浅析石油化工企业火灾爆炸事故的原因和处置措施

周俊良

(昆明消防指挥学校，云南　昆明　650208)



浅析石油化工企业火灾爆炸事故的原因和处置措施

周俊良

(昆明消防指挥学校，云南昆明650208)

石油化工产品的生产一般要经过物理变化和化学反应，不仅工艺复杂而且有些反应十分剧烈，极易失控。一旦操作条件发生变化、工艺受到干扰，或因人为原因造成误操作，潜在的危险就会发展成为火灾爆炸事故。本文通过仔细分析石化企业的火灾特点和近年来全国发生的数起较大规模石化企业火灾爆炸案例，总结了石化企业中常见火灾爆炸的原因和科学合理的处置措施，以对以后处置该类事故时起一定借鉴作用。

石化企业；爆炸；处置措施

石化工业是以石油和天然气为原料的化学工业，石油化工企业的原料、产品涉及的范围广，种类多，生产所用的原料、中间体甚至产品都具有易燃、易爆、剧毒、腐蚀的特性，石油化工生产过程复杂，工艺多样，生产一般要经过物理变化和化学反应，大多在高温、高压、高速、低温、低压、深冷等苛刻条件下进行，不仅工艺复杂而且有些反应十分剧烈，极易失控，由于大多在设备和管道中进行，难于监测，使设备破裂、泄漏、喷出和腐蚀等发生着火或爆炸的概率增大，对于连续化生产来说，系统发生大爆炸的可能性也随之增加，所以石化生产比其它工业更容易发生火灾爆炸事故，不仅损失大，也极易造成惨重的人员伤亡和巨大的经济，同时还会对参与灭火救援的救援人员造成人身伤亡[1]。

近年来，随着我国城市化和工业化进程的快速发展，石化企业火灾爆炸事故频发，后果极其严重。例如，2005年11月13日，中国石油吉林石化公司双苯(指苯酚和苯酐，简称双苯)厂苯胺二车间因精制(T102)塔循环系统堵塞，操作人员处理不当发生爆炸。吉林支队消防官兵经过近20个小时的奋力扑救终将大火扑灭，事故共造成5人死亡，1人失踪，3人重伤，20余人轻伤；双苯厂苯胺二车间整套生产装置、1个硝基苯(1500 m3)储罐、2个纯苯(2000 m3)储罐报废，其他辅助生产设施遭到不同程度破坏，直接经济损失7000余万元；2008年8月26日6时45分，广维集团有机厂发生生产爆炸火灾事故。造成20人死亡、60人受伤、 4.3万平方米厂房坍塌；2009年4月8日4时30分，内蒙古鄂尔多斯市伊泰煤制油公司中间罐区4号重质蜡罐发生爆燃，罐底炸裂，导致大量的重质蜡泄漏，造成大面积流淌火，使轻质油1A、1B、1C罐相继起火燃烧。内蒙古总队迅速调集力量，全力组织扑救，经全体参战官兵艰苦奋战近12个小时，成功将大火扑灭，此次火灾过火面积1400平方米，烧毁油罐4个，直接财产损失464.71万元。因此，认真的分析石化企业发生火灾爆炸事故的原因，科学总结该类事故的处置措施，才能更好的指导现实工作，为我国现代化的经济建设保驾护航。

1　石化企业发生火灾爆炸事故的原因

1.1可燃物料设备发生泄漏

可燃液体具有流动性，可燃气体和蒸气具有扩散性，可燃粉尘在空气中也易扩散、漂浮和沉浮。这些可燃物如果使用、生产、输送和储存的设备、容器和管道密封不好，就会外逸形成炮跑、冒、漏、滴现象，以至在空气中形成爆炸性混合物。当使用负压条件操作时，如果密封条件不好，空气还会渗入设备内与可燃气体和蒸气形成爆炸性混合物，遇着火源发生爆炸。

1.2控制投料顺序发生错误

在化工生产中，投料顺序的错误也会发生火灾爆炸事故。在一般情况下，当可燃物料与氧化性物料在同一设备内进行混合反应时，应先投可燃性物料，后投氧化性物料，其顺序不可颠倒。例如，氯化氢的合成应先投氢后投氯；三氯化磷的氧化反应先投磷后投氯，因为氯的氧化性很强，后投了还原性强的氢和磷时，极易形成爆炸介质而发生爆炸。

