網傳3月31日中科院化學所發生反應釜爆炸,一人疑似身亡

2021年04月02日13:42:10 科學 1197


關於事故的具體原因看到有兩種說法,一種是反應釜爆炸,一種是水熱釜爆炸。

先簡單給大家說一下這兩種設備的區別,實際上這兩種東西都可以用來做高壓反應,如果一定要說區別的話,水熱釜結構簡單,反應釜更加複雜一些。

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這個圖裡面左邊的就是水熱釜,右邊的是反應釜

這兩種設備一般都是用一整塊鋼棒把中間掏空做出來的,壁厚非常厚,承壓能力非常強,一般情況下只要不是在反應釜裡面熬炸藥,不會把整個釜炸掉,最多就是蓋子飛出來或者物料噴出來罷了。我本人距離刪號重練最近的一次就是反應釜的壓力表飛出來差點爆頭。

二者最大的差異就在於水熱釜的結構太簡單了,實際上就是一個可以密封的罐子,裡面用四氟做個防腐蝕內襯。使用的時候把各種物料往釜里一加,然後水浴或油浴加熱就可以了。這種設備一般用於一些不需要攪拌的高溫高壓反應。水熱釜價格比較便宜,大概也就百把塊錢的樣子,一個實驗室可以同時買好多個,平行開實驗,效率還是比較高的。但關鍵在於,水熱釜結構太簡單了,為了降低成本,最簡單的水熱釜沒有壓力表,沒有泄壓閥,沒有溫度探頭,就更不要提安全閥,爆破片這類的措施了。所以有些回答里提到,被害人是因為水熱釜沒有完全冷卻,實際上內部還是高壓的情況下強行打開水熱釜,被釜蓋炸死的。如果是水熱釜的話確實有這種可能,因為根本沒有儀錶告訴你釜內溫度有沒有徹底冷下來,壓力是多少。更何況是有可能在操作過程中直接進行了水冷,導致水熱釜實際上是外冷內熱的狀態,更容易出現判斷錯誤。

歸根到底還是水熱釜結構太簡單了,實際上目前市面上有一些比較複雜的水熱釜是可以配壓力表和泄壓閥的,價格也就貴一點點。但凡水熱釜上掛着個壓力表,告訴人裡面的壓力是70公斤,或者是有一個泄壓閥,可以先手動開閥把壓力降下來都不會發生這樣的悲劇。

還有一點比較迷的就是如果容器內有壓力的話,實際上無論是反應釜還是水熱釜憑藉人力都是很難打開的。一個女生能在這種情況下把釜打開簡直是難以置信。

相對而言反應釜結構複雜很多,首先是反應釜有攪拌,原本攪拌是比較容易泄漏的地方,但是實驗室規模的高壓釜一般都用磁力聯軸器帶攪拌,因此問題也不大。另外反應釜本身參考了一些壓力容器方面的設計,除了配置了壓力表,溫度計外還有安全閥和爆破片這樣的安全措施,另外反應釜一般都有一個泄壓閥,如果使用者着急開釜看實驗結果的話,實際上是可以把泄壓閥開啟緩慢釋放反應釜內氣體,等到壓力達到常壓的時候就可以正常開釜的。可以說,如果是在使用反應釜的過程中出現帶壓拆釜這種低級失誤的話,那完全就是使用者安全意識不到位了。

當然儘管反應釜安全措施比較到位,但我認為在實際實驗室使用過程中還是會有安全隱患。

首先,就是設計反應釜的時候,有些做化學出身的老師,根本就不會參考相關的規定,設計的反應釜方案就有瑕疵,更有甚者有些人根本就不知道要配安全閥。

另外,還有一個普遍的現象就是,安全閥泄口沒有接室外。這裡與實驗室的規劃有關,所謂安全閥就是一個特殊的閥門,也就是上面那個圖壓力表旁邊那個。類似於我們的高壓鍋,如果反應釜內壓力超過危險值的話,這個閥門會開啟,把反應釜內的氣體排放出來。但現實中很多實驗用反應釜的安全閥設計不合理,排氣直接在室內,如果是有毒有害氣體這就會危害人的健康,如果氣體中含有易燃易爆氣體,排放到室內可能直接被室內電器引爆,這樣安全閥反而變成了危險閥。更加搞笑的是,有些人設計反應釜的時候,安全閥口的方位是對着人的,你去反應釜前面擰個閥門,抄個數據,安全閥直接對着你的臉,萬一這時候安全閥起跳,高溫高壓氣體直接就往人臉上招呼,設計及其不合理。

