一起三氯化氮爆炸事故剖析

前言（1）

　　三氯化氮（NCl3）是一种黄色粘稠液体或斜方形晶体状的极易爆炸且爆炸力很强的含氮化合物，有类似氯气的刺激性臭味，密度1.65（kg/cm3），熔点＜-40℃，沸点＜71℃。自燃爆炸点95℃。在热水中易分解，在冷水中不溶，在空气中易挥发，不稳定，在气相中浓度达到5%-6%（V/V）时，有潜在的爆炸危险。60℃时受震动或在超声波条件下，易发生分解性爆炸。与油脂或有机物等接触也可发生爆炸。

　　据不完全统计，自1963年至2003年间，我国氯碱行业发生NCl3爆鸣和爆炸事故近40余起（次），平均每年一起，涉及十几家氯碱生产厂，爆炸产生的冲击波、爆炸碎片和爆炸时泄漏的大量有毒气体等使包括液氯汽化器、液化器、液氯计量槽、NCl3排污罐、管道、阀门、液氯钢瓶、液氯槽车等设备、管线遭受破坏，部分氯碱企业发生不同程度的人员伤亡，液氯乃至整个氯碱系统停车，损失惨重，影响极大。
 
概述（2）

　　我厂氯碱装置规模为：隔膜烧碱3万t/a，离子膜烧碱7万t/a。隔膜法制碱产生的湿氯气经氯气处理工序后送给液氯冷冻装置进行液化、汽化后分配给各氯气用户使用。因此，液氯冷冻是平衡整个系统氯气的重要工序。

　　来自氯干燥的干氯经干氯缓冲罐、分配台进入液氯液化器，在液化器内氯气与被螺杆机压缩冷却的氟间接交换热量，液化成液氯后流入液氯计量槽，液氯计量槽的液氯，通过从打压器来的小于1.0MPa的氯气压力经出料管压到连续汽化器或经另一出料管压到打压汽化器。连续汽化器和打压汽压器夹套经低于60℃的热水加热，使液氯汽化后进入气氯分配台，分配给氯气用户使用。液氯冷冻工艺流程图如图1。

　　

　　图1 液氯冷冻工序工艺流程

事故经过（3）

　　2002年11月5日，烧碱车间安排对3#打压机汽化器定期排污，16时30分，隔膜冷冻工段长郑某开始对3#打压汽化器进行加热，准备将汽化器内液氯残液汽化后第二天上午拆除汽化器底部的盲板进行排污。11月6日凌晨4时30分左右，液氯汽化岗位当班操作工杨某发现2#打压汽化器氯气压力低，现场检测（手摸）汽化器有料后回操作室做记录，刚写两个字，突然装置内火光一闪，“嘭”的一声，随即一片白烟迷漫周围50m处，还夹杂着呛人的氯气味，杨某立即佩戴好呼吸器冲入现场，关闭1#、2#打压汽化器进出口阀门和5#液氯计量槽出口阀门（当时3#液氯计量槽进料、5#液氯计量槽出料）。随后车间值班人员、工厂调度先后赶到现场协助处理，杜绝了事态的扩大和二次事故的发生。
 
事故原因（4）

　　爆炸事故发生后，工厂高度重视，迅速组织召开了事故分析会，根据管道有明显爆炸迹象，顶棚石棉瓦被冲破等现场情况，从工艺、设备、操作等方面深入细致地分析，确认是3#打压汽化器内液氯残液中的NCl3由于高温和振动，随着液氯不断汽化，液氯残液中NCl3浓度升高，达到爆炸极限，发生了NCl3爆炸，同时爆炸时产生的高温引起氯气与铁的燃烧，将部分管线和阀门烧坏。

　　1 直接原因

　　（1）由于长时间地给3#打压汽化器加热，导致3#打压汽化器内液氯残液不断汽化，随着液氯残液持续不断地蒸发，液氯残液中的NCl3便不断浓缩而积聚（NCl3的分离系数为6~10，即气氯中NCl3含量为1，液氯中NCl3含量可达6~10，故NCl3大部分存留于未蒸发的液氯残液中），加之NCl3的密度比液氯大，沸点比液氯高，随着汽化时间的延长，残液中NCl3浓度达到爆炸极限浓度，因而导致NCl3爆炸。

　　（2）排污工艺不合理。NCl3是一种极不稳定的化合物，在60℃受震动时，就可能发生分解性爆炸。该工段长时间用蒸汽直接给打压汽化器底部加热，而汽化器底部排污阀又被盲死，不能及时将残液排出，也是本次事故的直接原因之一。

　　2 间接原因

　　（1）操作规程执行不严，《操作安全规程》明确规定：“禁止用蒸汽直接对汽化器进行加热”。

　　（2）操作人员责任心不强，长时间对汽化器加热而没安排人看管。

爆炸的损失（5）

　　本次爆炸使汽化岗位3台打压汽化器的一根20m长的出料管遭到损坏，烧坏3个氯气阀门，造成后续3套装置停车10小时，直接经济损失2万多元，间接损失50多万元。

改进措施（6）

　　（1）加强对精制盐水的安全指标控制，将精盐水含胺量严格控制在总胺＜4mg/L，无机铵＜1mg/L范围内。

　　（2）改进排污工艺，实行冷排放、定期排污，“带液氯”排污，严格不带液氯光排NCl3的所谓“干排”情况发生。严格执行液氯排污中NCl3安全控制指标，即排污中NCl3含量要＜60g/L，当NCl3＞80g/L时，要增加排污次数或连续排污。当NCl3＞100g/L时，要采取紧急措施，加适量四氯化碳或氯仿等烯释NCl3。

　　（3）对事故进行举一反三，对系统中其它容器，设备加液化器、分离器，液氯计量槽等，NCl3积聚相对较少的地方，采取定期排污清除。

　　（4）在全厂范围内开展安全教育，深刻吸取这次事故的教训，同时加强职工责任心教育，提高操作技能。