事故案例分析:特大TNT爆炸事故

来源:网友推荐     更新:2024-05-21
一、事故经过
在某年某月某日的19:30,位于某省某厂的TNT生产线硝化车间发生了一起特大的爆炸事故。这场灾难不仅导致了严重的人员伤亡,还造成了巨大的财产损失。
TNT,一种极具威力的炸药,是通过甲苯与硝硫混酸的硝化反应生产的。这一过程涉及燃烧、爆炸、腐蚀和中毒等多种风险。硝化反应分为三个阶段,分别由不同的机器完成。这三个阶段分别是:将甲苯硝化为一硝基甲苯(MNT),将一硝基甲苯硝化为二硝基甲苯(DNT),以及将二硝基甲苯硝化为三硝基甲苯(TNT)。
化学反应式如下:
CH3C6H5 + HNO3 + (H2SO4) ─→ CH3C6H4(NO2) + H2O
CH3C6H4(NO2) + HNO3 + (H2SO4) ─→ CH3C6H4(NO2)2 + H2O
CH3C6H4(NO2)2 + HNO3 + (H2SO4) ─→ CH3C6H2(NO2)3 + H2O
三段硝化相较于二段硝化更为困难,不仅需要更长的时间和更多的机器,而且硝硫混酸的浓度更高,需要在较高的温度下进行,这大大增加了生产的危险性。事故就是从三段的2号机(代号为III_2+)开始的。
事故发生的硝化车间由三个相连的建筑组成。中间是一个9m×40m×15m的钢筋混凝土三层建筑,屋顶是圆拱形;东西两侧分别是8m×40m和12m×40m的两个偏厦。硝化机大多数布置在西偏厦内,理化分析室则位于东偏厦内。整个车间位于一个高3m、四周封闭的防爆土堤内,工人只能通过涵洞进入。爆炸发生后,车间和内部的40多台设备被完全摧毁,留下了一个大约40m²、深7m的坑,坑底积水2.7m深。
爆炸不仅摧毁了本工房,还严重破坏了精制、包装工房,空压站和分厂办公室,相邻的分厂也受到了严重影响。爆炸中心的西侧、南侧、北侧和热电厂,凡是在600m范围内的建筑物都遭到了严重破坏;1200m范围内的建筑物局部破坏,门窗玻璃被震碎;3000m范围内的门窗玻璃部分被震碎。爆炸中心四周的树木,不是被冲击波折断,就是被冲倒,或者被削去半边树冠。
爆炸产生的飞散物——残墙断壁和设备碎块,大多数落在300m的范围内,少数则抛得更远。例如,一根长800mm、直径80mm的钢轴飞落至1685m处;一个10吨重的钢筋混凝土块(原硝化工房拱形屋顶的残骸)被抛至487m处,砸断了一条埋在地下2m深处的直径400mm的铸铁管道,水溢出形成河流;一个10公斤重的水泥墙残块飞至310m处,并砸穿了3分厂卫生巾生产工房的屋顶,将室内2名女工砸成重伤。
据统计,这起事故造成17人死亡、13人重伤、94人轻伤;报废建筑物约5万平方米,严重破坏的5.8万平方米,一般破坏的17.6万平方米;设备损坏951台(套),直接经济损失达到2266.6万元。由于停产和重建,间接损失更为巨大。
根据对生产设备内炸药量的测算,以及建筑物破坏等级与冲击波超压的关系,以及爆炸坑的形状和大小的估算,确定这次事故爆炸的药量约为40吨TNT当量。
二、事故原因分析
1. 事故原点
事故发生后,由企业主管部门、政府劳动部门和工会劳动保护部门组成的联合调查组负责调查此事。由于事故摧毁了所有工房和设备,现场变成一个大而深的坑,且有积水,调查组在反复勘察现场后,找到的物证很少,仪表和记录纸残缺不全,这给确定事故原点和分析事故原因带来了巨大困难。
幸运的是,当班的34名工人中有17名幸存者。通过反复询问,他们提供了事故前后的生产情况和事故发生时的一些现象,这对调查进展很有帮助。调查组结合口述笔录、图纸和资料,进行了一系列模拟试验,并从工艺技术、生产管理、设备状况、原材料质量、生产操作等方面进行了认真分析,最终确定并证实了事故原点——即最先发生燃烧爆炸的设备是三段2号机分离器。这一结论的主要依据包括:
(1) 操作工口述:III-2+机操作工在19:00将硝化物和废酸样品送到理化分析室后,于19:15回到岗位,发现III-2+机分离器冒烟,便按规定打开分离器雨淋装置和硝化机冷却水旁路阀进行降温,然后去仪表控制室报告情况。
(2) 班长证词:班长承认在19:15左右,III-2+机操作工向他报告分离器冒烟,他便带领其他工人前往硝化工房,看到III-2+机分离器冒烟很大,便指挥工人打开机前循环阀和加入浓硫酸以降温,但这一措施并未奏效。工房内已硝烟弥漫,他们便退到工房门口。接着,他们看到分离器沿口与上盖之间向外喷火,班长意识到“不好了”,便立即向防爆土堤外跑去。刚出涵洞,身后就传来了爆炸声。

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