還有一個不容忽視的問題,那就是如果參考壓力容器的規定,這種高壓容器的儀錶,包括溫度計,壓力表以及安全閥是要定期檢查的。因為是儀錶就會壞,就會失效,我們必須時刻確定他們在正常的工作狀態下。但實際情況下,現實科研與生產中,幾乎沒有人包括我自己都會忽略這個問題。大家科研任務和項目繁忙的時候誰會有心思來考慮這個問題。但這就是安全隱患,我讀研的時候有一次隔壁實驗室出事故,事故的原因很簡單,做反應的時候有結晶,時間長了以後,結晶把壓力表和安全閥的管路堵死了,這個閥門都失效,直接把釜蓋頂了。實際上實驗室更應該注意儀錶的檢查,因為大家做實驗首先是頻繁操作,其次是物料情況複雜多變,最後學生操作的時候不規範的地方多,擰螺絲用力不對都有可能影響儀錶和設備壽命,導致故障率增加,這種情況其實更應該注意儀錶的檢查。

還有就是腐蝕問題,化學化工實驗室,常常是一套設備做多種反應,設備材質可能無法滿足所有試驗的需求,而且也會存在“就做一兩次,沒關係”這樣的現象。長期操作已有設備就有可能受到腐蝕,其實均勻腐蝕也還好,比較可怕的是局部腐蝕。我之前工作的時候有個老工程師就跟我說過這樣的案例,一個反應釜泄漏,整個釜體幾乎完好無損,就是在底部有一個非常細微的裂紋。這種局部腐蝕非常隱蔽,危險性也很大。

實驗安全事故可以說防不勝防,我們上學的時候或多或少都會聽到哪裡又死了人之類的新聞。

如果要改善的話我覺得有幾點其實可以注意一下:

1.高校內實驗室由於種種原因過於擁擠,一個60平米的空間,能放兩個精餾裝置,兩台色譜,兩台反應釜,外加一個馬弗爐,還有其他設備若干,還能順帶讓人辦公。如此擁擠的環境容易磕磕絆絆,物料混雜,漏水漏電都容易出危險。而且環境擁擠雜亂也不利於之前說過的設備檢修。

2.由於種種原因,或是因為商業,或是因為學術導向,很多課題組項目過於繁雜,一套反應釜伺候不同的反應物料和條件,人員今天做這個明天做那個,無形中加大了設備故障的概率,所以大家經常覺得設備容易壞,三年研究生兩年修設備,就是如此,同時人員精力不集中,出錯的可能性就更大。其實我覺得大學少做點課題,反正做了也沒什麼用。

3.然後安全教育不要只在入學入職或者出了事故以後做一次,應該定期做,人都有惰性,人都會油條,安全教育以後一個月如履薄冰小心翼翼,時間一長就開始大大咧咧,這很正常,人的心理學就應該是這樣,因此安全教育應該要定期經常做。

4.還是建議化學化工實驗室,要配專門的機修工和電工,幾個課題組共用一個也是可以的。我知道很多老一輩的教授因為當初條件有限,自己學習的時候就是設備自己修,電自己接,他們可能會覺得現在的研究生,這也不會那也不會,好像退化了一樣。但是從效率角度上,術業有專攻,如果一個學生三年研究生,兩年都因為設備問題做不出東西然後在修設備,那才是真正的浪費。

最後還是希望能花點錢給實驗人員弄點好設備,如果真按其他回答所說是水熱釜爆炸,但凡給這個釜配個壓力表悲劇都不會發生。

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