1.3反应系统中有害杂质滞留积累

在反应系统中，一些有害杂质若未清除干净，也许初始无影响，但在物料循环中，可能越积越多，以至形成爆炸危险，最终导致设备的爆炸。如在高压合成甲醇生产中，若氧气存在太多会导致整个系统的爆炸；空气分馏制氧生产中，乙炔、甲烷、一氧化碳、臭氧、油滴、油雾等一旦进入空分装置，就会在装置内积累，当达到危险浓度时即会导致容器装置的爆炸。

1.4可燃废物料的随意排放

在化工生产中排放的各种废物料内往往含有可燃物，如果不采取任何措施，随便排入下水道，很容易造成着火和爆炸事故。如将苯、汽油等可燃有机溶剂排入下水道，由于这类有机溶剂在水中的溶解度小，且都比水轻，与空气接触后，其蒸气就会在水中气化出来，在所经的水面上就会形成一层易燃蒸气，在阳光照射和气压较低时，这种混合蒸气便可能发生着火和爆炸。

1.5火星及明火的产生

火星主要是由于铁质工具互相碰撞或与混凝土构件、地坪撞击产生；铁质导管或铁桶爆裂时迸出；铁、石等硬性杂质混入粉碎机、研磨机、反应器等设备内撞击产生，如随意抛弃、拖拉、滚动、甩打盛装有易燃易爆危险品的金属容器。明火主要是由于吸烟不慎、乱丢烟头和未熄灭的火柴余烬棒头、试打火机等产生，如2003年6月11日，沈阳亨瑞溶剂厂，一辆苯槽车在卸苯料时，苯蒸气遇明火发生爆炸。

2　石化装置的火灾特点

石油化工装置发生火灾，一般说来，火情都比较复杂，常常伴随爆炸，出现立体、大面积、多火点、复燃、复爆等多种燃烧形式，往往会造成惨重的人员伤亡和巨大的经济损失。了解和掌握石油化工装置的火灾特点，是成功扑灭石化装置火灾的前提，其火灾特点主要有以下几个方面。

2.1爆炸危险性高、破坏力大

爆炸是石化火灾的一个显著特点。石化装置的爆炸有时单独发生，有时几种类型爆炸相继发生。例如反应器中进行的化学反应失控，液态物质的蒸气压急剧上升使反应器发生反应失控爆炸，接着由于容器内的液态物质蒸气压平衡破坏而变成过热蒸气，发生第二次平衡破坏型蒸气爆炸，最后泄漏到空气中的蒸气和雾滴形成爆炸性混合物，发生第三次泄漏着火性爆炸。从许多火灾案例中不难看出，石化装置中发生火灾后，既有物理爆炸又有化学爆炸，有些先爆炸后燃烧，也有先燃烧后爆炸。无论哪种爆炸都会使建筑结构倒塌，管线设备易位破裂，物料喷洒流淌，容易造成人员伤亡，使火场情况更为复杂，给扑救火灾带来更大困难。例如，黄岛油库火灾就是由于四号原油罐的突然爆炸，而造成14名消防官兵牺牲，56名官兵受伤的。

2.2燃烧面积大、辐射热强

液体具有良好的流动特性，当其从设备内泄放时，便会四处流淌。特别是容纳流体量较大的设备，当遭受严重破坏时，其内流体便会急速涌泄而出，造成大面积的流淌状火场局面。此外，爆炸性物料和反应设备爆炸时的飞火，也能造成大面积火灾。化工企业中绝大多数物料燃烧热值大、燃烧时的温度也比较高、热辐射强，如原油的热值为43961 kJ/kg，燃烧温度为1100℃，重油的热值为41668～46055 kJ/kg，燃烧温度为1000℃，而天然气的热值更高达35462～39523 kJ/kg，燃烧温度为2020℃[2]。所以，对于灭火的消防队员来说，极易产生热疲劳，同时强烈的热辐射还可使距离火区几十甚至上百米外消防车辆的塑料部分熔化和变形，消防员更是难以靠近火场。

2.3易形成立体火灾

由于生产装置内存有易流淌扩散的易燃易爆介质，且生产设备高大密集呈立体布置，框架结构孔洞较多。所以，一旦初期火灾控制不利，就会使火势上下左右迅速扩展，而形成立体火灾。

2.4燃烧速度快、蔓延迅速

石化装置发生火灾后，燃烧速度快，蔓延迅速。石化装置发生爆炸，在可能的范围内形成高温燃烧区，火势迅速向各个方向蔓延波及，甚至再次引起爆炸，进一步形成更大面积的燃烧。如丙烷的燃烧速度为0.42 m/s，丁烷的燃烧速度为0.46 m/s，在火灾条件下，液化石油气在空气流通环境时，燃烧异常猛烈，速度快，爆速可达2000～3000 m/s。所以，石化装置火灾在很短的时间内能波及相当大的燃烧范围，发热量大，燃烧速度快[3]。

