聚丙烯生产装置灾害事故处置研究

聚丙烯生产装置灾害事故处置研究

钱勇 1 乔都助 2

宁波市消防救援支队 浙江省宁波市 315800

宁波市危险化学品应急救援研究中心 浙江省宁波市 315800

摘要：本文通过收集事故案例，对聚丙烯生产涉及的原物料危险特性介绍，分析装置的危险性及可能会发生的事故类型，重点针对车辆停靠、安全防护、侦测警戒及事故处置方面进行阐述，梳理处置要点及注意事项，为消防救援人员处置此类事故提供参考。

关键词：聚丙烯 三乙基铝 泄漏 火灾 爆炸 辐射

0前言

近几年随着聚丙烯的广泛运用，生产装置越来越多，据统计，国内聚丙烯产能近3000万吨/年。由于聚丙烯生产使用的原物料均是易燃、易爆、易挥发的介质，稍有不慎就会造成泄漏、火灾、爆炸等事故，本文重点梳理相关事故案例，对聚丙烯生产装置进行危险性分析，研究可能发生的事故类型，归纳处置要点，为消防救援人员安全处置此类事故提供参考。

1事故案例

1.1日本窒素石化公司聚丙烯装置爆炸事故

1983年10月8日，日本窒素石化公司五井工厂的第二聚丙烯装置发生爆炸，事故是因紧急停电时的操作错误引起，共造成4人死亡、9人受伤，多台设备损毁，另外对附近9家居民的门窗墙壁等有所损坏。

1.2扬子石化公司聚丙烯装置料仓起火事故

1992年，扬子石化聚丙烯生产时由于粉体干燥不彻底，在输送时因静电引燃可燃气体，造成聚丙烯料仓烧毁^[1]。

1.3安庆石化聚丙烯装置放料时静电起火事故

1995年12月至1998年12月，安庆石化聚丙烯装置闪蒸岗位放料时共发生7起因静电造成的着火事故^[1]。

1.4某石化公司三乙基铝管线爆裂事故

2003年10月11日0时48分,某石化公司聚乙烯装置三乙基铝进料罐管线突然发生爆裂，遇雨水剧烈反应而爆炸，1人因距离着火处较近被轻度烧伤。

2原物料特性及生产工艺

2.1原物料特性

2.1.1丙烯

无色、有烃类气味的气体，爆炸极限1.0%～15%,易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。为单纯窒息剂及轻度麻醉剂，直接接触液态产品可引起冻伤。可用雾状水、二氧化碳、干粉灭火。

2.1.2氢气

无色无臭气体，爆炸极限4.1%～75%，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热或明火即爆炸。气体比空气轻，仅在高浓度时，由于空气中氧分压降低才引起窒息。在很高的分压下，氢气可呈现出麻醉作用。可用雾状水、二氧化碳、干粉灭火。

2.1.3三乙基铝

无色透明液体，具有强烈的霉烂气味。本品极度易燃，具强腐蚀性、强刺激性，可致人体灼伤。化学反应活性很高，接触空气会冒烟自燃。对微量的氧及水分反应极其灵敏，易引起燃烧爆炸。主要损害呼吸道和眼结膜，高浓度吸入可引起肺水肿。吸入其烟雾可致烟雾热。皮肤接触可致灼伤，产生充血水肿和起水疱，疼痛剧烈。用D类干粉、干砂灭火，禁止用水、泡沫和酸碱灭火剂灭火。

2.1.4铯137

铯-137是金属铯的同位素之一，半衰期长达30 年，呈银白色、质软，人体摄入量小于0.25Gy属于安全范围，超过此值会导致造血系统、神经系统损伤，非正常生育乃至绝育；人体摄入量超过6Gy，能够致人死亡。铯137对人体的影响取决于其辐射强度，暴露时间和受影响的人体细胞种类等。

