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美國(guó)托斯科埃文煉油廠爆炸事故

    國(guó)外危險(xiǎn)化學(xué)品典型事故案例分析之三----

    美國(guó)托斯科埃文煉油廠爆炸事故

    一、事故經(jīng)過(guò)和危害

    1997年1月21日,位于美國(guó)加利福尼亞州Martinez的托斯科埃文(Tosco Avon)煉油廠加氫裂解單元發(fā)生一起爆炸著火事故,造成1人死亡,46名工人受傷,其中13人重傷。

1月21日19時(shí)41分,Tosco Avon煉油廠,加氫裂解2段3號(hào)反應(yīng)器上的出口管破裂,輕質(zhì)氣體從管道中泄出,遇空氣立即自燃,造成一起爆炸和火災(zāi)事故。一名加氫裂解器操作工在反應(yīng)器下檢查現(xiàn)場(chǎng)溫度儀表時(shí)被炸死,46名工人受傷,13名重傷人員被送往當(dāng)?shù)蒯t(yī)院治療。

    二、事故原因分析

    為了吸取事故教訓(xùn),預(yù)防類(lèi)似事故再次發(fā)生,美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(EPA)對(duì)此起事故原因和基本情況進(jìn)行調(diào)查。參加此起事故調(diào)查的其他調(diào)查機(jī)構(gòu)還有EPA本部、EPA的9區(qū)、加利福尼亞職業(yè)安全衛(wèi)生部(CAL OSHA)、美國(guó)職業(yè)安全衛(wèi)生署(OSHA)9區(qū)、Contra Costa縣衛(wèi)生部(CCCHSD)和加利福尼亞灣地區(qū)空氣質(zhì)量管理部(BAAQMD)。CAL OSHA在聯(lián)邦OSHA9區(qū)的協(xié)助下,同時(shí)進(jìn)行有關(guān)違反衛(wèi)生安全條例的調(diào)查以及一次過(guò)程安全管理(PSM)檢查。加利福尼亞職業(yè)安全衛(wèi)生部調(diào)查局進(jìn)行一次犯罪調(diào)查。CCCHSD進(jìn)行一次事故根本原因的調(diào)查。BAAQMD同時(shí)進(jìn)行一次可能違反空氣質(zhì)量控制條例的調(diào)查。

    碳?xì)浠衔锖蜌錃庑孤├^而起火的直接原因是2段3號(hào)反應(yīng)器出口管由于極度高溫(可能超過(guò)760℃)發(fā)生破裂,該溫度是由于反應(yīng)器的溫度偏離引起的,反應(yīng)器的溫度偏離始于3號(hào)反應(yīng)器的4床,并通過(guò)下一催化劑床5床擴(kuò)展,5床中產(chǎn)生的過(guò)量的熱量使反應(yīng)器出口管的溫度升高。該溫度偏離沒(méi)有得到控制,這是因?yàn)?段3號(hào)反應(yīng)器沒(méi)有遵守操作程序的規(guī)定,“反應(yīng)器溫度超過(guò)426.7℃時(shí)泄壓停車(chē)”。

    溫度偏離始于3號(hào)反應(yīng)器4床中的一個(gè)熱點(diǎn),該熱點(diǎn)極有可能是由于催化劑床層內(nèi)的流動(dòng)和熱量分布不均造成的,調(diào)查人員不能夠確定分布不均的具體原因。當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)部的某些溫度讀數(shù)達(dá)到426.7℃時(shí),操作人員沒(méi)有啟動(dòng)反應(yīng)器的緊急泄壓系統(tǒng),是因?yàn)椴僮魅藛T對(duì)實(shí)際上是否發(fā)生了溫度偏離感覺(jué)混亂,他們的混亂是由各種因素造成的,包括溫度讀數(shù)的波動(dòng)、補(bǔ)充到2段氫氣流的非連續(xù)性、氫純度分析的誤導(dǎo)性,以及缺乏在首次高溫出現(xiàn)后附加的高溫發(fā)聲報(bào)警器。為了證實(shí)反應(yīng)器的溫度,操作人員派一名操作工到位于反應(yīng)器下方的現(xiàn)場(chǎng)儀表盤(pán)讀取數(shù)值,無(wú)線(xiàn)報(bào)話(huà)器的故障妨礙了將這些數(shù)據(jù)傳達(dá)給控制室,甚至在控制室內(nèi)的操作工注意到3號(hào)反應(yīng)器進(jìn)口溫度超過(guò)426.7℃后,仍未啟動(dòng)泄壓緊急系統(tǒng),而是開(kāi)始采取措施冷卻反應(yīng)器,增加冷卻氫氣流量,降低來(lái)自平衡爐的熱量輸入。

最后,調(diào)查人員確認(rèn)下述事故根本原因和影響因素:

