美國托斯科埃文煉油廠爆炸事故
國外危險化學品典型事故案例分析之三----
美國托斯科埃文煉油廠爆炸事故
一、事故經過和危害
1997年1月21日，位于美國加利福尼亞州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41分，Tosco Avon煉油廠，加氫裂解2段3號反應器上的出口管破裂，輕質氣體從管道中泄出，遇空氣立即自燃，造成一起爆炸和火災事故。一名加氫裂解器操作工在反應器下檢查現場溫度儀表時被炸死，46名工人受傷，13名重傷人員被送往當地醫院治療。
二、事故原因分析
為了吸取事故教訓，預防類似事故再次發生，美國環境保護局(EPA)對此起事故原因和基本情況進行調查。參加此起事故調查的其他調查機構還有EPA本部、EPA的9區、加利福尼亞職業安全衛生部(CAL OSHA)、美國職業安全衛生署(OSHA)9區、Contra Costa縣衛生部(CCCHSD)和加利福尼亞灣地區空氣質量管理部(BAAQMD)。CAL OSHA在聯邦OSHA9區的協助下，同時進行有關違反衛生安全條例的調查以及一次過程安全管理(PSM)檢查。加利福尼亞職業安全衛生部調查局進行一次犯罪調查。CCCHSD進行一次事故根本原因的調查。BAAQMD同時進行一次可能違反空氣質量控制條例的調查。
碳氫化合物和氫氣泄漏繼而起火的直接原因是2段3號反應器出口管由于極度高溫(可能超過760℃)發生破裂，該溫度是由于反應器的溫度偏離引起的，反應器的溫度偏離始于3號反應器的4床，并通過下一催化劑床5床擴展，5床中產生的過量的熱量使反應器出口管的溫度升高。該溫度偏離沒有得到控制，這是因為2段3號反應器沒有遵守操作程序的規定，“反應器溫度超過426.7℃時泄壓停車”。
溫度偏離始于3號反應器4床中的一個熱點，該熱點極有可能是由于催化劑床層內的流動和熱量分布不均造成的，調查人員不能夠確定分布不均的具體原因。當反應器內部的某些溫度讀數達到426.7℃時，操作人員沒有啟動反應器的緊急泄壓系統，是因為操作人員對實際上是否發生了溫度偏離感覺混亂，他們的混亂是由各種因素造成的，包括溫度讀數的波動、補充到2段氫氣流的非連續性、氫純度分析的誤導性，以及缺乏在首次高溫出現后附加的高溫發聲報警器。為了證實反應器的溫度，操作人員派一名操作工到位于反應器下方的現場儀表盤讀取數值，無線報話器的故障妨礙了將這些數據傳達給控制室，甚至在控制室內的操作工注意到3號反應器進口溫度超過426.7℃后，仍未啟動泄壓緊急系統，而是開始采取措施冷卻反應器，增加冷卻氫氣流量，降低來自平衡爐的熱量輸入。
最后，調查人員確認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器的力度不足
在出現溫度偏離時，沒有按規定要求使用緊急泄壓系統，管理層沒有采取有效的糾正措施以確保這些緊急程序得到遵循。這樣的操作環境致使操作工冒險操作，不顧嚴重的危險操作條件繼續生產。反應器的溫度極限沒有得到一致的表述，操作工未能總是將溫度保持在其極限之內，管理層沒有認識到或指出可接受的操作目標和危險之間的沖突。過去使用泄壓系統的負面后果可能導致操作工在規定時不愿執行泄壓操作。
2．在設計和運行反應器的溫度監控系統過程中沒有很好考慮人的因素
操作人員使用3種不同的操作系統獲取溫度數據。不是所有的溫度數據可以立即得到，這使得操作人員不能迅速做出關鍵的決策。盡管不是設計意圖，然而最關鍵的監測點（最高溫度）卻正好位于反應器之下，而且無法從控制室得到數據。對于外部儀表盤裝置沒有實施變更管理，數據記錄儀上的報警系統在一段時間內僅允許接受一次報警，而且緊急報警和運行報警之間沒有區分。操作員靠手動調節溫度控制系統控制溫度，這使得加氫裂解反應器更加難以操作。氫純度分析數據在實際分析時間7min后才能提供給操作人員，因此誤導操作人員。
3．監督管理不力