2.5灭火作战难度大，耗费消防力量多

石油化工装置火灾爆炸的特点、火场形式决定了其火灾扑救难度和消防力量的消耗。石化火灾如果在初期得不到控制，则多以大火场的形式出现。或大面积火灾，或立体火灾，或多火点火灾，而且火势发展迅速猛烈，爆炸危险极大。火灾现场毒性物质的扩散和腐蚀性物质的喷溅流淌，严重影响着灭火战斗行动，给火灾扑救带来很大的困难，从而降低了灭火的时效性。石油化工生产工艺过程复杂，一旦发生火灾，采取工艺控制的灭火方法往往较为有效，但其工艺控制技术水平要求高，非一般业务能力所及，故进一步增加了灭火作战难度。同时，石化火灾多属化学危险品火灾，燃烧物质的种类不同，应选用不同的灭火剂，火场存在的爆炸危险也往往会妨碍常规灭火战术方法的实施[4]。因此，石化装置的火灾扑救具有相当的难度。如2009年4月8日，内蒙古鄂尔多斯市伊泰煤制油公司的火灾爆炸事故中，消防部队共出动59辆消防车、316名指战员，使用普通泡沫灭火剂75吨、A类泡沫灭火剂0.7吨，水2000多吨，艰苦奋战近12个小时，才成功将大火扑灭。

2.6火灾损失大，影响大

火灾损失不仅表现于物资、设备遭受破坏，人员伤亡所造成的经济损失，还应包括火灾导致停工停产所潜在的经济损失。一般地说，工业企业火灾或爆炸所造成的损失都较公共或民用建筑火灾损失要大，而石化企业的火灾损失和人员伤亡又高于其他类工业企业。火灾统计资料概算表明，石化企业每次火灾的平均经济损失较其他生产企业要高五倍以上，而且经常出现每次火灾损失高达百万的火灾。如2005年11月13日，中国石油吉林石化公司双苯厂发生的火灾爆炸事故，共造成双苯厂苯胺二车间整套生产装置、1个硝基苯(1500 m3)储罐、2个纯苯(2000 m3)储罐报废，其他辅助生产设施遭到不同程度破坏，直接经济损失7000余万元。

3　石油化工企业火灾爆炸事故的处置措施

3.1关阀断料，堵导并用

3.1.1关阀断料

石化装置生产的连续性很强，一处着火牵动整个生产系统，火势随着物料的源源补给而旺盛不熄。物料流动的蔓延扩展，燃烧的猛烈程度，火情的发展态势，以及火灾的扑救时间都由物料泄漏量或流出量的多少决定。因此，处置石化装置火灾，控制火势发展的最基本措施，就是关阀断料。在实施关阀断料时，要选择离燃烧点最近的阀门予以关闭。

3.1.2堵导并用

对于暂时没有起火的气、液体泄漏要积极进行堵漏及导流措施。根据泄漏点的不同部位、孔洞形状、压力大小选择相应的堵漏器材实施堵漏，同时要用喷雾水驱散和稀释漏出的物质。若无法实施堵漏时，应采取导流措施，将着火或受到火势威胁储罐内的物料导入安全储罐中。

3.2抢救生命、科学施救

先爆炸后燃烧，燃烧爆炸交融容易造成人员伤亡，这是石化装置火灾的—大特点。装置发生火灾后，很有可能会危及操作人员。因此，救援人员到场后，应把组织强大水流掩护进攻，深入火场内部开辟救人通道，抢救受伤人员和疏散被围困人员作为战斗行动之重点。根据伤亡和受到火势围困人员的数量，组织若干救人小组，明确任务和人员分工，按照指定的途径和部位实施救人[5]。由于爆炸会产生巨大的冲击波和瞬间的推吸作用，极易造成设备、建筑倒塌，搜寻遇难人员时，应在爆炸波及范围内及倒塌的设备、建筑下仔细进行，防止遗漏。如广维集团有机厂发生生产爆炸火灾事故中，爆炸造成有机厂生产区4.3平方米厂房坍塌，救援人员组成几个救人小组，在第一时间内积极搜救遇险人员，共搜救出6名生还者。

