氯硅烷事故暴露出的問題及對策措施

氯硅烷事故暴露出的問題及對策措施一、三氯硅烷事故案例事故一新疆大全能源股份有限公司“7?2”爆炸事故2020年7月2日2時28分許，新疆大全能源股份有限公司發(fā)生爆炸事故，爆炸解體的容器碎片砸壞相鄰精餾裝置的進料閥門及附屬工藝管道，致使化學物料（三氯硅烷）大量泄漏（10-12噸），事故未造成人員傷亡，泄漏的三氯硅烷產生的氯化氫擴散造成145團19戶21人疏散撤離，開發(fā)區(qū)北工業(yè)園區(qū)警戒。爆炸事故的直接經濟損失為209.1174萬元。事故調查認定事故發(fā)生前R10421B反應柱處于氮氣置換環(huán)節(jié)，置換用變徑短節(jié)焊縫未按規(guī)范焊接，存在縫隙，在文丘里效應下，氮氣帶空氣進入反應柱，逐漸形成內部燃爆環(huán)境；焊接結構缺陷最終導致焊縫撕裂，大量氯硅烷泄漏，泄漏的氯硅烷與空氣形成爆炸性混合氣體，接觸到自制加熱套管（蒸汽溫度146℃），發(fā)生燃燒，燃燒引入反應柱，發(fā)生爆炸。事故二新疆協(xié)鑫精餾裝置“7?19”閃爆事故2020年7月19日20時，新疆協(xié)鑫精餾裝置發(fā)生閃爆，根據初步了解信息判斷是精餾除硼過濾器管路憋壓導致泄漏，泄漏物料是三氯硅烷，造成閃爆，共閃爆5次；現(xiàn)場精餾界區(qū)管廊全部炸斷，整個精餾儀表、電器工藝管路全部中斷，大量氯硅烷外泄，吸附區(qū)吸附柱爆炸，具體爆炸幾臺還未核實清楚。具體事故原因還在組織分析中，后續(xù)跟蹤事故進展。二、三氯硅烷簡介三氯硅烷在常溫常壓下為具有刺激性惡臭、易流動、易揮發(fā)、易潮解的無色透明液體，易溶于醚、苯、氯仿和二硫化碳等有機溶劑，遇水易發(fā)生分解反應產生氯化氫氣體，與氧化劑可以發(fā)生強烈反應，遇明火、高熱時發(fā)生燃燒或爆炸。三、三氯硅烷事故數據分析近年來，國內外均有氯硅烷事故發(fā)生，通過收集整理近年來17起事故，從事故發(fā)生環(huán)節(jié)、事故類型、事故位置、事故原因、事故模式等多個維度進行系統(tǒng)分析，結論如下：（1）生產環(huán)節(jié)事故最多，共7起，占41%，其次是檢維修和運輸環(huán)節(jié)，各4起，各占23%，儲存環(huán)節(jié)事故最少，2起，占12%。（2）換熱器事故最多，5起，占32%，其次是槽罐車，3起，占19%，第三是儲罐和管線，各2起，各占13%，桶、泵、過濾器等較少，1起，各占6%。（3）事故主要是泄漏事故，10起，占59%，其次是泄漏后導致的火災事故，4起，占23%，第三是泄漏后導致的爆炸事故，3起，占18%。（4）事故原因主要是設備缺陷（管線破裂、墊片失效、安全閥失效等）、檢維修作業(yè)安全措施不落實。（5）火災爆炸事故模式主要分為兩類：三氯硅烷泄漏后與空氣中的水分反應，生成氫氣及氯化氫，導致著火爆炸；檢維護作業(yè)過程中，動火作業(yè)引起三氯硅烷火災爆炸。四、氯硅烷事故暴露出的問題1、氯硅烷類物質本質危險性大氯硅烷泄漏后與空氣中的水分迅速反應，生產氫氣和氯化氫，有著火爆炸的風險，大量泄漏后迅速氣化，到達爆炸范圍內，有氣相燃爆的風險。二氫二氯硅烷危險性極高，易燃易爆，且爆炸性極強，空氣中爆炸極限(20℃，101.325kPa)為4.1%～98.8%(體積)，加熱至100℃以上時會自行分解而生成氯化氫、氯、氫和不定性硅，施以強烈撞擊時也會自行分解。在正常生產過程中，四氯硅烷過量，通過反歧化反應控制二氫二氯硅的濃度維持在較低的水平，但是在停車或者異常工況下，四氯化硅烷較少時，二氯二氫硅可能發(fā)生爆炸。