這方面存在明顯的嚴重缺陷，例如，工藝單元操作人員在本次以及以前發生的溫度偏離事件中沒有遵循規定的緊急程序。出現問題時常常不通知管理層，而且違反緊急程序的行為被管理層所認可。操作人員缺乏全面培訓以及與認識氫裂解單元操作有關的知識。對于改變催化劑所需的機械變更或操作變更沒有實施變更管理計劃。
4．運行準備和維護工作不充分
控制室內的溫度監控器（數據記錄儀）不可靠，有時不能使用，而反應器的絕大部分溫度數據是靠這些儀器記錄的。在事故發生前，操作人員會不顧數據記錄儀的故障繼續運行反應器。在反應器某一點的溫度超過正常值10℃的情況下，數據記錄儀無法指示以便測量更高的溫度而報警。由于將現場儀表盤的數據傳達給控制室的無線通信器在事故期間不起作用，該單元的冷卻閥一直泄漏。緊急泄壓系統沒有得到過測試以保證其使用的可靠性，操作人員就是在這種條件下運行該單元的。
5．操作人員的培訓不夠
培訓教材過時，單元操作的培訓僅局限于工作任務上，且沒有形成文件。未制訂單元更新培訓計劃。操作人員在溫度儀表方面接受的培訓是不充分的，也不理解數據記錄儀上的零缺省值可能意味著極高溫度，也不理解補充氫流量的降低是發生極高溫度偏離的征兆。缺乏異常操作情形的培訓以及處理緊急程序的能力。
6．操作程序過時且不完善
操作程序散見于各種文件當中，而且設備和工藝發生變化后操作程序也沒有得到更新。從幾次事故中得出的事故教訓沒有結合進操作程序之中。許多操作沒有制訂操作程序，例如，從反應器下的現場儀表中獲取溫度數據的活動。操作程序中催化劑床運行溫度的極限存在問題。
7．工藝危險分析存在錯誤
工藝危險分析沒有指出所有的危險因素和操作缺陷，沒有反映工藝過程中實際使用的設備和儀器所存在的問題，沒有恰當地給出以前發生的事故可能造成的災害性后果，如溫度偏離事故。對現場溫度儀表盤的安裝和使用沒有進行過工藝危險分析。
三、同類事故預防措施
EPA，CAL OSHA和BAAQMD的調查人員對這起事故進行調查后給出如下建議，以防類似事故在該廠和其他裝置中再次發生。加氫處理裝置應根據自己的實際情況認真考慮每條建議，結合實際，加以采納。
1．管理層不能只考慮成本和生產
管理層必須讓雇員了解運行目標和存在的危險。生產裝置的管理必須設置安全的可以達到的操作極限。同樣地，管理層必須為操作人員提供一個在必要時能有效執行的緊急停車程序。
2．在設計工藝控制儀表時應考慮便于操作
加氫處理反應器的溫度控制，應將控制室內所有可以利用的、必要的數據匯總到一起。使用某種備用溫度指示系統，以便在儀表發生故障時加氫處理反應器仍可繼續安全運行。在設計報警系統時，應允許將關鍵的緊急報警從其他操作報警中分出來。
3．對操作人員實行適當的監督
監督人員必須保證所有規定的程序得到遵循。監督人員應辨識并指出所有操作危險因素，對發現的問題進行徹底的調查，找出根本原因、采取糾正措施，對與運行事故有關的設備和工作行為應由工廠管理層提出整改措施。
4．保持設備的完好性
設備如有問題應停止運行，加氫處理操作尤其需要可靠的溫度監控裝置和緊急停車裝置。設備應定期檢測，應急技能應定期訓練。在設備安裝或大修后，在運行期間，應提供維護和儀表支持。
5．加強對操作人員的培訓
管理層必須確保操作人員在工藝單元操作和化學知識方面接受定期培訓。對于加氫裂解器，培訓內容應包括反應動力學和發生溫度偏移的原因及控制措施。操作人員應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。企業應確保操作人員在如何及何時使用緊急停車裝置方面接受培訓。
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，操作程序中應包括操作極限和偏離操作極限的后果。操作程序應得到定期審查和更新，以反映設備、工藝化學和操作的變更。如果所提建議恰當，操作程序還應根據工藝危險分析和事故調查結果得出的建議及時進行更新。
7．進行工藝危險分析
工藝危險分析應基于實際存在的設備和操作條件。分析中應包括關鍵操作系統，如溫度監控或緊急操作系統的故障。對于設備或工藝的所有變更情況，應進行變更管理審查，必要時還應進行相應的安全評價。
美國托斯科埃文煉油廠爆炸事故
一、事故經過和危害
