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埃克森美孚公司Torrance煉油廠靜電除塵器爆炸事故

1. 事故簡介

      2015218日,星期三,位于美國加利福尼亞州的埃克森美孚公司Torrance煉油廠的靜電除塵器發生爆炸事故。事故發生時,埃克森美孚公司正在試圖隔離設備進行維護作業,維護活動的準備工作導致出現壓力偏離,造成油氣通過工藝流程回流進入靜電除塵器,并在靜電除塵器內點燃,發生爆炸。事故中涉及的靜電除塵器是流化催化裂化裝置(FluidCatalytic Cracking UnitFCC)中的一個污染物控制設備,使用帶電板除去再生器煙氣中催化劑顆粒,以滿足再生器煙氣排入大氣的環境要求。帶電板能夠產生火花,形成了潛在的點火源。


2. 工藝描述

       2015218Torrance煉油廠爆炸事故發生在煉油廠FCC裝置,如圖1所示,該裝置在熱和催化劑的作用下使高沸點的重質油分子發生裂化反應,轉變為較低沸點的裂化氣、汽油和柴油等,主要產品是汽油。

       裝置內靜電除塵器爆炸前的一系列事件涉及了FCC裝置的大部分設備。為了滿足環境法規要求,再生器煙氣排入大氣前需經靜電除塵器除去催化劑顆粒。

1FCC裝置工藝流程簡圖


1)催化劑循環

      在正常運行情況下,催化劑是以微小球形顆粒的形式在反應器和再生器之間循環,在不改變自身性質的條件下提高化學反應速率。催化劑通常是經流化的,意味著固態催化劑顆粒被夾帶在烴類蒸氣、水蒸汽或空氣中,運動行為類似液體。催化劑一方面促進裂化反應,同時將再生器的熱量傳遞給進入反應器提升管的重質烴供料。

2)分餾塔

      裂解的油氣從反應器頂部出來,進入分餾塔。進入分餾塔的過熱油氣溫度高于其沸點,在正常運行情況下不需要額外熱量。通過分餾塔上的幾個泵循環將熱量帶走,使氣體溫度降低液化,實現分離。在這些泵循環過程中,換熱器將熱量傳遞給煉油廠其他工藝物料,降低返回分餾塔的物料溫度。分餾塔將反應器過來的產品分離成輕質烴、重石腦油(經進一步處理生產汽油)、輕循環油和油漿。

3)再生器煙氣

      從再生器頂部出來的氣體成分是燃燒產品氣和催化劑顆粒。煙氣進入氣體/催化劑分離器,從燃燒產品氣中除去大部分的催化劑粉塵顆粒。煙氣中仍然含有少量的催化劑粉塵,進入膨脹節,氣體膨脹做功驅動主風機。煙氣熱量在一氧化碳鍋爐中除去(該一氧化碳鍋爐實質上是作為換熱器使用,采用高溫的再生器燃燒產品氣產生蒸汽,供煉油廠使用。該套催化裂化裝置最初設計時,一氧化碳鍋爐用于燃燒從再生器過來的一氧化碳,但是該工藝經過改造后,所有的一氧化碳均在再生器內燒掉),然后進入靜電除塵器。

4)油氣泄漏至空氣部分

      本文把FCC裝置分為兩部分:“油氣部分”和“空氣部分”,如圖1所示。油氣部分包括反應器和分餾塔,空氣部分包括再生器及連接至靜電除塵器的再生器下游管線和設備。待生催化劑滑閥和再生催化劑滑閥用于防止空氣和油氣的意外混合,避免造成爆炸危險。事故當天,FCC裝置處于安全停車運行模式(一種備用操作模式),這兩個滑閥通過在閥門上部維持一定量的催化劑,形成一個“塞子”,以阻止反應器工藝蒸汽進入再生器或再生器工藝蒸汽進入反應器,從而實現空氣部分和油氣部分的互相隔離。

事故發生當天,待生催化劑滑閥沒有保持催化劑塞子現象,導致反應器的油氣進入FCC裝置空氣部分的再生器,而在裝置安全停車模式下,再生器不具備足夠高的溫度使油氣燃燒。結果,可燃油氣最終進入靜電除塵器,與一氧化碳鍋爐風扇吹入靜電除塵器的空氣混合。靜電除塵器內部的火花引燃可燃混合物,發生爆炸。


3.靜電除塵器爆炸事故發生過程

3.1 事故發生前

3.1.1 膨脹節問題

       當FCC裝置空氣部分的膨脹節開始出現震動問題時,是靜電除塵器爆炸事故發展的初始階段。流經膨脹節的氣體中含有少量的催化劑顆粒,隨著長時間的運行,可能在膨脹節葉片上積聚,如圖2所示。葉片上催化劑顆粒的不均勻分布導致膨脹節過度震動,對膨脹節造成嚴重損壞。Torrance煉油廠儀表系統監控到膨脹節的震動,當震動增強到一定程度時,操作人員會從膨脹節葉片上清理積累的催化劑。

