(一)反应物料的火灾爆炸危险性
一氧化碳:通常状况下是一种无色、无臭、无味、有毒的气体化合物,闪点小于-50℃,相对密度0.967,与空气混合爆炸极限下限为12.5%,上限为74%。
甲醇:是一种透明、无色、易燃、有毒的液体,略带酒精味,闪点12.22℃,自燃点47℃,相对密度0.7915,爆炸极限下限为6%,上限为36.5%。
从上面列出的数据可知,一氧化碳和甲醇的爆炸范围分别为61.5和30.5,爆炸范围都相当宽,爆炸危险度很高,都属于易燃易爆而且爆炸威力十分巨大的物质,并且成为醋酸生产工艺过程中发生火灾爆炸事故的重大危险源。
(二)醋酸生产工艺单元火灾爆炸类型
醋酸生产工艺过程中主要的危险是火灾爆炸,而发生火灾爆炸的类型主要有泄露型和反应失控型两种。
泄露型火灾爆炸是指处理、贮存或输送可燃物质的容器、机械或设备因某种原因而使可燃物质泄露到外部或助燃物进入设备内,遇到点火源后引发的火灾爆炸。泄露的主要原因有以下几个方面:设备材料性能降低、设备缺陷、人为因素等。
反应失控型火灾爆炸是由于醋酸生产过程中化学反应放热速度超过散热速度,导致体系热量积累,温度升高,反应速度加快,造成反应产物暴聚,致使反应过程失去控制而引发火灾爆炸事故。在生产醋酸的反应过程中,如果原料多投或投料速度过快、物料不纯等原因都可能引发剧烈反应,使反应釜内热量不能正常泄放出去。在醋酸生产的工艺过程中,制冷设备失效、送冷不足、搅拌器故障、搅拌不均匀和不充分等是引起散热不利的主要原因。
三、运用事故树法对醋酸反应釜单元进行火灾爆炸危险性分析
(一)编制事故树
根据以上泄露型火灾爆炸、反应失控型火灾爆炸这两种火灾爆炸事故的原因分析,结合该大型醋酸生产企业醋酸反应釜单元的具体生产工艺状况,编制了醋酸反应釜单元火灾爆炸事故树,造成醋酸反应釜单元火灾爆炸这一顶事件发生的基本原因事件主要有:X1:冷却不利;X2:投料过多过快;X3:超温;X4:超压;X5:化剂过量;X6:原料带液;X7:设备材料性能下降;X8:设备缺陷;X9:人为因素;X10:明火;X11:高温;X12:静电火花;X13:电气火花;X14:撞击火花;X15:雷击火花;X16:达爆炸极限。
(二)求取最小割集
根据各基本原因事件对事故树顶上事件的影响以及它们之间的相互关系,用数学方法将其表达出来,再用布尔代数化简法求取该事故树的最小割集。
T=G1+G2=(X1*G3)+(G4*G5*X16)
=X1*(X2+X3+X4+X5+X6)+(X7+X8+X9)*(X10+X11+X12+X13+X14+X15)*X16
=X1X2+X1X3+X1X4+X1X5+X1X6+X7X10X16+X7X11X16+X7X12X16+X7X13X16+X7X14X16+X7X15X16+X8X10X16+X8X11X16+X8X12X16+X8X13X16+X8X14X16+X8X15X16+X9X10X16+X9X11X16+X9X12X16+X9X13X16+X9X14X16+X9X15X16
经计算得最小割集为{X1,X2},{X1,X3},{X1,X4},{X1,X5},{X1,X6},{X7,X10,X16},{X7,X11,X16},{X7,X12,X16},{X7,X13,X16},{X7,X14,X16},{X7,X15,X16},{X8,X10,X16},{X8,X11,X16},{X8,X12,X16},{X8,X13,X16},{X8,X14,X16},{X8,X15,X16},{X9,X10,X16},{X9,X11,X16},{X9,X12,X16},{X9,X13,X16},{X9,X14,X16},{X9,X15,X16},共计23个。