1997年1月21日，位于美國加利福尼亞州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41分，Tosco Avon煉油廠，加氫裂解2段3號反應器上的出口管破裂，輕質氣體從管道中泄出，遇空氣立即自燃，造成一起爆炸和火災事故。一名加氫裂解器操作工在反應器下檢查現場溫度儀表時被炸死，46名工人受傷，13名重傷人員被送往當地醫院治療。
二、事故原因分析
為了吸取事故教訓，預防類似事故再次發生，美國環境保護局(EPA)對此起事故原因和基本情況進行調查。參加此起事故調查的其他調查機構還有EPA本部、EPA的9區、加利福尼亞職業安全衛生部(CAL OSHA)、美國職業安全衛生署(OSHA)9區、Contra Costa縣衛生部(CCCHSD)和加利福尼亞灣地區空氣質量管理部(BAAQMD)。CAL OSHA在聯邦OSHA9區的協助下，同時進行有關違反衛生安全條例的調查以及一次過程安全管理(PSM)檢查。加利福尼亞職業安全衛生部調查局進行一次犯罪調查。CCCHSD進行一次事故根本原因的調查。BAAQMD同時進行一次可能違反空氣質量控制條例的調查。
碳氫化合物和氫氣泄漏繼而起火的直接原因是2段3號反應器出口管由于極度高溫(可能超過760℃)發生破裂，該溫度是由于反應器的溫度偏離引起的，反應器的溫度偏離始于3號反應器的4床，并通過下一催化劑床5床擴展，5床中產生的過量的熱量使反應器出口管的溫度升高。該溫度偏離沒有得到控制，這是因為2段3號反應器沒有遵守操作程序的規定，“反應器溫度超過426.7℃時泄壓停車”。
溫度偏離始于3號反應器4床中的一個熱點，該熱點極有可能是由于催化劑床層內的流動和熱量分布不均造成的，調查人員不能夠確定分布不均的具體原因。當反應器內部的某些溫度讀數達到426.7℃時，操作人員沒有啟動反應器的緊急泄壓系統，是因為操作人員對實際上是否發生了溫度偏離感覺混亂，他們的混亂是由各種因素造成的，包括溫度讀數的波動、補充到2段氫氣流的非連續性、氫純度分析的誤導性，以及缺乏在首次高溫出現后附加的高溫發聲報警器。為了證實反應器的溫度，操作人員派一名操作工到位于反應器下方的現場儀表盤讀取數值，無線報話器的故障妨礙了將這些數據傳達給控制室，甚至在控制室內的操作工注意到3號反應器進口溫度超過426.7℃后，仍未啟動泄壓緊急系統，而是開始采取措施冷卻反應器，增加冷卻氫氣流量，降低來自平衡爐的熱量輸入。
最后，調查人員確認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器的力度不足
在出現溫度偏離時，沒有按規定要求使用緊急泄壓系統，管理層沒有采取有效的糾正措施以確保這些緊急程序得到遵循。這樣的操作環境致使操作工冒險操作，不顧嚴重的危險操作條件繼續生產。反應器的溫度極限沒有得到一致的表述，操作工未能總是將溫度保持在其極限之內，管理層沒有認識到或指出可接受的操作目標和危險之間的沖突。過去使用泄壓系統的負面后果可能導致操作工在規定時不愿執行泄壓操作。
2．在設計和運行反應器的溫度監控系統過程中沒有很好考慮人的因素
操作人員使用3種不同的操作系統獲取溫度數據。不是所有的溫度數據可以立即得到，這使得操作人員不能迅速做出關鍵的決策。盡管不是設計意圖，然而最關鍵的監測點（最高溫度）卻正好位于反應器之下，而且無法從控制室得到數據。對于外部儀表盤裝置沒有實施變更管理，數據記錄儀上的報警系統在一段時間內僅允許接受一次報警，而且緊急報警和運行報警之間沒有區分。操作員靠手動調節溫度控制系統控制溫度，這使得加氫裂解反應器更加難以操作。氫純度分析數據在實際分析時間7min后才能提供給操作人員，因此誤導操作人員。
3．監督管理不力
這方面存在明顯的嚴重缺陷，例如，工藝單元操作人員在本次以及以前發生的溫度偏離事件中沒有遵循規定的緊急程序。出現問題時常常不通知管理層，而且違反緊急程序的行為被管理層所認可。操作人員缺乏全面培訓以及與認識氫裂解單元操作有關的知識。對于改變催化劑所需的機械變更或操作變更沒有實施變更管理計劃。
