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20起聚合反应典型事故案例分析
2025-11-035


一、聚合反应

聚合反应是将一种或多种低分子化合物(单体)通过化学反应连接成高分子量化合物(聚合物)的过程,是所有塑料、合成橡胶和合成纤维工业的基础。

聚合反应通常是剧烈的放热反应,极易因冷却失效或引发剂加入失控而引发“热失控”,导致反应釜超温超压而爆炸。此外,绝大多数低分子化合物(单体)(如乙烯、氯乙烯、丁二烯、苯乙烯、丙烯酸等)本身就是易燃易爆或有毒有害的物质,其规模化大量储存和使用构成了重大的火灾爆炸及毒物泄漏风险。


二、1986-2025年国内外20起有关聚合反应典型事故案例

序号

事故概况

事故原因

事故类型

1

在1986年某天,现场突然停电,导致两个反应釜中聚合反应失控,反应釜内压力升高,最终爆破片起跳,导致附近30多人就医。

停电导致冷凝器和阻聚剂注入失效,反应釜监测仪表故障。

反应失控、有毒物质泄漏

2

1989年8月29日,辽宁某化工厂PVC车间聚合工段因氯乙烯外泄,发生空间爆炸,造成12人死亡、2人重伤、2人轻伤。

操作错误停用冷却水,阀门关闭导致爆破片未投用,爆破片未能起到泄压作用,氯乙烯冲破釜顶人孔垫片外泄,造成爆炸。

泄漏、空间爆炸

3

1989年10月23日,美国某石油公司在德克萨斯州帕萨迪纳的石油化工厂聚乙烯装置发生爆炸和火灾事故,造成23人死亡,300多人受伤,经济损失约7.5亿美元。

DEMCO球阀未采用双重阀门或设置盲板,球阀的开启采用手动模式,可燃气体从球阀泄漏,缺乏安全措施。

爆炸、火灾

4

2001年3月13日美国乔治亚州奥古斯塔BP-阿莫科聚合物工厂(以下简称奥古斯塔工厂)发生一起爆炸事故,并引发大火,造成3名工人当场死亡。3月13日,奥古斯塔的3名工人在打开装有热熔塑料工艺储槽的端盖过程中不幸遇难,部分螺栓被拆掉的端盖突然迸发并喷出热熔塑料导致工人的死亡,喷射出的能量造成邻近的管线断裂,管线内流出的热液体被引燃,酿成火灾。

工人在不知道装有热熔塑料工艺储槽内存在压力的情况下打开储槽的端盖时,部分螺栓被拆掉的端盖突然迸发并喷出热熔塑料,Amodel生产工艺的危险分析不足且不完整,设计资料没有充分地描述Amodel的工艺。没有发现化学副反应的危险。聚合物回收槽可能被充满的情况没有被鉴别出来等设计缺陷,危险分析不足。

爆炸、火灾

5

2004年4月12日,美国MFG化学公司在试生产三烯丙基氰尿酸酯时,因反应器规模放大设计失误,冷却能力不足,导致聚合反应失控,释放有毒气体,迫使周边居民疏散。

1.反应器规模放大时未充分考虑热量传递和冷却能力变化,导致反应热量无法有效移除。2.操作规程不完善,未对投料速率等关键参数进行限制。3.企业未对工艺变更进行充分的风险评估和安全审查。

反应失控、有毒气体释放

6

2008年11月25日,广东云浮罗定市某化工有限公司发生火灾,事故造成3人死亡,3人受伤,疏散了周边1公里内所有人员。

公司萜烯树脂车间一聚合反应釜冷却盘管出水管法兰在生产过程中突然发生泄漏,泄漏的冷却水与反应釜内的催化剂三氯化铝发生化学反应,生成大量的氯化氢气体引发冲料,导致松节油、甲苯、三氯化铝等混合物大量外泄,遇到一楼包装车间、锅炉车间等非防爆区域火源,被引燃并迅速回燃,引起树脂生产及包装车间内可燃气体爆燃,造成整个萜烯树脂生产车间发生大火。

爆燃、火灾

7

2010年11月20日,山西某化工股份有限公司发生爆炸事故,造成4人死亡,2人重伤,3人轻伤,直接经济损失2725万元。

公司树脂二厂二号聚合厂房一聚合釜顶部的氯乙烯单体进口管线弯头焊口开裂,物料泄漏导致发生空间爆炸。

泄漏、空间爆炸

8

2012年7月14日,“MSC Flaminia”轮在从美国南卡罗来纳州查尔斯顿到比利时安特卫普的航程中,四号货舱内的二乙烯基苯(DVB)发生聚合反应引发爆炸,导致三名船员丧生,数百个集装箱和船体严重受损。

