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广西玉林化工厂发生爆炸,事故原因可能是什么?

SatyaPrem / CC0

广西玉林一化工厂发生爆炸,已造成 4 死 6 伤,事故原因可能是什么?

孙亚飞,分子美食家

谢 @知乎日报 邀请;

总是在出了事故之后来回答这样的问题,于心不忍,但是看着涉事照片中漫天的紫红色烟雾,又真心觉得,不说点什么对不起自己学了这么多年。

玉林的此次事故可以添加到“这居然也能炸死人”系列,你永远想象不到,当技术人员瞎指挥或者不指挥的时候,生产环节可以出现什么样的乱子。

事故原因虽然还没有彻底调查清楚,但是根据现场照片和车间相关介绍,我基本可以判断,加料环节出现失误,反应暴聚速度太快,放热不及,导致反应釜承受不了内压而爆炸,同时反应釜上的安全阀被人为替换。

具体解释一下。

酚醛树脂是人类合成出的第一种高分子材料,在此之前的一些高分子材料,比如赛璐珞,实际上只能算改性,它是棉花硝化之后的产物。但是酚醛树脂不同,它的原料,苯酚和甲醛,都是小分子,通过聚合,得到了一个整体的大分子。

酚醛树脂作为结构材料而言,在生活中的应用早就没那么多了,常见的还有开关等电气设备,这是因为它绝缘性好,关键还是热固型塑料,也就是重新受热之后无法塑形,所以电气设备用它的好处就在于,如果出现短路局部过热,它受热之后不会熔融,事故的严重性可控。除此以外,生活中还能见到它的地方,其实是在胶合板里面。

酚醛树脂是一种非常传统的粘合剂品种,所谓的三醛胶之一,这三种粘合剂的主要原料之一都是甲醛,但是另一种聚合原料有区别。除了酚醛树脂,还有脲醛树脂,即尿素与甲醛反应的产物,以及三聚氰胺甲醛树脂,它的原料是三聚氰胺和甲醛。

三醛胶的反应都比较容易发生,甚至在高中教材里,在讲到苯酚的时候,也有苯酚 - 甲醛聚合实验的介绍(目前什么样没有查证,只是想说明这个过程很简单)。

但是,太容易发生的反应,也有一个缺陷,那就是难以控制反应温度。这类反应大多数是放热,当反应开始之后,热量积累,温度上升,反应速度加快,于是进一步促进温度上升,反过来速度就更难控制了。所以,往往这类反应在启动之后,很快就完成了。而酚醛树脂是聚合反应,分子会逐渐长大,那么在这个过程中,反应进行到中间的时候往往最危险,一方面反应依然很快,另一方面是因为分子变大了,反应体系的黏度上升,这就很容易让搅拌设备停摆,这是聚合反应最可怕的事故之一,无法搅拌的物料也就无法散热,任由气体受热挥发,最后冲破罐体。相比之下,反应进行到最后阶段,反而是比较安全的,因为原料已经反应得差不多了,罐内压强不会太大。

要想控制反应进程,一般采取两个约束措施,一是控制加料速度,让其中一种料滴加反应,加多少反应多少,就不会出事;另一方面,就是反应釜用强力制冷设备控制,比如内盘管加外盘管冰水冷却,可以迅速带走热量。

但是即便这样,也依然不能保证相安无事,所以在这类反应罐中,有一个非常重要的小器件叫安全阀,它的作用就好比是保险丝,当罐体压强达到一定程度的时候,安全阀会被冲开,保护罐体不被破坏。

好了,说完这些背景,基本上也就很容易猜测玉林这起事故的发生过程了。

首先,从烟雾的状态不难判断,其中主要是水蒸气,夹杂着紫红色的成分,不消说,这是苯酚在空气中氧化之后的颜色。

其次,从烟雾的形态大致能够猜到,厂房应该是半露天式的,主体是钢结构,事发时反应釜冲开了釜盖,于是烟雾直接喷出。

从时间顺序上说,事故在开始前,应该是先出现了误操作或故障,具体什么情况未知,有可能是加料器出现了故障,示数与实际加料量不符,结果导致反应过快,温度报警。这是生产中的常见问题,一般企业都有预案,比较稳妥的预案一般包括,立即终止反应、启动最强降温系统、技术人员现场处理等。事故发生在白天,照理来说,出现这一步隐患的时候,是完全可以挽救的。