4．運行準備和維護工作不充分
控制室內的溫度監控器（數據記錄儀）不可靠，有時不能使用，而反應器的絕大部分溫度數據是靠這些儀器記錄的。在事故發生前，操作人員會不顧數據記錄儀的故障繼續運行反應器。在反應器某一點的溫度超過正常值10℃的情況下，數據記錄儀無法指示以便測量更高的溫度而報警。由于將現場儀表盤的數據傳達給控制室的無線通信器在事故期間不起作用，該單元的冷卻閥一直泄漏。緊急泄壓系統沒有得到過測試以保證其使用的可靠性，操作人員就是在這種條件下運行該單元的。
5．操作人員的培訓不夠
培訓教材過時，單元操作的培訓僅局限于工作任務上，且沒有形成文件。未制訂單元更新培訓計劃。操作人員在溫度儀表方面接受的培訓是不充分的，也不理解數據記錄儀上的零缺省值可能意味著極高溫度，也不理解補充氫流量的降低是發生極高溫度偏離的征兆。缺乏異常操作情形的培訓以及處理緊急程序的能力。
6．操作程序過時且不完善
操作程序散見于各種文件當中，而且設備和工藝發生變化后操作程序也沒有得到更新。從幾次事故中得出的事故教訓沒有結合進操作程序之中。許多操作沒有制訂操作程序，例如，從反應器下的現場儀表中獲取溫度數據的活動。操作程序中催化劑床運行溫度的極限存在問題。
7．工藝危險分析存在錯誤
工藝危險分析沒有指出所有的危險因素和操作缺陷，沒有反映工藝過程中實際使用的設備和儀器所存在的問題，沒有恰當地給出以前發生的事故可能造成的災害性后果，如溫度偏離事故。對現場溫度儀表盤的安裝和使用沒有進行過工藝危險分析。
三、同類事故預防措施
EPA，CAL OSHA和BAAQMD的調查人員對這起事故進行調查后給出如下建議，以防類似事故在該廠和其他裝置中再次發生。加氫處理裝置應根據自己的實際情況認真考慮每條建議，結合實際，加以采納。
1．管理層不能只考慮成本和生產
管理層必須讓雇員了解運行目標和存在的危險。生產裝置的管理必須設置安全的可以達到的操作極限。同樣地，管理層必須為操作人員提供一個在必要時能有效執行的緊急停車程序。
2．在設計工藝控制儀表時應考慮便于操作
加氫處理反應器的溫度控制，應將控制室內所有可以利用的、必要的數據匯總到一起。使用某種備用溫度指示系統，以便在儀表發生故障時加氫處理反應器仍可繼續安全運行。在設計報警系統時，應允許將關鍵的緊急報警從其他操作報警中分出來。
3．對操作人員實行適當的監督
監督人員必須保證所有規定的程序得到遵循。監督人員應辨識并指出所有操作危險因素，對發現的問題進行徹底的調查，找出根本原因、采取糾正措施，對與運行事故有關的設備和工作行為應由工廠管理層提出整改措施。
4．保持設備的完好性
設備如有問題應停止運行，加氫處理操作尤其需要可靠的溫度監控裝置和緊急停車裝置。設備應定期檢測，應急技能應定期訓練。在設備安裝或大修后，在運行期間，應提供維護和儀表支持。
5．加強對操作人員的培訓
管理層必須確保操作人員在工藝單元操作和化學知識方面接受定期培訓。對于加氫裂解器，培訓內容應包括反應動力學和發生溫度偏移的原因及控制措施。操作人員應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。企業應確保操作人員在如何及何時使用緊急停車裝置方面接受培訓。
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，操作程序中應包括操作極限和偏離操作極限的后果。操作程序應得到定期審查和更新，以反映設備、工藝化學和操作的變更。如果所提建議恰當，操作程序還應根據工藝危險分析和事故調查結果得出的建議及時進行更新。
7．進行工藝危險分析
工藝危險分析應基于實際存在的設備和操作條件。分析中應包括關鍵操作系統，如溫度監控或緊急操作系統的故障。對于設備或工藝的所有變更情況，應進行變更管理審查，必要時還應進行相應的安全評價。
中國化學品安全協會
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2013年11月04日 11:02