    1.雇員以安全方式操作反應(yīng)器的力度不足

    在出現(xiàn)溫度偏離時(shí),沒(méi)有按規(guī)定要求使用緊急泄壓系統(tǒng),管理層沒(méi)有采取有效的糾正措施以確保這些緊急程序得到遵循。這樣的操作環(huán)境致使操作工冒險(xiǎn)操作,不顧嚴(yán)重的危險(xiǎn)操作條件繼續(xù)生產(chǎn)。反應(yīng)器的溫度極限沒(méi)有得到一致的表述,操作工未能總是將溫度保持在其極限之內(nèi),管理層沒(méi)有認(rèn)識(shí)到或指出可接受的操作目標(biāo)和危險(xiǎn)之間的沖突。過(guò)去使用泄壓系統(tǒng)的負(fù)面后果可能導(dǎo)致操作工在規(guī)定時(shí)不愿執(zhí)行泄壓操作。

    2.在設(shè)計(jì)和運(yùn)行反應(yīng)器的溫度監(jiān)控系統(tǒng)過(guò)程中沒(méi)有很好考慮人的因素

     操作人員使用3種不同的操作系統(tǒng)獲取溫度數(shù)據(jù)。不是所有的溫度數(shù)據(jù)可以立即得到,這使得操作人員不能迅速做出關(guān)鍵的決策。盡管不是設(shè)計(jì)意圖,然而最關(guān)鍵的監(jiān)測(cè)點(diǎn)(最高溫度)卻正好位于反應(yīng)器之下,而且無(wú)法從控制室得到數(shù)據(jù)。對(duì)于外部?jī)x表盤(pán)裝置沒(méi)有實(shí)施變更管理,數(shù)據(jù)記錄儀上的報(bào)警系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)僅允許接受一次報(bào)警,而且緊急報(bào)警和運(yùn)行報(bào)警之間沒(méi)有區(qū)分。操作員靠手動(dòng)調(diào)節(jié)溫度控制系統(tǒng)控制溫度,這使得加氫裂解反應(yīng)器更加難以操作。氫純度分析數(shù)據(jù)在實(shí)際分析時(shí)間7min后才能提供給操作人員,因此誤導(dǎo)操作人員。

    3.監(jiān)督管理不力

    這方面存在明顯的嚴(yán)重缺陷,例如,工藝單元操作人員在本次以及以前發(fā)生的溫度偏離事件中沒(méi)有遵循規(guī)定的緊急程序。出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)常常不通知管理層,而且違反緊急程序的行為被管理層所認(rèn)可。操作人員缺乏全面培訓(xùn)以及與認(rèn)識(shí)氫裂解單元操作有關(guān)的知識(shí)。對(duì)于改變催化劑所需的機(jī)械變更或操作變更沒(méi)有實(shí)施變更管理計(jì)劃。

    4.運(yùn)行準(zhǔn)備和維護(hù)工作不充分

    控制室內(nèi)的溫度監(jiān)控器(數(shù)據(jù)記錄儀)不可靠,有時(shí)不能使用,而反應(yīng)器的絕大部分溫度數(shù)據(jù)是靠這些儀器記錄的。在事故發(fā)生前,操作人員會(huì)不顧數(shù)據(jù)記錄儀的故障繼續(xù)運(yùn)行反應(yīng)器。在反應(yīng)器某一點(diǎn)的溫度超過(guò)正常值10℃的情況下,數(shù)據(jù)記錄儀無(wú)法指示以便測(cè)量更高的溫度而報(bào)警。由于將現(xiàn)場(chǎng)儀表盤(pán)的數(shù)據(jù)傳達(dá)給控制室的無(wú)線(xiàn)通信器在事故期間不起作用,該單元的冷卻閥一直泄漏。緊急泄壓系統(tǒng)沒(méi)有得到過(guò)測(cè)試以保證其使用的可靠性,操作人員就是在這種條件下運(yùn)行該單元的。

    5.操作人員的培訓(xùn)不夠

    培訓(xùn)教材過(guò)時(shí),單元操作的培訓(xùn)僅局限于工作任務(wù)上,且沒(méi)有形成文件。未制訂單元更新培訓(xùn)計(jì)劃。操作人員在溫度儀表方面接受的培訓(xùn)是不充分的,也不理解數(shù)據(jù)記錄儀上的零缺省值可能意味著極高溫度,也不理解補(bǔ)充氫流量的降低是發(fā)生極高溫度偏離的征兆。缺乏異常操作情形的培訓(xùn)以及處理緊急程序的能力。

    6.操作程序過(guò)時(shí)且不完善

    操作程序散見(jiàn)于各種文件當(dāng)中,而且設(shè)備和工藝發(fā)生變化后操作程序也沒(méi)有得到更新。從幾次事故中得出的事故教訓(xùn)沒(méi)有結(jié)合進(jìn)操作程序之中。許多操作沒(méi)有制訂操作程序,例如,從反應(yīng)器下的現(xiàn)場(chǎng)儀表中獲取溫度數(shù)據(jù)的活動(dòng)。操作程序中催化劑床運(yùn)行溫度的極限存在問(wèn)題。

