异构化装置爆炸事故原因分析

异构化装置爆炸事故原因分析

大约13:20，英国石油公司（bt）位于美国州首府州（texas）的油压机严重火灾和爆炸。这是过去20年美国工作区中最严重的灾难。事故造成15名员工丧生，170余人受伤，爆炸产生的浓烟对周围工作和居住的人们造成不同程度的伤害。1进行程序操作的液位下降和溢流过程—事故经过2005年3月23日凌晨2时左右，异构化装置的操作人员将液态烃原料导入分馏塔中。正常情况下，塔底液位只有1.98m，塔底设有1个液位计，可以检测塔内液位并将数据传送给控制室。同时，塔内设有高高位报警系统，超出规定液位时，控制室将有声音报警。但是，事故发生时，液位超过了3.0m以上，操作人员已无法正确读取液位数据，声音报警也失灵了。凌晨3时30分，开始进料，当时液位计指示塔内液位在距离塔底3.0m处。后来知道这个液位计提供的读数是错误的，通过事后计算，当时塔内的液位超出了液位计的量程，有3.96m。9时50分左右，操作人员开始将液态原料进行循环，并将更多的液体打入液位已经过高的塔中，在当时的情况下，即使液体进入塔中也不会像开车流程规定的那样进行循环，塔的所有流量控制阀已经关闭。10分钟后，操作人员按照正常操作流程点燃了加热炉的火嘴并开始给物料加热，塔内液位迅速上升并超出正常值20倍。通过事后计算，塔内当时的实际液位为42m左右，但是失灵的液位计仍然将液位指示在3m以下并不断下降。12时40分左右，发出了高压警报，加热炉的两个火嘴被关闭以降低温度。由于操作流程所规定的流量控制阀不能正常工作，因此操作人员使用应急泄压阀将气体排到放空罐中，然后排至大气。13时左右，操作人员打开阀门将液体从塔底送往储罐，但未对塔内的异常工艺状况采取措施，塔底的液体温度非常高，使得换热器出现异常，并且导致进入塔的原料温度突然上升至150℃以上。13时5分，进入塔中的液体开始膨胀并沸腾，导致塔内的液位进一步上升；13时10分左右，塔开始出现溢流，液体被排到塔顶的排放管中，排放管中的液体使45.72m处的安全阀受到巨大压力；13时14分，3个应急泄压阀被打开，液体从异构化装置流向放空罐，部分液体从放空罐溢出进入排污管中，但是放空罐仍处于高液位状态，并被完全充满，而且放空罐顶部的烟囱出现喷溅，喷溅持续了大约1分钟，落到地上的液体迅速形成了极易燃烧的蒸气云。通过计算机模拟显示，蒸气云在地面上扩散的速度非常快，1分钟后，13时20分，一场严重的爆炸事故就发生了。爆炸冲击波迅速波及了整个异构化装置，引发了严重火灾并对整个区域造成了严重破坏，该区域内的两个活动板房被炸毁，承包商的15名员工在此不幸遇难。通过休斯顿KHOU电视台拍摄的录像可以看到异构化装置爆炸后，由于放空罐的烟囱一直在排放烃类物质，所以还在燃烧，一些车辆也被大火吞噬，50多个巨大的化学品储罐被毁。2bp公司要求赔偿事故发生后，BP公司迅速做出反应，BP首席执行官布朗勋爵、BP北美公司总裁罗斯-费拉里等立即赶往德克萨斯州，BP网站也报道了关于事故的最新进展以及公司所采取的应急措施。BP公司成立了独立的事故调查小组对事故开展调查，事故调查小组于2005年5月17日公布了德州炼油厂爆炸事故的初步调查报告。12月又提出了最终报告，并通过BP公司全球网站向全世界发布。BP公司承诺对发生在其工作区域内的事件负责，拿出7亿元美金支付受害者赔偿，针对美国职业安全与健康管理局（OSHA）提出的300多条违反监管的指控，交付了2130万元美金的罚金。此外，BP公司宣布将在未来5年内投资10亿元美金以提升自己的安全水平。BP北美公司对直接负责异构化装置运行的管理人员和操作人员进行了惩罚，包括警告和解除劳动合同。3烃类蒸气云被不明火炬点燃事故调查小组认为，爆炸的发生是由于BP异构化装置的操作人员向分馏塔中过量进料并过度加热分馏塔造成的，分馏塔内的液位几乎超过正常值的20倍。同时，装置开车时异构化装置中的水蒸气或氮气的存在也可能导致塔内的压力突然升高，使得大量烃类液体和蒸气进入临近的放空塔，并很快超过放空塔上限，最终，形成的烃类蒸气云被不明火源点燃从而引发了爆炸。