网传3月31日中科院化学所发生反应釜爆炸,一人疑似身亡

2021年04月02日13:42:10 科学 1197


关于事故的具体原因看到有两种说法,一种是反应釜爆炸,一种是水热釜爆炸。

先简单给大家说一下这两种设备的区别,实际上这两种东西都可以用来做高压反应,如果一定要说区别的话,水热釜结构简单,反应釜更加复杂一些。

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这个图里面左边的就是水热釜,右边的是反应釜

这两种设备一般都是用一整块钢棒把中间掏空做出来的,壁厚非常厚,承压能力非常强,一般情况下只要不是在反应釜里面熬炸药,不会把整个釜炸掉,最多就是盖子飞出来或者物料喷出来罢了。我本人距离删号重练最近的一次就是反应釜的压力表飞出来差点爆头。

二者最大的差异就在于水热釜的结构太简单了,实际上就是一个可以密封的罐子,里面用四氟做个防腐蚀内衬。使用的时候把各种物料往釜里一加,然后水浴或油浴加热就可以了。这种设备一般用于一些不需要搅拌的高温高压反应。水热釜价格比较便宜,大概也就百把块钱的样子,一个实验室可以同时买好多个,平行开实验,效率还是比较高的。但关键在于,水热釜结构太简单了,为了降低成本,最简单的水热釜没有压力表,没有泄压阀,没有温度探头,就更不要提安全阀,爆破片这类的措施了。所以有些回答里提到,被害人是因为水热釜没有完全冷却,实际上内部还是高压的情况下强行打开水热釜,被釜盖炸死的。如果是水热釜的话确实有这种可能,因为根本没有仪表告诉你釜内温度有没有彻底冷下来,压力是多少。更何况是有可能在操作过程中直接进行了水冷,导致水热釜实际上是外冷内热的状态,更容易出现判断错误。

归根到底还是水热釜结构太简单了,实际上目前市面上有一些比较复杂的水热釜是可以配压力表和泄压阀的,价格也就贵一点点。但凡水热釜上挂着个压力表,告诉人里面的压力是70公斤,或者是有一个泄压阀,可以先手动开阀把压力降下来都不会发生这样的悲剧。

还有一点比较迷的就是如果容器内有压力的话,实际上无论是反应釜还是水热釜凭借人力都是很难打开的。一个女生能在这种情况下把釜打开简直是难以置信。

相对而言反应釜结构复杂很多,首先是反应釜有搅拌,原本搅拌是比较容易泄漏的地方,但是实验室规模的高压釜一般都用磁力联轴器带搅拌,因此问题也不大。另外反应釜本身参考了一些压力容器方面的设计,除了配置了压力表,温度计外还有安全阀和爆破片这样的安全措施,另外反应釜一般都有一个泄压阀,如果使用者着急开釜看实验结果的话,实际上是可以把泄压阀开启缓慢释放反应釜内气体,等到压力达到常压的时候就可以正常开釜的。可以说,如果是在使用反应釜的过程中出现带压拆釜这种低级失误的话,那完全就是使用者安全意识不到位了。

当然尽管反应釜安全措施比较到位,但我认为在实际实验室使用过程中还是会有安全隐患。

首先,就是设计反应釜的时候,有些做化学出身的老师,根本就不会参考相关的规定,设计的反应釜方案就有瑕疵,更有甚者有些人根本就不知道要配安全阀。

另外,还有一个普遍的现象就是,安全阀泄口没有接室外。这里与实验室的规划有关,所谓安全阀就是一个特殊的阀门,也就是上面那个图压力表旁边那个。类似于我们的高压锅,如果反应釜内压力超过危险值的话,这个阀门会开启,把反应釜内的气体排放出来。但现实中很多实验用反应釜的安全阀设计不合理,排气直接在室内,如果是有毒有害气体这就会危害人的健康,如果气体中含有易燃易爆气体,排放到室内可能直接被室内电器引爆,这样安全阀反而变成了危险阀。更加搞笑的是,有些人设计反应釜的时候,安全阀口的方位是对着人的,你去反应釜前面拧个阀门,抄个数据,安全阀直接对着你的脸,万一这时候安全阀起跳,高温高压气体直接就往人脸上招呼,设计及其不合理。

还有一个不容忽视的问题,那就是如果参考压力容器的规定,这种高压容器的仪表,包括温度计,压力表以及安全阀是要定期检查的。因为是仪表就会坏,就会失效,我们必须时刻确定他们在正常的工作状态下。但实际情况下,现实科研与生产中,几乎没有人包括我自己都会忽略这个问题。大家科研任务和项目繁忙的时候谁会有心思来考虑这个问题。但这就是安全隐患,我读研的时候有一次隔壁实验室出事故,事故的原因很简单,做反应的时候有结晶,时间长了以后,结晶把压力表和安全阀的管路堵死了,这个阀门都失效,直接把釜盖顶了。实际上实验室更应该注意仪表的检查,因为大家做实验首先是频繁操作,其次是物料情况复杂多变,最后学生操作的时候不规范的地方多,拧螺丝用力不对都有可能影响仪表和设备寿命,导致故障率增加,这种情况其实更应该注意仪表的检查。

还有就是腐蚀问题,化学化工实验室,常常是一套设备做多种反应,设备材质可能无法满足所有试验的需求,而且也会存在“就做一两次,没关系”这样的现象。长期操作已有设备就有可能受到腐蚀,其实均匀腐蚀也还好,比较可怕的是局部腐蚀。我之前工作的时候有个老工程师就跟我说过这样的案例,一个反应釜泄漏,整个釜体几乎完好无损,就是在底部有一个非常细微的裂纹。这种局部腐蚀非常隐蔽,危险性也很大。

实验安全事故可以说防不胜防,我们上学的时候或多或少都会听到哪里又死了人之类的新闻。

如果要改善的话我觉得有几点其实可以注意一下:

1.高校内实验室由于种种原因过于拥挤,一个60平米的空间,能放两个精馏装置,两台色谱,两台反应釜,外加一个马弗炉,还有其他设备若干,还能顺带让人办公。如此拥挤的环境容易磕磕绊绊,物料混杂,漏水漏电都容易出危险。而且环境拥挤杂乱也不利于之前说过的设备检修。

2.由于种种原因,或是因为商业,或是因为学术导向,很多课题组项目过于繁杂,一套反应釜伺候不同的反应物料和条件,人员今天做这个明天做那个,无形中加大了设备故障的概率,所以大家经常觉得设备容易坏,三年研究生两年修设备,就是如此,同时人员精力不集中,出错的可能性就更大。其实我觉得大学少做点课题,反正做了也没什么用。

3.然后安全教育不要只在入学入职或者出了事故以后做一次,应该定期做,人都有惰性,人都会油条,安全教育以后一个月如履薄冰小心翼翼,时间一长就开始大大咧咧,这很正常,人的心理学就应该是这样,因此安全教育应该要定期经常做。

4.还是建议化学化工实验室,要配专门的机修工和电工,几个课题组共用一个也是可以的。我知道很多老一辈的教授因为当初条件有限,自己学习的时候就是设备自己修,电自己接,他们可能会觉得现在的研究生,这也不会那也不会,好像退化了一样。但是从效率角度上,术业有专攻,如果一个学生三年研究生,两年都因为设备问题做不出东西然后在修设备,那才是真正的浪费。

最后还是希望能花点钱给实验人员弄点好设备,如果真按其他回答所说是水热釜爆炸,但凡给这个釜配个压力表悲剧都不会发生。

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