異構(gòu)化裝置爆炸事故原因分析

異構(gòu)化裝置爆炸事故原因分析

大約13:20，英國(guó)石油公司（bt）位于美國(guó)州首府州（texas）的油壓機(jī)嚴(yán)重火災(zāi)和爆炸。這是過(guò)去20年美國(guó)工作區(qū)中最嚴(yán)重的災(zāi)難。事故造成15名員工喪生，170余人受傷，爆炸產(chǎn)生的濃煙對(duì)周圍工作和居住的人們?cè)斐刹煌潭鹊膫Α?進(jìn)行程序操作的液位下降和溢流過(guò)程—事故經(jīng)過(guò)2005年3月23日凌晨2時(shí)左右，異構(gòu)化裝置的操作人員將液態(tài)烴原料導(dǎo)入分餾塔中。正常情況下，塔底液位只有1.98m，塔底設(shè)有1個(gè)液位計(jì)，可以檢測(cè)塔內(nèi)液位并將數(shù)據(jù)傳送給控制室。同時(shí)，塔內(nèi)設(shè)有高高位報(bào)警系統(tǒng)，超出規(guī)定液位時(shí)，控制室將有聲音報(bào)警。但是，事故發(fā)生時(shí)，液位超過(guò)了3.0m以上，操作人員已無(wú)法正確讀取液位數(shù)據(jù)，聲音報(bào)警也失靈了。凌晨3時(shí)30分，開(kāi)始進(jìn)料，當(dāng)時(shí)液位計(jì)指示塔內(nèi)液位在距離塔底3.0m處。后來(lái)知道這個(gè)液位計(jì)提供的讀數(shù)是錯(cuò)誤的，通過(guò)事后計(jì)算，當(dāng)時(shí)塔內(nèi)的液位超出了液位計(jì)的量程，有3.96m。9時(shí)50分左右，操作人員開(kāi)始將液態(tài)原料進(jìn)行循環(huán)，并將更多的液體打入液位已經(jīng)過(guò)高的塔中，在當(dāng)時(shí)的情況下，即使液體進(jìn)入塔中也不會(huì)像開(kāi)車流程規(guī)定的那樣進(jìn)行循環(huán)，塔的所有流量控制閥已經(jīng)關(guān)閉。10分鐘后，操作人員按照正常操作流程點(diǎn)燃了加熱爐的火嘴并開(kāi)始給物料加熱，塔內(nèi)液位迅速上升并超出正常值20倍。通過(guò)事后計(jì)算，塔內(nèi)當(dāng)時(shí)的實(shí)際液位為42m左右，但是失靈的液位計(jì)仍然將液位指示在3m以下并不斷下降。12時(shí)40分左右，發(fā)出了高壓警報(bào)，加熱爐的兩個(gè)火嘴被關(guān)閉以降低溫度。由于操作流程所規(guī)定的流量控制閥不能正常工作，因此操作人員使用應(yīng)急泄壓閥將氣體排到放空罐中，然后排至大氣。13時(shí)左右，操作人員打開(kāi)閥門(mén)將液體從塔底送往儲(chǔ)罐，但未對(duì)塔內(nèi)的異常工藝狀況采取措施，塔底的液體溫度非常高，使得換熱器出現(xiàn)異常，并且導(dǎo)致進(jìn)入塔的原料溫度突然上升至150℃以上。13時(shí)5分，進(jìn)入塔中的液體開(kāi)始膨脹并沸騰，導(dǎo)致塔內(nèi)的液位進(jìn)一步上升；13時(shí)10分左右，塔開(kāi)始出現(xiàn)溢流，液體被排到塔頂?shù)呐欧殴苤?，排放管中的液體使45.72m處的安全閥受到巨大壓力；13時(shí)14分，3個(gè)應(yīng)急泄壓閥被打開(kāi)，液體從異構(gòu)化裝置流向放空罐，部分液體從放空罐溢出進(jìn)入排污管中，但是放空罐仍處于高液位狀態(tài)，并被完全充滿，而且放空罐頂部的煙囪出現(xiàn)噴濺，噴濺持續(xù)了大約1分鐘，落到地上的液體迅速形成了極易燃燒的蒸氣云。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬顯示，蒸氣云在地面上擴(kuò)散的速度非?？?，1分鐘后，13時(shí)20分，一場(chǎng)嚴(yán)重的爆炸事故就發(fā)生了。爆炸沖擊波迅速波及了整個(gè)異構(gòu)化裝置，引發(fā)了嚴(yán)重火災(zāi)并對(duì)整個(gè)區(qū)域造成了嚴(yán)重破壞，該區(qū)域內(nèi)的兩個(gè)活動(dòng)板房被炸毀，承包商的15名員工在此不幸遇難。通過(guò)休斯頓KHOU電視臺(tái)拍攝的錄像可以看到異構(gòu)化裝置爆炸后，由于放空罐的煙囪一直在排放烴類物質(zhì)，所以還在燃燒，一些車輛也被大火吞噬，50多個(gè)巨大的化學(xué)品儲(chǔ)罐被毀。