美国托斯科埃文炼油厂爆炸事故
来源: 中国化学品安全协会 浏览: 4974 发布于2013年11月04日
国外危险化学品典型事故案例分析之三----
美国托斯科埃文炼油厂爆炸事故
一、事故经过和危害
1997年1月21日，位于美国加利福尼亚州Martinez的托斯科埃文(Tosco Avon)炼油厂加氢裂解单元发生一起爆炸着火事故，造成1人死亡，46名工人受伤，其中13人重伤。
1月21日19时41分，Tosco Avon炼油厂，加氢裂解2段3号反应器上的出口管破裂，轻质气体从管道中泄出，遇空气立即自燃，造成一起爆炸和火灾事故。一名加氢裂解器操作工在反应器下检查现场温度仪表时被炸死，46名工人受伤，13名重伤人员被送往当地医院治疗。
二、事故原因分析
为了吸取事故教训，预防类似事故再次发生，美国环境保护局(EPA)对此起事故原因和基本情况进行调查。参加此起事故调查的其他调查机构还有EPA本部、EPA的9区、加利福尼亚职业安全卫生部(CAL OSHA)、美国职业安全卫生署(OSHA)9区、Contra Costa县卫生部(CCCHSD)和加利福尼亚湾地区空气质量管理部(BAAQMD)。CAL OSHA在联邦OSHA9区的协助下，同时进行有关违反卫生安全条例的调查以及一次过程安全管理(PSM)检查。加利福尼亚职业安全卫生部调查局进行一次犯罪调查。CCCHSD进行一次事故根本原因的调查。BAAQMD同时进行一次可能违反空气质量控制条例的调查。
碳氢化合物和氢气泄漏继而起火的直接原因是2段3号反应器出口管由于极度高温(可能超过760℃)发生破裂，该温度是由于反应器的温度偏离引起的，反应器的温度偏离始于3号反应器的4床，并通过下一催化剂床5床扩展，5床中产生的过量的热量使反应器出口管的温度升高。该温度偏离没有得到控制，这是因为2段3号反应器没有遵守操作程序的规定，“反应器温度超过426.7℃时泄压停车”。
温度偏离始于3号反应器4床中的一个热点，该热点极有可能是由于催化剂床层内的流动和热量分布不均造成的，调查人员不能够确定分布不均的具体原因。当反应器内部的某些温度读数达到426.7℃时，操作人员没有启动反应器的紧急泄压系统，是因为操作人员对实际上是否发生了温度偏离感觉混乱，他们的混乱是由各种因素造成的，包括温度读数的波动、补充到2段氢气流的非连续性、氢纯度分析的误导性，以及缺乏在首次高温出现后附加的高温发声报警器。为了证实反应器的温度，操作人员派一名操作工到位于反应器下方的现场仪表盘读取数值，无线报话器的故障妨碍了将这些数据传达给控制室，甚至在控制室内的操作工注意到3号反应器进口温度超过426.7℃后，仍未启动泄压紧急系统，而是开始采取措施冷却反应器，增加冷却氢气流量，降低来自平衡炉的热量输入。
最后，调查人员确认下述事故根本原因和影响因素：
1．雇员以安全方式操作反应器的力度不足
在出现温度偏离时，没有按规定要求使用紧急泄压系统，管理层没有采取有效的纠正措施以确保这些紧急程序得到遵循。这样的操作环境致使操作工冒险操作，不顾严重的危险操作条件继续生产。反应器的温度极限没有得到一致的表述，操作工未能总是将温度保持在其极限之内，管理层没有认识到或指出可接受的操作目标和危险之间的冲突。过去使用泄压系统的负面后果可能导致操作工在规定时不愿执行泄压操作。
2．在设计和运行反应器的温度监控系统过程中没有很好考虑人的因素
操作人员使用3种不同的操作系统获取温度数据。不是所有的温度数据可以立即得到，这使得操作人员不能迅速做出关键的决策。尽管不是设计意图，然而最关键的监测点（最高温度）却正好位于反应器之下，而且无法从控制室得到数据。对于外部仪表盘装置没有实施变更管理，数据记录仪上的报警系统在一段时间内仅允许接受一次报警，而且紧急报警和运行报警之间没有区分。操作员靠手动调节温度控制系统控制温度，这使得加氢裂解反应器更加难以操作。氢纯度分析数据在实际分析时间7min后才能提供给操作人员，因此误导操作人员。
3．监督管理不力
