空分装置是大型化工企业最基础且必备的公用装置，负责为全厂各个装置和设施，提供各种公用设施，包括蒸气、循环水、压缩空气、仪表风、氮气等，是保障装置正常运行的必备条件。无论是大型化工企业还是小型化工企业，对公用设施都是必需要求提供的，稍微的区别就是，大型化工企业用量大，求大求稳，故一般都是自己单独建一套空分装置，对于一些小型化工企业来说，一般用量小，且不稳定，故通常外购公用介质来维持生产需要，还有的企业购买一个撬装设施来实现自给自足，更为方便一些。

       而本次事故单位，是典型的大型化工企业，其空分装置也是单独建设的一套系统，空分装置虽然不含易燃易爆类介质，但是其风险仍然不容小觑，因为液化气体、低温气体带来的物理风险还是比较大的，更不用说液氧、液氮等这类强氧化性、低温窒息性气体的存在了。虽然本次事故的直接原因还有待进一步调查，但是事故发生的情景现状“低压氮气球罐下部撕裂”，还是为我们提供了较为明确的事故原因导向。下边呢，我就重点浅析一下低压氮气球罐为什么会撕裂。

       在空分装置中，氮气的分离和储存是较为重要的一环，空分装置的基本工艺原理仍然是利用了空气中各组分气体的沸点不同，通过低温精馏来实现物理分离。因为常温下已经是气相的混合物了，所以只能先深冷液化，利用各组分在不同温度下的沸点差异进行分离。在分离过程中，空气被压缩并冷却至液态，然后通过分馏塔进行分离。由于氮气的沸点（-195.8°C）低于氧气（-183°C），在分馏塔中可以先获得液氮。这种技术确保了所提取的液氮具有极高的纯度，通常可达到99.999%以上。

       液氮分离出来之后，先进入液氮储槽或液氮储罐，然后再送往下游。我们知道生产装置中用到的氮气都是气相的，所以呢，需要先将液氮储槽或储罐内的氮气转化为气态的氮气，怎么转化呢，工业实践中通常利用温升来实现气化，我们常说的气化器就是用来实现液氮气化的撬装设施。

       气化后的氮气并不是直接就送往厂区装置的氮气管网，而是先进入调压，根据下游用途的不同，可以将气化的氮气通过调压阀来调成低压氮气和中压氮气，然后再通过管网输送至装置区利用。但是这种直接调压后输送下游装置区的氮气系统并不稳定，如果装置比较多，且用氮需求不稳定，就需要在中间设置一个氮气缓冲罐，为什么中间要搞一个缓冲罐呢，因为厂区装置的用氮设备要求氮气压力和流量保持稳定，如果没有缓冲罐，会造成氮气管网系统的压力波动，并且波动会很大，且流量也不稳定，会严重影响到厂区装置的使用，另外如果厂区某装置需要停车检修，短时间内形成对氮气的大量需求，如果没有缓冲罐，是无法满足的。所以液氮经过气化器变成氮气后，有时候需要进入到缓冲罐暂存（或者备用），然后再进入生产装置的氮气管网，供应氮气。

       本次事故发生的设备“低压氮气球罐”，就是氮气缓冲罐，氮气缓冲罐按照储存氮气压力的不同，分为低压氮气储罐、中压氮气储罐，低压氮气储罐的氮气压力一般在0.5MPa~0.8MPa之间，中压氮气储罐一般在1.0MPa~3.0MPa之间。液氮的储存和发散系统如下图所示：

       针对事故通报中提到的“低压氮气球罐下部突然撕裂”，这很明显就是设备本体也就是球罐发生了破裂，球罐本体发生破裂可以说在国内外化工事故史上都是比较罕见的，既往的涉及球罐的火灾爆炸事故，都是因为跟球罐相连的管线发生泄漏或者球罐管口法兰发生泄漏等引起的火灾爆炸，很少或者几乎没有出现球罐本体破裂事故的。所以该起事故非常值得我们研究探讨，这个事故类型绝对是一个先例。

       那么我们就要进一步深入探讨一下，球罐本体为什么突然撕裂了呢？但凡是撕裂或者破裂，一般都是内压超过了球罐罐壁材质的承受能力，而发生的强度失效现象。综合分析一下，我列举了以下几个可能的原因：

       （1）如果内压没有超出球罐的设计压力的话，只能是罐壁材质厚度腐蚀减薄严重，大大降低了许用压力，导致破裂。

       （2）如果罐壁材质厚度没有减薄或者减薄量在允许范围内，只能是球罐内部压力突然增大，超过了球罐的设计压力，从而导致破裂。

       （3）如果罐壁既没有减薄或者减薄量在允许范围内，且球罐内压也没有超过设计压力的话，只能是球罐本体温度急剧下降，发生低温脆性破裂。

       那么以上三种原因，究竟哪一种更符合本起事故的特征呢？结合通报中的措词“球罐下部突然撕裂”，带有突然二字，我个人的意见基本上原因（1）首先排除，理由如下：

       第一：球罐是特种设备之一，属于第三类压力容器，其使用中需要定期接受强制检验，包括壁厚测量、焊缝检测、压力试验等等，来确保其结构和功能的完整性，并且特检院会出具最终的检验报告，报告结论中会明确球罐性能现状以及能否继续使用等，且会注明下次检验日期。所以球罐本体带病运行的可能性微乎其微。