    7.工藝危險(xiǎn)分析存在錯(cuò)誤

    工藝危險(xiǎn)分析沒(méi)有指出所有的危險(xiǎn)因素和操作缺陷,沒(méi)有反映工藝過(guò)程中實(shí)際使用的設(shè)備和儀器所存在的問(wèn)題,沒(méi)有恰當(dāng)?shù)亟o出以前發(fā)生的事故可能造成的災(zāi)害性后果,如溫度偏離事故。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度儀表盤(pán)的安裝和使用沒(méi)有進(jìn)行過(guò)工藝危險(xiǎn)分析。

    三、同類(lèi)事故預(yù)防措施

EPA,CAL OSHA和BAAQMD的調(diào)查人員對(duì)這起事故進(jìn)行調(diào)查后給出如下建議,以防類(lèi)似事故在該廠和其他裝置中再次發(fā)生。加氫處理裝置應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際情況認(rèn)真考慮每條建議,結(jié)合實(shí)際,加以采納。

    1.管理層不能只考慮成本和生產(chǎn)

    管理層必須讓雇員了解運(yùn)行目標(biāo)和存在的危險(xiǎn)。生產(chǎn)裝置的管理必須設(shè)置安全的可以達(dá)到的操作極限。同樣地,管理層必須為操作人員提供一個(gè)在必要時(shí)能有效執(zhí)行的緊急停車(chē)程序。

    2.在設(shè)計(jì)工藝控制儀表時(shí)應(yīng)考慮便于操作

    加氫處理反應(yīng)器的溫度控制,應(yīng)將控制室內(nèi)所有可以利用的、必要的數(shù)據(jù)匯總到一起。使用某種備用溫度指示系統(tǒng),以便在儀表發(fā)生故障時(shí)加氫處理反應(yīng)器仍可繼續(xù)安全運(yùn)行。在設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)時(shí),應(yīng)允許將關(guān)鍵的緊急報(bào)警從其他操作報(bào)警中分出來(lái)。

    3.對(duì)操作人員實(shí)行適當(dāng)?shù)谋O(jiān)督

    監(jiān)督人員必須保證所有規(guī)定的程序得到遵循。監(jiān)督人員應(yīng)辨識(shí)并指出所有操作危險(xiǎn)因素,對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行徹底的調(diào)查,找出根本原因、采取糾正措施,對(duì)與運(yùn)行事故有關(guān)的設(shè)備和工作行為應(yīng)由工廠管理層提出整改措施。

    4.保持設(shè)備的完好性

    設(shè)備如有問(wèn)題應(yīng)停止運(yùn)行,加氫處理操作尤其需要可靠的溫度監(jiān)控裝置和緊急停車(chē)裝置。設(shè)備應(yīng)定期檢測(cè),應(yīng)急技能應(yīng)定期訓(xùn)練。在設(shè)備安裝或大修后,在運(yùn)行期間,應(yīng)提供維護(hù)和儀表支持。

    5.加強(qiáng)對(duì)操作人員的培訓(xùn)

    管理層必須確保操作人員在工藝單元操作和化學(xué)知識(shí)方面接受定期培訓(xùn)。對(duì)于加氫裂解器,培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)包括反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和發(fā)生溫度偏移的原因及控制措施。操作人員應(yīng)在工藝儀表的限制方面,以及如何處理儀表故障方面受到培訓(xùn)。企業(yè)應(yīng)確保操作人員在如何及何時(shí)使用緊急停車(chē)裝置方面接受培訓(xùn)。

    6.制定操作程序

    該煉油廠的管理層必須為加氫裂解操作的所有階段制定操作程序,操作程序中應(yīng)包括操作極限和偏離操作極限的后果。操作程序應(yīng)得到定期審查和更新,以反映設(shè)備、工藝化學(xué)和操作的變更。如果所提建議恰當(dāng),操作程序還應(yīng)根據(jù)工藝危險(xiǎn)分析和事故調(diào)查結(jié)果得出的建議及時(shí)進(jìn)行更新。

    7.進(jìn)行工藝危險(xiǎn)分析

    工藝危險(xiǎn)分析應(yīng)基于實(shí)際存在的設(shè)備和操作條件。分析中應(yīng)包括關(guān)鍵操作系統(tǒng),如溫度監(jiān)控或緊急操作系統(tǒng)的故障。對(duì)于設(shè)備或工藝的所有變更情況,應(yīng)進(jìn)行變更管理審查,必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的安全評(píng)價(jià)。

中國(guó)化學(xué)品安全協(xié)會(huì)
2013年11月04日 11:02
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