托运人和货代未按聚合物质运输要求处理DVB,将其误作第9类环境危险物质运输,未添加稳定剂且未采取温度控制措施,导致DVB在运输中因热量积聚发生自聚合反应,释放大量热量引发爆炸。

聚合失控、爆炸

9

2012年9月20日日本新久拜有限公司丙烯酸中间体贮罐因物料循环不畅、温度监测缺失,导致丙烯酸聚合放热反应失控,引发爆炸,造成37人死亡、多人受伤。

1.物料循环系统设计缺陷,导致丙烯酸在罐体上部高温环境下停留,引发聚合反应。2.温度监测和控制不足,未及时发现异常升温。3.操作人员对聚合反应风险认识不足,误以为阻聚剂可完全抑制反应。

聚合失控、爆炸

10

2013年8月29日,绍兴市某化工厂生产不饱和聚酯树脂的车间内,一个树脂反应釜发生爆炸,事故造成3人死亡。这是一起典型的聚合反应热失控事故。

聚合反应釜的冷却水系统出现故障,未能有效冷却,而现场操作人员未能及时发现温度异常并采取措施。反应温度持续升高,最终导致釜内物料发生剧烈的热失控和爆炸性分解。

热失控、爆炸

11

2016年9月20日,某集团公司在大修停车处理过程中,MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)装置光化工序一台12.1立方米粗MDI缓冲罐发生爆炸,造成4人死亡、4人受伤,直接经济损失573.62万元。

1.阀门故障:DAM料管线进料手动球阀限位板损坏,导致阀门未关严,造成DAM误入反应系统,与粗MDI反应生成缩聚脲和缩二脲。2.堵塞与超压:缩聚脲和缩二脲进入粗M缓冲罐,在高温(200℃)下催化粗MDI自聚反应,生成碳化二亚胺(CDI)和二氧化碳(CO2)。粗MDI自聚产生的高粘度聚合物以及脲类物质将粗MDI缓冲罐出料口、进料口、两根压力平衡管堵塞。随着聚合反应的持续发生,粗MDI缓冲罐内CO2量不断增多,压力逐渐升高,最终超压爆炸。

聚合超压、爆炸

12

2019年1月15日,聚合F釜高速搅拌无法启动,电气运行班长张某某、员工常某某与工艺人员排查搅拌故障,初步判断聚合高压室电气故障。9点42分,电气运行人员常某某对接触器进行更换操作,备用接触器在摇进接近到位时,内部发生剧烈电弧声,发生弧光短路,巨大冲击将人推倒,手臂灼伤;因短路事故造成系统供电电压瞬间降低,系统停车。

备用接触器不完好,机械闭锁失效;2.更换备用接触器时,未对备用设备进行详细检查确认,真空接触器处于合闸状态摇进操作过程中,引起电弧产生。3.设备管理不到位:设备日常维护管理缺失,备用真空接触器在更换控制板后,未进行相关试验和记录。4.风险管理不到位:未进行作业前安全风险分析;风险管控措施缺失。5.作业管理不到位:设备抢修,未办理作业票证,未进行安全技术交底,专业人员未到作业点检查确认。6.教育培训不到位:电气设备维护维修制度执行不到位,作业人员风险意识差,专业技能培训不足。

电气弧光短路

13

2019年9月28日,韩国蔚山港Yeompo码头悬挂开曼群岛旗帜的2.5万吨化学品船“Stolt Groenland”号突发爆炸,并引发附近“Bow Dalian”号化学品船起火,造成17人受伤,虽46名船员全部安全逃生,但事故带来的财产损失和安全警示意义重大。

苯乙烯货仓设置在需要加热的至45-50℃的己二胺(HMD,1,6-己二胺熔点42-46℃)货仓附近,导致存在热传递温度升高,阻聚剂加入时不均匀,未设置搅拌设施,苯乙烯温度监控缺失。

聚合失控、爆炸

14

2019年11月27日,得克萨斯州内奇斯港的TPC PNO工厂,由于工艺装置中高度易燃的丁二烯发生泄漏,导致一系列爆炸和火灾,该设施被迫无限期停止丁二烯生产作业。这次事件造成了4.5亿美元的现场财产损失和1.53 亿美元的场外财产损失。