2bp公司要求賠償事故發(fā)生后，BP公司迅速做出反應(yīng)，BP首席執(zhí)行官布朗勛爵、BP北美公司總裁羅斯-費(fèi)拉里等立即趕往德克薩斯州，BP網(wǎng)站也報(bào)道了關(guān)于事故的最新進(jìn)展以及公司所采取的應(yīng)急措施。BP公司成立了獨(dú)立的事故調(diào)查小組對(duì)事故開(kāi)展調(diào)查，事故調(diào)查小組于2005年5月17日公布了德州煉油廠爆炸事故的初步調(diào)查報(bào)告。12月又提出了最終報(bào)告，并通過(guò)BP公司全球網(wǎng)站向全世界發(fā)布。BP公司承諾對(duì)發(fā)生在其工作區(qū)域內(nèi)的事件負(fù)責(zé)，拿出7億元美金支付受害者賠償，針對(duì)美國(guó)職業(yè)安全與健康管理局（OSHA）提出的300多條違反監(jiān)管的指控，交付了2130萬(wàn)元美金的罰金。此外，BP公司宣布將在未來(lái)5年內(nèi)投資10億元美金以提升自己的安全水平。BP北美公司對(duì)直接負(fù)責(zé)異構(gòu)化裝置運(yùn)行的管理人員和操作人員進(jìn)行了懲罰，包括警告和解除勞動(dòng)合同。3烴類蒸氣云被不明火炬點(diǎn)燃事故調(diào)查小組認(rèn)為，爆炸的發(fā)生是由于BP異構(gòu)化裝置的操作人員向分餾塔中過(guò)量進(jìn)料并過(guò)度加熱分餾塔造成的，分餾塔內(nèi)的液位幾乎超過(guò)正常值的20倍。同時(shí)，裝置開(kāi)車時(shí)異構(gòu)化裝置中的水蒸氣或氮?dú)獾拇嬖谝部赡軐?dǎo)致塔內(nèi)的壓力突然升高，使得大量烴類液體和蒸氣進(jìn)入臨近的放空塔，并很快超過(guò)放空塔上限，最終，形成的烴類蒸氣云被不明火源點(diǎn)燃從而引發(fā)了爆炸。通過(guò)事后分析，可能有4種點(diǎn)火源：(1)放空罐和煙囪；(2)異構(gòu)化裝置南部的柴油卡車；(3)加熱爐；(4)配電間。美國(guó)化學(xué)安全及危害調(diào)查局（CSB）認(rèn)為，蒸氣云極有可能是被停放在距離放空罐7.6m遠(yuǎn)的柴油卡車所引燃的。如果異構(gòu)化裝置的主管按照要求監(jiān)督裝置的開(kāi)車過(guò)程，如果操作人員按照開(kāi)車流程進(jìn)行操作，在出現(xiàn)異常時(shí)能夠及時(shí)采取糾正措施，爆炸將不會(huì)發(fā)生。由于放空塔附近的活動(dòng)房?jī)?nèi)有部分工作人員，并且當(dāng)放空塔壓力明顯升高、烴蒸氣被排放到大氣中時(shí)，工作人員沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行疏散，因此導(dǎo)致事故傷亡人數(shù)大大增加。在決定將活動(dòng)房安置在放空塔附近之前，雖然進(jìn)行過(guò)風(fēng)險(xiǎn)審查，但是卻忽略了異構(gòu)化裝置的操作和管理失誤會(huì)導(dǎo)致大量烴類液體和蒸氣進(jìn)入放空塔的可能性。如果將放空塔連接到火炬系統(tǒng)，事故的嚴(yán)重程度將會(huì)大大降低。4事故原因分析4.1放空罐的連接早在1992年，由于類似裝置的放空罐沒(méi)有與火炬系統(tǒng)相連被美國(guó)職業(yè)安全與健康管理局列為不安全因素，阿莫科公司于1994年最后修訂的安全標(biāo)準(zhǔn)聲明，當(dāng)設(shè)備大修改造時(shí)，放空罐應(yīng)當(dāng)連接到火炬上去?？墒?，1997年阿莫科公司更換原來(lái)的放空罐和煙囪時(shí)，并沒(méi)有將罐連接到一個(gè)更安全的場(chǎng)所（如火炬系統(tǒng)）。1999年公司合并之后采用阿莫科關(guān)于放空罐的安全標(biāo)準(zhǔn)，2002年，出于環(huán)境方面的考慮，BP評(píng)估了放空罐連接到火炬系統(tǒng)的方案，但是并沒(méi)有實(shí)施。事故發(fā)生時(shí)，精制油分餾塔不具備有效的壓力控制系統(tǒng)來(lái)減少超壓并將烴類物質(zhì)轉(zhuǎn)移到一個(gè)密閉的系統(tǒng)中，事故當(dāng)天不安全的放空罐將極易燃燒的物質(zhì)直接排放到大氣中，是事故的主要原因。