳鋼材質。如不得不使用碳鋼材質設備,應在設備檢修接觸空氣后進行噴砂除銹或化學清洗除銹處理,除銹后立即氮封隔絕空氣備用;環氧乙烷物料法蘭連接墊片應禁止使用橡膠材質墊片,橡膠極易引起環氧乙烷物料聚合,宜使用四氟金屬纏繞墊。
曾有某環氧乙烷儲存裝置,由于環氧乙烷醛類雜質過多,導致環氧乙烷管線出現自聚物堵塞壓力表,企業未意識到風險,最終因為超壓導致環氧乙烷泄漏事故。因此,必須每天分析環氧乙烷物料系統內的微量組分,尤其是醛、酸等含量,制定雜質控制指標范圍,如雜質大于指標,因采取相應控制措施。
《石油化工企業設計防火標準(2018年版)》(GB 50160-2008)要求,較高濃度環氧乙烷設備的安全閥前應設爆破片。爆破片入口管道應設氮封,且安全閥的出口管道應充氮。安全閥前設爆破片是為防止環氧乙烷聚合。爆破片入口設氮封是防止環氧乙烷聚合堵塞管道(鐵銹可促進環氧乙烷聚合反應)。安全閥出口管道上設氮氣,是用于稀釋所排出的環氧乙烷,使其低于爆炸極限。
三、環氧乙烷宜低溫儲運,不易長途運輸
環氧乙烷儲罐應與其它化學品、尤其是易燃或腐蝕性化學品儲罐分開,并且必須與火災危險源和潛在點火源分隔開。非“覆土式”環氧乙烷儲罐及其構件應包裹能承受最少3小時火災的防火保溫層。如果儲罐沒有防火層,或防火性能不夠,則應在罐四周安裝自動水噴淋系統。低溫使環氧乙烷聚合物在環氧乙烷中的溶解度下降,并使聚合物發生凝結。降低環氧乙烷儲存溫度,可以降低維持氣相不可分解的惰性氣體壓力。高溫會使環氧乙烷蒸汽壓上升,則液態環氧乙烷泄漏后產生的霧氣就更多。
目前,國內多數企業環氧乙烷設備、儲罐的安全閥出口直接對大氣,其潛在的風險非常大。《危險化學品企業安全風險隱患排查治理導則》中明確要求:“環氧乙烷的安全閥及其他泄放設施直排大氣的應采取安全措施。”對于環氧乙烷泄放的處置方式,目前有兩種:一是采用分程調節,排放氣接到水吸收塔進行吸收;二是排放氣由專用管線引至尾氣焚燒爐。這兩種方式無論哪一種,企業都應進行評估設計。
環氧乙烷物料的取樣系統應達到下列密閉取樣要求:a)系統必須在沒有環氧乙烷釋放到環境或操作人員接觸的情況下,獲得一份有代表性的樣品;b)應采用小型密閉容器(取樣鋼瓶),常用于便攜式取樣裝置,取樣鋼瓶材質采用高標準不銹鋼,取樣系統必須有壓力表并配備快拆接頭,嚴禁用玻璃容器或敞口容器取樣;c)在取樣前用氮氣吹掃取樣器,拆開取樣鋼瓶前,系統應泄壓并用氮氣吹掃至回收系統。
環氧乙烷由于其理化特性,不易長途運輸,因此具有強烈的地域性。我國對環氧乙烷的運輸有非常嚴格的要求。環氧乙烷裝卸應采用液下裝卸鶴管,不宜采用金屬軟管,相關標準對槽車充裝系數、保冷材料、罐體材質、裝卸方式、裝卸管道、密封墊片,以及槽車裝卸環節比如槽車配備靜電接地、阻火器、滅火器等,押運人員持有押運證、充裝人員取得移動式壓力容器充裝證等均有詳細的規定。但是在實際工作中,一些企業由于自身專業能力不足或者其他原因,仍舊會出現一些紕漏。比如,某企業制定的環氧乙烷裝車安全管理規定并未明確裝卸設施連接口不得存在磨損、變形、局部缺口、膠圈或墊片老化等缺陷的檢查確認要求,此隱患極易導致出料口軟管脫落泄漏環氧乙烷事故。因此,涉及環氧乙烷裝卸的企業應制定完善的環氧乙烷裝卸管理辦法,從空車檢查到槽車離廠,每一步都要有檢查清單,完成一項確認一項,由工藝人員、槽車司機、押運人員共同確認簽字,執行標準化裝卸流程,杜絕操作人員經驗主義或遺漏操作要點。
總之,預防環氧乙烷泄漏事故,要做好風險辨識、人員培訓、應急處置等各個環節,把安全隱患當作異常來處理,切實提高風險防控意識和能力;要認真總結事故教訓,舉一反三排查本企業裝置環氧乙烷系統可能存在的設計缺陷、應急處置程序不當、參數設置不合理等問題,盡早發現、盡早整改,提高裝置運行的本質安全水平。
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