2.2生产工艺

丙烯、氢气、催化剂及三乙基铝等原物料投料至聚丙烯反应器内，在一定的温度和压力条件下，通过聚合反应生产出聚丙烯粉体，再利用粉/气分离设备将未反应的丙烯气体回收，分离后的粉体通过制粒机造粒，干燥后包装出厂。

3生产装置危险性分析

3.1原物料易燃易爆风险

聚丙烯生产过程中涉及的原物料为丙烯、乙烯、氢气等，这些物料具有易燃易爆、易挥发、易受热膨胀且易集聚静电等特性，它们主要通过压力管道输送，管道上有许多法兰、焊道、阀门，这些部位构成了许多潜在的泄漏源，如果任何一点发生泄漏，易造成火灾、爆炸等人员伤亡事件，给消防救援处置工作带来了很大的风险。

3.2受电离辐射风险

由于聚丙烯的粉体特性，常规料位计无法真实有效测量反应釜及粉气分离器料位，工艺上一般都采用电离辐射装置铯137来测量料位的高低。正常使用情况下，放射源铯137封装在保护装置内，不会对人体造成伤害，当发生火灾和爆炸时，消防救援人员冒然进入事故现场可能会遭到电离辐射的风险，造成不可逆伤害。

3.3三乙基铝不能用水扑救

由于工艺生产的需要，生产过程中要加入三乙基铝，此种物质化学性质比较活泼，遇到空气或者水会发生剧烈反应甚至爆炸，在生产过程中，三乙基铝的加料过程都是通过管道氮封保护，避免接触空气或水份，如果在事故处置过程中，消防救援人员不清楚物质的性质或位置，盲目出水冷却、灭火，可能会造成事故的进一步扩大。

3.4粉尘爆炸的风险

聚丙烯粉体是高分子化合物，吸水性差，表面干燥，电阻率大于10¹⁶Ωm,粉料本身可燃，爆炸下限为25～35g/m

^3[1]。生产过程中，粉体通过管道气流输送，自始至终存在静电集聚，当粉尘悬浮物与空气形成的混合物达到一定浓度时，遇到明火、静电等就会发生粉尘爆炸事故。

3.5低温冻伤及窒息的风险

聚丙烯生产过程涉及的原物料为丙烯、乙烯、氢气等压缩气体，压力一般在3Mpa左右，如果发生泄漏，空气中弥漫易燃易爆气体，身处一线人员有缺氧窒息的风险；靠近泄露源的位置，还有低温冻伤的风险。

3.6易形成立体火灾

化工装置多为金属框架结构，楼层间大多采用镂空的格栅板，当发生泄漏后，物料四处流淌扩散，易形成立体火灾，增加救援难度，另外火灾中设备或容器的爆炸、装置的倒塌等也都易造成大面积立体火灾，增加救援难度。

4常见事故类型及处置要点

对于聚丙烯装置灾害事故处置，消防救援人员要遵循“科学、专业、安全、环保”的处置理念，坚持“工艺处置与消防技战术相结合”的处置原则，科学决策，规范处置，确保安全。常见事故类型一般可分为泄漏事故、起火事故、爆炸事故，现针对事故处置过程中车辆停靠、安全防护、侦测警戒及事故处置要点归纳如下：

4.1泄漏事故

4.1.1车辆停靠

按照“一停、二问，三进入”的处置要求，要先弄清楚泄漏的物质、泄漏量等基本情况，情况不明时，不要盲目将车辆驶入现场区域，选择上风方向停靠，不要将车辆停靠在管廊下或窨井上方。

4.1.2安全防护

对于泄漏未起火事故，侦测人员需做好防火、防冻、防静电，使用无火花工具。现场情况不明的，按最高级别实施防护。

4.1.3侦测警戒

侦检人员到场后手持可燃气体报警仪测量周边区域浓度，根据侦测结果设立安全区域，外围拉设警戒线，实施交通管控、禁止火源、疏散群众。侦检人员要连续不间断检测周边区域泄漏物质浓度并及时调整警戒范围。