但是很明显,第一个控制窗口已经被浪费了,这就来到第二步,温度上升隐隐开始无力控制,这时候还有一些补救方案,包括厂区内的消防系统立即到位,尝试将反应物料引流到应急用的事故池中。由于反应釜只有 5 吨容量,也就是 5 立方而已,一般的事故池足以容得下,当然前提是厂区按规定设置了事故池。

然而,第二个控制窗口就没搞定,这就剩下第三个应急方案了,人员疏散,任由安全阀被冲开,这已经是救人不救物的最后方案。很显然,就连最基本的这一条,都被错过了。

我本人操作过类似的反应,丙烯酸树脂的合成就与此过程类似,一般情况下都在第一步就解决掉风险了。也有进行到撤离步骤的,那是我做中试反应的时候,反应设备只有一吨左右,反应原料中有双氧水,最后人员在几十米开外,看着安全阀被冲到屋顶,然后釜内的液体跟喷泉一样,洒得满车间都是。所以,在真实的化工操作中,你要说避免所有事故,那不可能,但是像这个级别的危险做到人员不伤亡,实在是太容易了。所以我才说,看着玉林这事故,我的第一感觉就是,这居然也能炸死人。

当然,现场人员伤亡,很可能不是被炸死的,而是被喷出的反应液烫到,又在浓重的烟雾下窒息死亡,所以,这就要说到最后一件事,这起事故产生的危害有哪些。

简单来说就是,只要不是在厂区里,在这次事故之后,该吃吃该喝喝,不会有太大的危害。

甲醛和苯酚都是有毒物质,这一点相信有高中教育经历的人都明白。不过,它们的化学性质都太活泼了,在爆炸发生之后,很快就会氧化或降解,加上反应釜实在很小,就五吨而已。这种爆炸与响水爆炸事件中的硝基化合物不同,可以看得到烟雾都是向上的,显然是喷罐,这种情况的冲击波很小,对周围储存的原料基本没影响,所以除非消防水没有引流而产生污染,否则在事发几个小时之后,除了能够闻到一阵苯酚的味道以外,其他就没任何感觉了。苯酚有一股奇特的臭味(也有人觉得是香味或者药味),倒不至于恶心,但是闻久了可能会头晕,但是低剂量的毒害有限,毕竟它也是医用的消毒剂。

多说两句。

在工厂待了多年之后,我深刻感觉到,工厂的处罚制度往往是双刃剑。比如在玉林这次事故中,为什么操作人员一而再再而三错过事故控制窗口?很可能就是因为怕本组的成品率过低被罚钱。

化工操作,即便是像酚醛树脂这么成熟的工艺,出现意外都是难免的,有很多不可抗力。避免意外固然重要,但是编制意外发生之后的预案更重要。比如新闻报道中说,这次是为了试验“新胶水”,姑且认为确有其事吧,新胶水也就意味着新配方,那么在更换配方之后,有风险不是很正常的么?我在试验新产品的时候,有一个基本的原则,在教会操作人员之后,自己继续跟踪十次以上的生产流程,再正式交付生产人员。这样做的目的在于,当配方还在技术人员手中时,这就还属于研发,一般来说,企业研发经费中就有物料损失预算,不用操作人员去冒风险。反过来,要是早早地交给生产,那么操作人员就会畏首畏尾。

更严重的问题在于,比如反应设备上的安全阀,有些人怕它崩开,就去给它换成死阀门。这种行为看起来好像不可理喻,但是有些人在家要用大功率电器,就会去把保险丝换成铜丝,其实逻辑都是一样的。这次事故的安全阀问题还没有公布,但是我推定它是被人为替换了,否则不能惹出这么大的事。当然了,如果压根就没安全阀,那就是更大的笑话了。

每发生一次事故,背后都有 29 次小事故,300 次未遂和 1000 次隐患,这是著名的海恩法则,也是化工行业里的一条铁律。玉林的这次事故,暴露了该企业的斑斑劣迹,但是也给当地安全监管部门敲响了警钟,这么松松垮垮的管理,辖区内一定不是个案,一轮严查在所难免。