4.2活動(dòng)房或周圍放空罐少通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，所有遇難者和大部分重傷者都位于承包商的9個(gè)活動(dòng)房里或周圍，活動(dòng)房的位置距離異構(gòu)化裝置的放空罐僅有37m，過(guò)于靠近處理高危險(xiǎn)性原料的加工裝置。4.3高壓和高液位開(kāi)車由于開(kāi)車過(guò)程中，液位計(jì)、液位報(bào)警器和控制閥出現(xiàn)異常，但精制油分餾塔還是照常啟動(dòng)了，操作人員沒(méi)有按照開(kāi)車程序檢查關(guān)鍵儀表，也沒(méi)有按照開(kāi)車程序打開(kāi)塔的液位控制閥，沒(méi)有平衡進(jìn)出塔的物料，使塔內(nèi)的液位持續(xù)快速上升了3個(gè)小時(shí)，一個(gè)失靈的液位指示計(jì)顯示塔內(nèi)液位在下降，導(dǎo)致未能及時(shí)將液體從塔內(nèi)轉(zhuǎn)移出去。開(kāi)車程序中沒(méi)有強(qiáng)調(diào)保持進(jìn)出塔的物料平衡，該塔沒(méi)有配備其他的儀表來(lái)指示塔內(nèi)的液位。雖然以前也發(fā)生過(guò)類似的事件，但BP公司沒(méi)有對(duì)分餾塔先前的高壓和高液位開(kāi)車事件進(jìn)行調(diào)查。管理人員也沒(méi)有對(duì)裝置的操作管理進(jìn)行檢查。4.4裝置開(kāi)車現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管BP公司的管理者沒(méi)有按照BP的規(guī)定所要求的那樣，保證有1名經(jīng)驗(yàn)豐富的指揮人員在裝置開(kāi)車現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)管。事故當(dāng)天上午10時(shí)，負(fù)責(zé)監(jiān)管的人員因?yàn)榧抑谐霈F(xiàn)緊急情況離開(kāi)了現(xiàn)場(chǎng)，但沒(méi)有指派1名富有異構(gòu)化裝置操作經(jīng)驗(yàn)的人員來(lái)接替。5異構(gòu)化裝置的運(yùn)行針對(duì)事故調(diào)查小組的初步報(bào)告，BP公司表示接受調(diào)查小組的建議并付諸實(shí)施。盡管有些工作的完成還需要時(shí)間，但煉油廠的管理層并未因等待調(diào)查結(jié)果而推遲采取行動(dòng)。煉油廠的管理層已經(jīng)進(jìn)一步明確了裝置開(kāi)車、運(yùn)行的職責(zé)和要求，以及疏散程序，在放空塔150m的范圍內(nèi)禁止使用活動(dòng)房，非必要人員已被轉(zhuǎn)移出裝置區(qū)。委托第3方對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行評(píng)審，并就臨時(shí)建筑設(shè)施的安全設(shè)置提出建議。通過(guò)將裝置區(qū)內(nèi)的人員限制在操作人員和設(shè)備維護(hù)人員，從而消除或大大降低了煉油廠對(duì)臨時(shí)建筑的需求。對(duì)因工作需要而在煉油廠停留人員需要的建筑空間要進(jìn)行評(píng)估，或考慮其他方案，使那些可以在煉油廠以外履行職責(zé)的工人在社區(qū)中租住。改造或更換用于處理比空氣重的烴類蒸氣或輕烴液體（汽油和更輕的組分）的放空系統(tǒng)。制訂補(bǔ)充操作要求，確保放空系統(tǒng)在改造或更換前的安全運(yùn)行。為了確保煉油廠生產(chǎn)工藝和流程的完善，BP公司對(duì)德克薩斯煉油廠的生產(chǎn)工藝和運(yùn)行進(jìn)行全面檢查，檢查工作將從操作程序、培訓(xùn)到工業(yè)安全及維護(hù)等各個(gè)方面進(jìn)行。異構(gòu)化裝置主管的失職和值班工人沒(méi)有遵循書(shū)面程序的規(guī)定是事故發(fā)生的根本原因。異構(gòu)化裝置的主管沒(méi)有通過(guò)檢查確保操作人員遵循正確的操作程序，而且在事故發(fā)生的關(guān)鍵時(shí)刻離崗，操作人員沒(méi)有及時(shí)拉響疏散警報(bào)，這都大大增加了事故的嚴(yán)重程度。這些管理漏洞也是需要整改的。6安全生產(chǎn)管理體系的完善在此事故發(fā)生之前，BP的安全文化、安全管理、安全管理體系和安全監(jiān)控程序一直是我們業(yè)界學(xué)習(xí)的榜樣，BP公司有著良好的HS