3.3积极冷却、保护重点、控而不灭

石化装置发生火灾时，冷却控制是防止火情恶化的关键，燃烧区内的设备、管道不断增压，当压力超过设备、管道的耐压极限时，即发生物理性爆炸。与此同时，由于金属设备在火焰直接作用或辐射热作用下，壁温升高，机械强度下降。当机械强度下降到一定程度，设备、管道就会变形破裂发生蒸气爆炸，紧接着发生化学性爆炸，有时还会引起连锁反应，使临近设备发生爆炸。在石化装置火场上，公安消防部队到达后，火场上可能有许多设备受到火势的威胁，到场指挥员应分清轻重缓急，正确确定火场的主要方面和主攻方向。对受火势威胁最严重的设备应采取重点突破，冷却防爆炸措施，消除影响火场全局的主要威胁。

在对各种设备冷却的过程中，不同状态下的设备可采取不同的处理方法。对受火势威胁的高大的塔、釜、反应器应分层次布置水枪(炮)阵地，充分利用高喷车、移动炮、屏封水枪、无后座力多功能水枪等从上往下均匀冷却，防止上部或中部出现冷却断层。此外，在冷却设备与容器的同时，还应注意对受火势威胁的框架结构、设备装置承重构件的冷却保护，防止变形坍塌。

在不能有效制止易燃易爆气体泄漏的情况下，严禁将正在燃烧的储罐、管线、槽车泄漏处的火势扑灭。如果扑灭，易燃易爆气体将从储罐、管线、槽车等泄漏处继续泄漏，遇到点火源就会发生复燃复爆，造成更为严重的危害，要采取控而不灭的措施，控制其稳定燃烧至物料耗尽为止或等待增援一举歼灭。

3.4筑堤堵截、充分回收、防止污染

在扑救石油化工火灾中，火场会产生混有大量有毒有害物质的灭火流淌水，要组织人员筑堤堵截，防止其任意流淌；可在现场开挖水池，将灭火流淌水引入水池；及时组织着火单位人员首先关闭雨水排放口通向水体的闸阀，未设置闸阀的应用泥沙袋封堵，再将灭火流淌水导流至污水池，由污水处理厂处理；还可使用活性炭等吸附性较强的物质筑成拦污坝，防止随意流淌造成水体和环境污染[6]。如2005年11月13日吉林双苯厂爆炸造成松花江江面上形成一条长达80 km的污染带，并导致哈尔滨市停水数天。

4　结　语

在石油化工装置火灾中，原料、中间体或产品是燃烧的对象，即人们通常讲的各种油、气或化学物品及高分子材料；而石油化工装置与设备却是石油化工火灾燃烧的主体。因为各种石油化工原料、中间体和产品要在石油化工生产装置内加热、混合、反应、分离、冷却，各种原料和产品要在贮罐等设备中储存，物料不会脱离装置而独立存在，形形色色的石油化工火灾爆炸都是在装置设备上得到体现和反映的。因此，认真研究石油化工装置火灾特点，探索其灭火对策，对于提高消防队伍的作战能力，有效控制和扑救石油化工火灾，为经济建设保驾护航，有着十分重要的意义。

[1]公安部消防局.中国消防手册[M].上海:上海科学技术出版社,2008.

[2]李树.灭火战术[M].昆明:云南人民出版社,2006.

[3]郝彩霞,许彦,龚声武.事故树分析法在LPG储罐火灾爆炸事故中的应用[J].中国安全生产科学技术,2012,8(1):154-159.

[4]公安部.公安消防部队执勤战斗条令[Z].2009.

[5]吕显智,王永西,葛巍巍,等.基层公安消防部队应急救援能力构成要素研究[J].中国安全生产科学技术,2010(3):48-50.

[6]赵宁.石油化工生产装置火灾扑救的基本对策[J].消防科学与技术,1999(3):56-57.

Analysis of Cause and Disposal Measures of Fire and Explosion Accidents in Petrochemical Enterprise

ZHOU Jun-liang

(Kunming Fire Command School,Yunnan Kunming 650208,China)

Petrochemical products generally go through physical change and chemical reaction,and it is not only complicated technology but also some complex reaction is very sharp and out of control.Once the operation conditions change,the craft is disturbed or incorrect operation caused by man-made,all of potential risks will become fire explosion accidents.By carefully analyzing the fire characteristics of petrochemical enterprises and a number of large-scale fire explosions of petrochemical enterprises in recent years in our country,the common treatment measures of fire explosions in petrochemical enterprises and scientific and reasonable treatment measures were summarized,it was useful as a reference for the disposal of such the accidents.

petrochemical enterprise; explosion; treatment measures

周俊良(1976-)，男，公安消防部队高等专科学校训练部应急救援教研室主任，副教授，主要从事公安消防部队灭火救援研究和基层指挥人员教育。

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1001-9677(2016)06-0226-03