4.1.4事故处置

防止泄漏气体爆炸是首要任务，秉承工艺处置优先原则，确认厂方已采取的处置措施，分析研判事故风险，与厂方人员共同制定处置对策。禁止一切明火作业，禁止周边车辆启动，第一时间疏散周围无关人员。在没有对泄漏介质有效关阀断料前，不可盲目进入事故现场。对于丙烯、乙烯或氢气泄漏，可通过雾状水、水幕等手段驱散泄漏物质，将浓度降低至安全范围内。

4.2起火事故

4.2.1车辆停靠

按照“一停、二问，三进入”的处置要求，先要弄清楚泄漏的物质、泄漏量等基本情况。到场后确认燃烧时间，根据起火的装置的不同，选择合适的作战车辆，并将车辆选择上风方向停靠。禁止停靠在管廊架下方、窨井上方。除此以外还要考虑被烘烤的设备爆炸可能带来的冲击。

4.2.2安全防护

消防救援人员应做好防火、防热辐射。

4.2.3侦测警戒

设立安全员，可利用无人机或红外成像仪观察被火烘烤的设备，出现爆炸征兆或者设备倒塌等紧急情况时，要及时发出撤退信号。侦检人员要对事故装置周围连续监测泄漏物质浓度并及时调整警戒范围。安排专人入驻企业中央控制室，监测事故装置及邻近装置的温度、压力等参数，防止设备发生超温、超压导致物理爆炸。

4.2.4事故处置

确认厂方已采取的处置措施，分析研判事故风险，控制火势蔓延及冷却周边设备，防止设备爆炸。对于塔类设备或位置较高部位起火要优先使用高喷车灭火，从上往下均匀冷却，避免出现冷却断层，防止倒塌。对着火的高压设备，在冷却同时采取工艺措施，降低内部压力。对于三乙基铝泄漏起火事故，禁止用水扑救，应优先使用D类干粉扑救。明火扑灭后，要持续测量事故装置及周边设备温度，直至常温，防止复燃。

4.3爆炸事故

4.3.1车辆停靠

对于爆炸事故，现场设备均已遭到严重破坏，随时还有再次爆炸的可能，按照“一停、二问，三进入”的处置要求，车辆停靠应选择相对安全的位置。禁止停靠在管廊架下方、窨井上方。

4.3.2安全防护

消防救援人员应做好防火、防热辐射。

4.3.3侦测警戒

设立安全员，可利用无人机或红外成像仪观察被火烘烤的设备，出现爆炸征兆或者设备倒塌等紧急情况时，要及时发出撤退信号。侦检人员要对事故装置周围连续监测泄漏物质浓度并及时调整警戒范围。安排专人入驻企业中央控制室，监测事故装置及邻近装置的温度、压力等参数，防止设备发生超温、超压导致物理爆炸。

4.3.4事故处置

确认厂方已采取的工艺处置措施，分析研判事故风险，控制火势蔓延及冷却周边设备，对于可能再次发生爆炸的设备，要以炮换人或消防机器人冷却灭火。对于反应釜或粉气分离设备周边爆炸须确认辐射源是否完好，利用辐射检测仪确认辐射强度是否在正常范围。

5结语

《孙子兵法》：“知己知彼，百战不殆”。要想科学、高效、安全处置聚丙烯生产装置灾害事故，消防救援人员需要把片区内的类似生产装置底数要摸清，建立企业基础信息台账，针对重要部位制定可行的消防应急预案，联合企业定期演习并总结分析，改进不足。另外对消防救援人员经常性开展化工知识培训，了解装置的危险性、处置要则，以此提升消防救援队伍的应急能力。

作者单位

1. 宁波市消防救援支队

2. 宁波市危险化学品应急救援研究中心

参考文献

[1]葛新 聚丙烯装置火灾爆炸危险性分析及对策 石油化工安全环保技术，2015(2) P14-20