2、企業(yè)對工藝危險性認識不清國內絕大多數企業(yè)的生產技術是從國外打包購買，雖然經過消化吸收，大部分技術已基本掌握，但對工藝過程的反應機理及反應危險性了解程度較低，無法完全認識到工藝過程的危險性。如在新疆大全事故中，企業(yè)對反歧化反應中樹脂催化劑與氯硅烷的作用機理不明確，四氯化硅與二氫二氯硅反歧化反應生成三氯硅烷，正常生產期間，由于四氯化硅過量，保證二氯二氫硅處于低濃度狀態(tài)，但是在設備檢修和停工期間，樹脂與吸附的少量氯硅烷會發(fā)生反應，不穩(wěn)定的二氯二氫硅也會發(fā)生其他反應，導致爆炸事故的發(fā)生，具體反應機理尚不明確。3、監(jiān)控、報警、聯(lián)鎖等自動安全控制措施不完善部分公司的工藝安全控制水平較低，未建立合理的保護層措施，尤其是缺少對關鍵參數的監(jiān)測、自動調節(jié)控制、自動報警和合理的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，裝置運行過于依賴現(xiàn)場人員的操作，一旦發(fā)生異常，既不能及時發(fā)現(xiàn)，也做不到迅速響應，最終演變?yōu)槭鹿省?、變更風險管控不到位氯硅烷行業(yè)是高耗能行業(yè)，企業(yè)在技術引進后大多進行了節(jié)能改造，但是未進行變更危害分析，無法識別并消除改造后帶來的安全風險。以新疆大全公司事故為例，其反歧化工藝實際是由企業(yè)自主設計的全新流程，但未進行充分的工藝安全可靠性論證，盲目上馬，野蠻操作，最終導致事故。5、檢維修風險管控不力氯硅烷行業(yè)中檢維修事故多發(fā)，尤其是動火作業(yè)事故多發(fā)，主要體現(xiàn)在作業(yè)前安全措施不落實，未對設備進行徹底吹掃置換、未加設盲板即進行動火作業(yè)，最終導致氯硅烷發(fā)生火災爆炸事故。6、應急救援預案準備不足部分公司消防設備不完善，自防自救能力差，沒有制訂全面、系統(tǒng)的應急救援預案，平時演練不夠，致使突發(fā)事故時無法采取有效的措施并及時加以控制。7、人員培訓存在不足氯硅烷從業(yè)人員安全和技能培訓不足，部分企業(yè)管理層和技術人員對所負責的工藝缺乏深入了解，基層操作人員缺乏基本的化工操作知識，致使對所負責工藝的危險性缺乏認知，違章現(xiàn)象嚴重。五、氯硅烷事故對策措施針對我國氯硅烷生產中存在的問題，結合事故案例，從技術和管理兩個方面提出以下對策措施：1、安全技術提升（1）加強對氯硅烷生產過程中的工藝安全、反應安全有關基礎理論研究，加強對氯硅烷生產過程中的有關中間產品、副產品危險特性的認識，深入研究反應致災機理，構建反應失控模型，為工藝控制技術手段的研發(fā)夯實基礎。（2）提升氯硅烷工藝工程設計的本質安全化水平，減少或避免臨時搭接的管線設計，保證涉氯化硅物料體系與含水或空氣體系完全隔離；裝置設計中應統(tǒng)籌考慮裝置運行的各階段，尤其在開停車、檢維修時應避免造成二氯二氫硅滯留。（3）選擇符合物料及工藝特征的設備材質，避免工藝中可能產生的氯化氫腐蝕，加強設備狀態(tài)在線監(jiān)測與診斷預警相關技術的開發(fā)，針對關鍵設備、關鍵材料，開發(fā)適用的監(jiān)測、診斷與失效控制技術，提高監(jiān)測和診斷技術的有效性。（4）全面提高氯硅烷工藝裝置的安全自動化水平，基于保護層理念，確保實現(xiàn)對關鍵安全參數的實時監(jiān)控、實時調節(jié)、實時報警，并在風險評估的基礎上設置合理的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)。2、安全管理提升（1）落實對新工藝的安全風險評估工作，強化風險排查，嚴格按照變更管理程序，開展規(guī)范的變更管理，對變更過程產生的風險進