通过事后分析，可能有4种点火源：(1)放空罐和烟囱；(2)异构化装置南部的柴油卡车；(3)加热炉；(4)配电间。美国化学安全及危害调查局（CSB）认为，蒸气云极有可能是被停放在距离放空罐7.6m远的柴油卡车所引燃的。如果异构化装置的主管按照要求监督装置的开车过程，如果操作人员按照开车流程进行操作，在出现异常时能够及时采取纠正措施，爆炸将不会发生。由于放空塔附近的活动房内有部分工作人员，并且当放空塔压力明显升高、烃蒸气被排放到大气中时，工作人员没有及时进行疏散，因此导致事故伤亡人数大大增加。在决定将活动房安置在放空塔附近之前，虽然进行过风险审查，但是却忽略了异构化装置的操作和管理失误会导致大量烃类液体和蒸气进入放空塔的可能性。如果将放空塔连接到火炬系统，事故的严重程度将会大大降低。4事故原因分析4.1放空罐的连接早在1992年，由于类似装置的放空罐没有与火炬系统相连被美国职业安全与健康管理局列为不安全因素，阿莫科公司于1994年最后修订的安全标准声明，当设备大修改造时，放空罐应当连接到火炬上去。可是，1997年阿莫科公司更换原来的放空罐和烟囱时，并没有将罐连接到一个更安全的场所（如火炬系统）。1999年公司合并之后采用阿莫科关于放空罐的安全标准，2002年，出于环境方面的考虑，BP评估了放空罐连接到火炬系统的方案，但是并没有实施。事故发生时，精制油分馏塔不具备有效的压力控制系统来减少超压并将烃类物质转移到一个密闭的系统中，事故当天不安全的放空罐将极易燃烧的物质直接排放到大气中，是事故的主要原因。4.2活动房或周围放空罐少通过现场勘查，所有遇难者和大部分重伤者都位于承包商的9个活动房里或周围，活动房的位置距离异构化装置的放空罐仅有37m，过于靠近处理高危险性原料的加工装置。4.3高压和高液位开车由于开车过程中，液位计、液位报警器和控制阀出现异常，但精制油分馏塔还是照常启动了，操作人员没有按照开车程序检查关键仪表，也没有按照开车程序打开塔的液位控制阀，没有平衡进出塔的物料，使塔内的液位持续快速上升了3个小时，一个失灵的液位指示计显示塔内液位在下降，导致未能及时将液体从塔内转移出去。开车程序中没有强调保持进出塔的物料平衡，该塔没有配备其他的仪表来指示塔内的液位。虽然以前也发生过类似的事件，但BP公司没有对分馏塔先前的高压和高液位开车事件进行调查。管理人员也没有对装置的操作管理进行检查。4.4装置开车现场监管BP公司的管理者没有按照BP的规定所要求的那样，保证有1名经验丰富的指挥人员在装置开车现场进行监管。事故当天上午10时，负责监管的人员因为家中出现紧急情况离开了现场，但没有指派1名富有异构化装置操作经验的人员来接替。5异构化装置的运行针对事故调查小组的初步报告，BP公司表示接受调查小组的建议并付诸实施。尽管有些工作的完成还需要时间，但炼油厂的管理层并未因等待调查结果而推迟采取行动。炼油厂的管理层已经进一步明确了装置开车、运行的职责和要求，以及疏散程序，在放空塔150m的范围内禁止使用活动房，非必要人员已被转移出装置区。委托第3方对相关设备进行评审，并就临时建筑设施的安全设置提出建议。通过将装置区内的人员限制在操作人员和设备维护人员，从而消除或大大降低了炼油厂对临时建筑的需求。对因工作需要而在炼油厂停留人员需要的建筑空间要进行评估，或考虑其他方案，使那些可以在炼油厂以外履行职责的工人在社区中租住。改造或更换用于处理比空气重的烃类蒸气或轻烃液体（汽油和更轻的组分）的放空系统。制订补充操作要求，确保放空系统在改造或更换前的安全运行。为了确保炼油厂生产工艺和流程的完善，BP公司对德克萨斯炼油厂的生产工艺和运行进行全面检查，检查工作将从操作程序、培训到工业安全及维护等各个方面进行。异构化装置主管的失职和值班工人没有遵循书面程序的规定是事故发生的根本原因。异构化装置的主管没有通过检查确保操作人员遵循正确的操作程序，而且在事故发生的关键时刻离岗，操作人员没有及时拉响疏散警报，这都大大增加了事故的严重程度。这些管理漏洞也是需要整改的。6安全生产管理体系的完善在此事故发生之前，BP的安全文化、安全管理、安全管理体系和安全监控程序一直是我们业界学习的榜样，BP公司有着良好的HS