TPC PNO未能发现丁二烯装置内的停用泵导致形成了危险的临时盲管段,从而使爆米花状聚合物在管道中形成并呈指数膨胀,直至管道破裂。管道破裂导致高度易燃的丁二烯释放到装置中,丁二烯被点燃并引发爆炸,随后又发生了多次爆炸。

泄漏、爆炸、火灾

15

2019年11月23日,山东某化工股份有限公司实业分公司厂区发生一起爆炸事故,造成4名人员受伤,直接经济损失220余万元。

齐隆化工实业分公司员工业务能力不足,未能分析判断DCPD生产工艺低负荷运行风险,盲目降低运行负荷;二聚环戊二烯生产中,工艺流程变更后未进行安全风险评估,新反应器独立运行时,因调温水系统故障、操作人员未及时发现异常,大量未反应CPD单体进入缓冲罐V-3209B并在其中发生暴聚,最终发生爆炸事故。

爆炸

16

2020年5月7日,印度安得拉邦维沙卡帕特南市的LG聚合物有限公司一个储存有2000吨苯乙烯的储罐因内部发生化学反应,导致温度和压力急剧升高,最终发生泄漏,大量有毒苯乙烯蒸气释放到大气中。此次泄漏事故最终导致10人死亡,1000多人送医,超过5000人出现身体不适,3000多人被紧急疏散,造成了重大的生命健康损失和社会恐慌。

1.冷却系统失效:维持低温的冷却系统很可能被关闭或未有效运行,罐内温度升高。2.阻聚剂耗尽:在长达数周的停放中,阻聚剂逐渐消耗殆尽,失去了抑制聚合的能力。3.热失控:温度升高和阻聚剂失效共同触发了聚合反应。反应释放的热量进一步加速了聚合,形成恶性循环,使罐内温度和压力急剧上升,最终超出储罐承压极限,造成结构性损坏而泄漏。

泄漏、有毒气体释放

17

2020年8月16日,唐山某公司不饱和聚酯树脂生产装置开车启动,操作人员启动苯乙烯输送泵向稀释釜输送苯乙烯,此时储罐储存苯乙烯约为40m3,输送过程中苯乙烯储罐突然发出巨响及凹陷变形,操作人员采取了停泵停止外送苯乙烯措施,由于只有一台苯乙烯储罐,事故导致该企业无法继续生产,给企业带来相当大的经济损失。事故储罐有效容积100m3,不锈钢材质,设有液位计、温度表,罐顶设有阻火器、呼吸阀及喷淋水降温设施,储罐温度在30℃左右。

1)温度控制设施达不到要求,只采用罐顶喷淋水的方法控制温度,未对氯乙烯罐体进行保冷,未设置冷冻循环水冷却装置。2)未设置氮气保护设置,不能防止在外送物料时空气进入储罐,为苯乙烯聚合创造了条件.3)未设置储罐压力表,缺少储罐压力表,操作人员在储罐进、出物料过程无法知道储罐压力,也是导致储罐发生凹陷变形的重要原因之一。4)呼吸阀金属网阻火器上的堵塞物为苯乙烯聚合物,此次事故的主要原因是苯乙烯气体在阻火器、呼吸阀发生了聚合反应,将呼吸阀金属网阻火器堵塞,造成储罐呼吸作用失效。呼吸阀堵塞,温度控制不足,无氮气保护。

储罐变形(物理事故)

18

2021年4月8日,俄亥俄州哥伦布市的YenkinMajestic涂料公司(Yenkin-Majestic)OPC聚合树脂工厂,易燃石脑油溶剂蒸汽和树脂液体的混合物从反应釜人孔盖的密封泄漏。石脑油蒸气弥漫在整个建筑物内,并在建筑物内外形成可燃蒸气云。大约两分钟后,凌晨12点04分,可燃蒸汽云找到了点火源发生爆炸,点燃了更多的可燃物质,导致一场大火,大约11个小时后被扑灭。100多名消防员赶到现场,其中包括危险品处理小组。爆炸事故导致1人死亡,多人受伤。

搅拌器关闭后重启导致溶剂汽化,易燃溶剂蒸汽通过人孔盖密封释放,而该人孔盖的设计、建造或压力测试没有符合工艺设计压力。

泄漏、爆炸、火灾

19

2024年5月3日,四川富顺某有限公司发生一起爆炸事故,造成3人死亡,直接经济损失约676.78万元。

丙三醇(机封液)泄漏进入反应釜(R1101A),员工在反应出现异常后盲目进行处置,未认真分析原因就擅自加大催化剂投放并引入蒸汽加热,采用蒸汽升温后,反应底物与四氟乙烯之间及四氟乙烯本身发生剧烈反应(四氟乙烯暴聚),引发合成反应釜爆炸。