这方面存在明显的严重缺陷，例如，工艺单元操作人员在本次以及以前发生的温度偏离事件中没有遵循规定的紧急程序。出现问题时常常不通知管理层，而且违反紧急程序的行为被管理层所认可。操作人员缺乏全面培训以及与认识氢裂解单元操作有关的知识。对于改变催化剂所需的机械变更或操作变更没有实施变更管理计划。
4．运行准备和维护工作不充分
控制室内的温度监控器（数据记录仪）不可靠，有时不能使用，而反应器的绝大部分温度数据是靠这些仪器记录的。在事故发生前，操作人员会不顾数据记录仪的故障继续运行反应器。在反应器某一点的温度超过正常值10℃的情况下，数据记录仪无法指示以便测量更高的温度而报警。由于将现场仪表盘的数据传达给控制室的无线通信器在事故期间不起作用，该单元的冷却阀一直泄漏。紧急泄压系统没有得到过测试以保证其使用的可靠性，操作人员就是在这种条件下运行该单元的。
5．操作人员的培训不够
培训教材过时，单元操作的培训仅局限于工作任务上，且没有形成文件。未制订单元更新培训计划。操作人员在温度仪表方面接受的培训是不充分的，也不理解数据记录仪上的零缺省值可能意味着极高温度，也不理解补充氢流量的降低是发生极高温度偏离的征兆。缺乏异常操作情形的培训以及处理紧急程序的能力。
6．操作程序过时且不完善
操作程序散见于各种文件当中，而且设备和工艺发生变化后操作程序也没有得到更新。从几次事故中得出的事故教训没有结合进操作程序之中。许多操作没有制订操作程序，例如，从反应器下的现场仪表中获取温度数据的活动。操作程序中催化剂床运行温度的极限存在问题。
7．工艺危险分析存在错误
工艺危险分析没有指出所有的危险因素和操作缺陷，没有反映工艺过程中实际使用的设备和仪器所存在的问题，没有恰当地给出以前发生的事故可能造成的灾害性后果，如温度偏离事故。对现场温度仪表盘的安装和使用没有进行过工艺危险分析。
三、同类事故预防措施
EPA，CAL OSHA和BAAQMD的调查人员对这起事故进行调查后给出如下建议，以防类似事故在该厂和其他装置中再次发生。加氢处理装置应根据自己的实际情况认真考虑每条建议，结合实际，加以采纳。
1．管理层不能只考虑成本和生产
管理层必须让雇员了解运行目标和存在的危险。生产装置的管理必须设置安全的可以达到的操作极限。同样地，管理层必须为操作人员提供一个在必要时能有效执行的紧急停车程序。
2．在设计工艺控制仪表时应考虑便于操作
加氢处理反应器的温度控制，应将控制室内所有可以利用的、必要的数据汇总到一起。使用某种备用温度指示系统，以便在仪表发生故障时加氢处理反应器仍可继续安全运行。在设计报警系统时，应允许将关键的紧急报警从其他操作报警中分出来。
3．对操作人员实行适当的监督
监督人员必须保证所有规定的程序得到遵循。监督人员应辨识并指出所有操作危险因素，对发现的问题进行彻底的调查，找出根本原因、采取纠正措施，对与运行事故有关的设备和工作行为应由工厂管理层提出整改措施。
4．保持设备的完好性
设备如有问题应停止运行，加氢处理操作尤其需要可靠的温度监控装置和紧急停车装置。设备应定期检测，应急技能应定期训练。在设备安装或大修后，在运行期间，应提供维护和仪表支持。
5．加强对操作人员的培训
管理层必须确保操作人员在工艺单元操作和化学知识方面接受定期培训。对于加氢裂解器，培训内容应包括反应动力学和发生温度偏移的原因及控制措施。操作人员应在工艺仪表的限制方面，以及如何处理仪表故障方面受到培训。企业应确保操作人员在如何及何时使用紧急停车装置方面接受培训。
6．制定操作程序
该炼油厂的管理层必须为加氢裂解操作的所有阶段制定操作程序，操作程序中应包括操作极限和偏离操作极限的后果。操作程序应得到定期审查和更新，以反映设备、工艺化学和操作的变更。如果所提建议恰当，操作程序还应根据工艺危险分析和事故调查结果得出的建议及时进行更新。
7．进行工艺危险分析
工艺危险分析应基于实际存在的设备和操作条件。分析中应包括关键操作系统，如温度监控或紧急操作系统的故障。对于设备或工艺的所有变更情况，应进行变更管理审查，必要时还应进行相应的安全评价。