       第二：氮气球罐的腐蚀减薄，不像其他设备或管道的腐蚀减薄，既受到外部环境的腐蚀（土壤、雨水、保温层下腐蚀等等），又受到内部环境的腐蚀（酸碱、氯离子、应力腐蚀、硫化氢等等）。空分装置的氮气球罐，其外表面一般都有三层防腐涂层，包括底漆、中间漆和面漆，且没有保温，日常的风吹日晒雨淋，对球罐外壁的腐蚀是非常小的，偶然也只是沿着焊缝发生锈蚀，所以球罐从外壁发生腐蚀减薄的可能性微乎其微。

       第三：氮气球罐，由于其内部的存储介质是氮气，为惰性气体，几乎没有任何腐蚀性，所以球罐内壁的腐蚀不像液化烃球罐那样，会发生氧化及电化学腐蚀。

       基于上述的三个理由，我们可以推断，本次事故中球罐的设备完整性应该不是主要原因，并且从公开的网上资料得知，平煤神马集团尼龙科技的空分装置建设时间不早于2014年，距今最多11年，所以也并不属于老旧装置。

       我们接着再来看原因（2），原因（2）的主要因素是球罐内部超压，这种可能性大不大呢？我们知道，球罐罐顶上是必须配备安全阀的，且至少应当配双安全阀，每个安全阀的泄放量都必须满足球罐超压的额定泄放计算量，况且两个安全阀都是同时开启状态，并且根部和球罐相连的管口尺寸都是增大一个等级的，所以如果纯粹的球罐内部超压，那么安全阀是可以完全泄放掉的。有人可能会问：如果高压串低压呢，就是中压氮气串入到低压氮气球罐内，这种超压会不会引起球罐破裂呢？我的观点依然是不会，因为中压串入低压球罐，也是通过工艺管道串入的，即使压力很大，那么从管道（直径一般DN100~DN200之间）进入到500~1000立方的球罐内，并不会引起球罐压力的急剧上升，也就是说，球罐内部的气相压力上升速度是缓慢的，所以两个安全阀完全可以及时响应这种超压，并泄放掉。那么什么情况下，安全阀也无法阻止球罐的超压呢，只有一种工况，那就是火灾。1984年墨西哥球罐爆炸事故、2010年国内7.16爆炸事故，以及1998年西安LPG球罐爆炸事故，都是火灾工况下球罐温度急剧上升，发生的物理化学爆炸。

       所以原因（2）的概率是极低的，但不能完全排除这种原因，因为凡事总会有意外的。

       我们接着看原因（3），也就是球罐本体状态没有问题，且内部压力也没有超压，但是球罐温度急剧下降，达到了罐壁材质的韧脆转变温度（Ductile-to-Brittle Transition，DBT），结果造成材料冷脆，最后发生低温脆性破裂。这种我个人猜测是最符合本起事故的原因的，因为脆性破裂一般都是突然发生的，事前没有任何征兆，也无法事前预警，压力联锁、液位联锁、气体报警、紧急切断等统统都不起作用。那么这种低压氮气球罐为什么会发生了冷脆呢？唯一的解释就是液氮或者低温氮气溜进了氮气球罐，然后大大降低球罐的本体温度，降到韧脆转变温度以下时，在压力作用下发生脆性破裂。那么液氮或者低温氮气又是怎么溜进氮气球罐里呢?可能的原因大概有这么两个：

       第一，气化器由于某种故障，导致气化能力不足，没有完全把液氮气化到某一个温度临界点之上，导致气化器出口出来的是液氮或者低温氮气，因为从空分装置分离出来的液氮一般温度在-196℃左右，所以对气化器的能力要求是很高的，如果不能实现液氮气化的功能，那么就容易造成液氮进入到氮气缓冲球罐内，这种零下一百多度的氮气，很容易造成球罐罐壁材质冷脆；

       第二，如果气化器没有故障，但是液氮系统的管路阀门发生内漏或者气化器旁路阀门内漏等等，都有可能造成液氮进入到低压氮气球罐内，造成低温冷脆。

       结合上述三种原因的分析，我个人倾向于原因（3），因为原因（3）是最能解释事故现象情景的合理原因，他能解释为什么球罐在安全阀没有起跳的情况下，发生了毫无征兆的突然撕裂现象。

       综上所述呢，是我个人对该起事故的一点浅见，当然事故真正的原因还需要等待调查报告的披露，在此仅做抛砖引玉，期待读者同仁多多指正！