爆聚、爆炸

20

2025年1月9日,山西某公司在非法试生产丙二腈过程中,精馏釜内丙二腈粗品遇高温发生聚合反应引发爆炸,造成2人死亡、1人受伤,直接经济损失约647万元。

违法试生产,生产工艺不稳定,精馏釜等设备无相关资质证明,未按规定检验登记,丙二腈粗品遇高温发生聚合反应引发爆炸。

聚合失控、爆炸


三、国内外20起有关聚合反应典型事故案例分析

(一)、事故原因类型统计

通过对以上20起有关聚合反应典型事故案例的事故原因进行分类归纳,我们可以得到以下分布情况。冷却/热失控是造成事故的主要元凶。

序号

事故原因类型

数量

占比

典型案例

1

冷却/热失控

11起

27.5%

案例1、2、9、10、13、15、16、17、19、20等

2

工艺设计/放大缺陷

7起

17.5%

案例5、9、11、14、18、20

3

操作失误/违规操作

6起

15%

案例2、7、12、18、19

4

阻聚剂/稳定剂失效

5起

12.5%

案例8、13、15、16

5

变更管理不足

2起

10%

案例5、15、18、20

6

监测/报警系统缺失

3起

7.5%

案例1、9、13

7

应急响应不足

2起

5%

案例15、16

(二)、事故类型统计

通过对以上20起有关聚合反应典型事故案例的直接事故后果进行分类归纳,我们可以得到以下分布情况。爆炸是最主要的事故类型。

序号

事故类型

数量

占比

典型案例

1

爆炸

13起

65%

案例2,3,4,7,8,9,10,11,14,15,18,19,20

2

火灾

3起

15%

案例3,6,18

3

有毒物质泄漏

2起

10%

案例1,16

4

设备损坏

1起

5%

案例17

5

电气事故

1起

5%

案例12

(三)、按照“试生产、正常运行、停产状态或检维修作业”等生产状态进行分析

序号

生产状态

数量

占 比

典型案例

1

试生产

4

20%

案例5、17、19、20

2

正常运行

10

50%

案例2、3、4、6、7、

8、9、10、13、15

3

停产/检维修

2

10%

案例11、16

4

异常工况处置

4

20%

案例1、12、14、18



事故总结



1.关注聚合反应单体物料。特别是单体中含有不饱和键,如丁二烯、苯乙烯、丙烯酸、四氟乙烯、丙二腈等,该类化学品本身活性很强,易燃易爆或者有毒有害,在一定条件下,极易发生自聚反应。建立会发生自聚或者与其他化学品发生聚合的化学品数据库,便于检索和分析,并进行定期识别和安全教育培训。

2.聚焦聚合反应体系温度、热量控制,防止发生“热失控”引发事故。

根据笔者多年在实践中的总结,温度,热场的把控,来源于长期的经验积累,控制的温度在105℃-110℃,只需要将温度稳定在100℃,待一定时间的,反应物料内部放热,在一瞬间就会突破控制的温度,因为热场是时间的累积量。

3.在降低反应体系温度,冷却的时间,要提前,要预判。

如,实践中,小试、中试过程中,不够熟练的操作技术员,在进行聚合反应过程中,未对温度体系提前预判,导致反应釜冲料事故时有发生,就是这个道理。

4.强化阻聚剂的投入使用的有效性。安全设计的时候,要考虑到反应釜内暴聚、热失控的等异常工况下,阻聚剂的自动投入有效性,及时性。

5.加强关键参数,如温度、压力、搅拌状态的检测、监测与自动控制联锁。

6.本质安全设计、施工是根本,管理执行是关键,人员安全意识和安全责任是保障。

7.为了对异常工况进行最佳处置,应在此类事件发生之前建立方法、工具、流程和培训。这将有助于人员识别异常工况,以便他们能够尽早的采取快速有效地措施来恢复安全正常操作,或将过程调控到安全状态,然后总结经验教训,定期对员工进行培训,应急演练操作,不断传承,不断迭代,真正落实到防止类似事故重演。




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来源:上饶市安盾科技有限公司


编辑:弛豫

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