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四氟乙烯计量罐爆炸事故分析

2006年2月8日上午，某厂聚四氟乙烯车间聚合间内的四氟乙烯单

体计量罐突然发生爆炸，爆炸使聚合间屋顶及地面整体破坏，东、西、

北3面墙体倾倒，造成正在相邻聚合间内进行聚合釜放料的1名操作

工死亡，3人受伤，距爆炸地点北侧60m处的窗户玻璃被震碎，经济

损失惨重。其爆炸事故的原因分析如下。

1.爆炸物性质分析

四氟乙烯(C2F4)，常温常压下为无色无臭、微毒、易燃易爆的气体，

200℃时易分解，释出剧毒氟化氢气体。四氟乙烯极易聚合，其单体

性质见表1。

2.计量罐技术参数及现场勘查

2.1计量罐技术参数

生产聚四氟乙烯工艺流程：收料槽一计量罐一聚合釜一捣洗、烘干。

计量罐收料时，先对四氟乙烯单体收料系统进行抽空，充料(微正压)

测试含氧量合格后，开启冷盐水系统降温收料；出料时，分析单体质

量合格后，间歇启动热盐水系统出料。

四氟乙烯计量罐（图1）由罐体和上、下夹套组成：罐体上下封头开

孔；上、下夹套内有冷/热盐水，对罐体内的四氟乙烯进行冷却/加温

升压。该计量罐还配有液位计、压力表、爆破片（标定爆破压力

2.1MPa）等零部件，其主要参数见表2。

2.2爆炸事故现场勘察

爆炸造成单体计量罐解体。计量罐简体、封头、夹套沿筒体轴向在母

材处同一方向炸开，共分为4块，上、下夹套爆开展平，均由与筒体

连接的角焊缝处拉开并与简体分离，上封头约1/4部分连带少量简体

与母材撕开，法兰和接管等部件全部与罐体分离，计量罐内壁呈燃烧

后的黑色，液位计接管下端被炸碎，接管内壁呈白色。断口无金属光

泽且不齐平，未发现罐体碎片，罐体壁厚未见明显减薄。爆炸能量传

导至聚合釜并引起釜内物料聚爆，釜内壁呈爆炸燃烧后的黑色。

3事故原因分析

依据爆炸物的性质和现场勘查分析，这次事故的原因有以下几种可

能。

3.1计量罐内四氟乙烯超温、超压，罐体先物理性爆炸后引起四氟乙

烯二次化学爆炸

四氟乙烯计量罐是由具备设计制造资质的单位设计制造。从爆炸现场

勘查情况分析，计量罐仅炸成4块，碎块无明显壁厚减薄和弹性变形。

从计量罐充装记录看，未发现有过量充装现象。通过对计量罐设计制

造操作等方面的审查，并由第三方检验单位对其进行检验，确认该容

器满足设计使用要求。经核算，计量罐的爆破压力P为14.9MPa，而

四氟乙烯的临界温度为33.2℃，临界压力为3.94MPa，因此计量罐

不会因超温、超压导致罐体物理性爆炸。

3.2聚合釜内发生爆聚后反串人计量罐引起二次爆炸

四氟乙烯计量罐工作压力大于聚合釜内的工作压力，计量罐向聚合釜

内送料采用气动阀门控制。从现场调查分析，爆炸时计量罐正在升温

加压，气动阀门未在工作状态；爆炸后对管理操作相关工段、工厂北

邻有关人员调查询问，发生爆炸时只听见一声巨响，随后产生浓烟大

火。因此可排除聚合釜内活性因子反串人计量罐内引起计量罐二次爆

炸的可能性。

3.3计量罐内酸性杂质超标

由于四氟乙烯在有酸性杂质存在时容易产生自聚(聚合热

172kJ/mo1)，若大量聚合热不能及时移走，局部过热引起连锁反应导

致爆炸。

经过对四氟乙烯和聚四氟乙烯生产工艺运行记录的调查，未发现系统

中含水量及PH值有不符合工艺指标的现象。计量罐经第三方检验，

未发现罐体存在贯穿性缺陷，排除了夹套向罐体内透水的可能。因此，

可排除计量罐内酸性杂质超标引起爆炸的可能性。

3.4计量罐内氧含量超标

氧是引起四氟乙烯聚合爆炸的关键因素，氧含量的控制是四氟乙烯生

产中重要的控制指标之一。

该系统是采用深冷法去除不凝气体，从而达到去除氧的目的。通过对

四氟乙烯和聚四氟乙烯生产工艺运行记录的调查，系统中氧含量符合

工艺指标的要求。计量罐在收料前进行抽空和氧含量测量的记录也符

合要求，可排除计量罐内氧含量超标引起爆炸的可能。

3.5有过氧化物积累，在加热升压过程中发生爆炸

四氟乙烯单体是一种不稳定的烯烃类物质，在射线、电磁辐射、紫外

线及热的引发下能与氧聚合生成过氧化物(C2F402)n，其性质活泼，

对震动、热极为敏感。从以往的事故分析，过氧化物易存在于精馏塔

的收料口、冷凝汽器的液相出料口、设备与管道的连接处等部位。

计量罐上封头与简体为焊接结构而非法兰连接，不利于日常检修和定

期彻底的清理内壁；不锈钢管液位计在罐外裸露，有利于过氧化物形

成积累。从现场情况分析，液位计接管下端被炸碎，接管内壁为白色

聚四氟乙烯，可以确定该处为本次爆炸的起爆点。在形成过氧化物的

同时计量罐处于快速升温状态，使自由基加剧过氧化物反应过于激