2:膨脹節葉片上積聚的催化劑顆粒


       2015211日,星期三上午,FCC裝置的膨脹節震動加劇,212日工作人員清理了膨脹節葉片,暫時減輕了膨脹節震動現象。215日,膨脹節又開始劇烈震動。

3.1.2 2015216日,星期一

1)膨脹節劇烈震動并安全停車

      2015216日,星期一上午,作業人員再次清理了膨脹節葉片,但是這一次并沒有減輕震動。煉油廠人員決定在一次計劃的裝置負荷提升(在這種情況下通過膨脹節的流量增加會減輕震動)后進一步評估膨脹節震動問題。然而,當通過膨脹節的流量增加時反而使震動問題更加嚴重。下午12:50,震動達到上限,裝置控制系統自動開始緊急關斷,將裝置轉入安全停車模式,如圖3所示,過程中會發生如下變化:

  • 待生和再生催化劑閥門關閉;

  • 向反應器提升管的油氣供料停止;

  • 主風機和膨脹節關閉;

  • 向反應器提升管注蒸汽的閥門打開。

分餾塔上的泵循環繼續運轉,油氣停留在分餾塔內。另外,靜電除塵器保持帶電狀態。

3FCC裝置安全停車模式

 

為了防止在安全停車模式發生爆炸,埃克森美孚公司依靠2個保護層隔離油氣,防止裝置油氣部分的可燃油氣與裝置空氣部分的空氣混合。保護層包括:

  • 在每一個關閉的滑閥上部積聚一定料位的催化劑,實現物理隔離;

  • 向反應器通入充足的蒸汽,在反應器內部形成高壓(高于分餾塔壓力),防止分餾塔油氣回流至反應器。

在該起事故中,上述2個保護層均發生了失效,導致分餾塔內的油氣進入了FCC裝置的空氣部分。

2)無法保持反應器催化劑料位

       2015216日,當FCC裝置自動轉入安全停車模式時,控制系統將兩個滑閥設置為關閉狀態。但是,由于待生催化劑滑閥經過6年多的運行已被嚴重侵蝕,不能有效密封。結果,當FCC裝置進入安全停車模式并且待生催化劑滑閥關閉后幾分鐘內,反應器內的催化劑顆粒通過被侵蝕的待生催化劑滑閥泄漏,進入再生器內,因此導致不能維持反應器內催化劑保護料位,反應器和再生器之間的隔離失效。

3)試圖重啟膨脹節

      在FCC裝置處于安全停車模式下,操作人員試圖重啟膨脹節,以使裝置重新開始運行。經過四次嘗試均沒有成功重啟,煉油廠人員計劃制定維修膨脹節的策略。操作人員估計膨脹節無法重啟,是因為催化劑已在膨脹節葉片和膨脹節套之間積聚,影響葉片旋轉。根據埃克森美孚公司管理層指示,操作人員開始把膨脹節從流程中隔離,并對膨脹節內部進行目視檢查。但是,如果采用埃克森美孚公司安全操作程序要求的常規安全隔離方法,不能實現膨脹節隔離。

3.1.3 2015217日,星期二

       2015217日,星期二,煉油廠維保人員、設備可靠性工程師、操作主管和業務主管開會討論了2012年發生的一起類似的膨脹節運行中斷案例,當時重啟失敗后,在裝置處于安全停車模式下進入膨脹節并檢查了其內部情況。針對那次膨脹節進入操作,Torrance煉油廠制定了一個“偏離方案”,經管理層批準允許違背煉油廠設備隔離要求進行操作。埃克森美孚公司工程師經過制定、分析,并批準了該膨脹節隔離方案。

     因為那次“偏離方案”應用成功了,埃克森美孚公司決定再次使用相同的2012年“偏離方案”,隔離膨脹節進行目視檢查。

      2015217日,星期二下午,操作人員根據“偏離方案”要求開始進行膨脹節隔離操作,隔離要求包括在膨脹節出口的法蘭處安裝盲板。工作人員首先打開膨脹節出口處的法蘭,以便安裝盲板。

3.2 事故發生

      2015218日,星期三上午,埃克森美孚公司維保人員準備接近打開的法蘭安裝盲板,但是,由于當時蒸汽正從打開的法蘭處泄漏出來,考慮到安全問題,他們沒有安裝盲板,如圖4所示。蒸汽從法蘭處泄漏出來,說明待生催化劑滑閥沒有實現完全密封,而且催化劑保護層已消失。盡管已經知道待生催化劑滑閥出現泄漏,埃克森美孚公司管理層仍然決定在裝置安全停車模式下繼續隔離膨脹節。

4:膨脹節出口法蘭蒸汽泄漏


      由于關閉的待生催化劑滑閥上部不存在催化劑料位,反應器蒸汽壓力成為防止分餾器油氣進入裝置空氣部分的唯一保護。埃克森美孚公司首先通過調整提升管蒸汽,以調整進入反應器的蒸汽流量,同時汽提蒸汽繼續進反應器。“偏離方案”要求在膨脹節進入操作中,反應器蒸汽流量不應低于907kg/h。事故當天,在已知反應器蒸汽正通過待生催化劑滑閥泄漏的情況下,埃克森美孚公司沒有評估該最小蒸汽流量是否足夠防止油氣進入再生器。

根據要求的反應器蒸汽最小流量907kg/h,操作監督指示中控降低通過提升管的蒸汽流量,試圖減少膨脹節出口法蘭處泄漏的蒸汽量,以使人員可以安全地靠近法蘭。上午7:16,通過提升管的蒸汽流量已從約9072kg/h降低至約3402kg/h。然而,當時操作人員并不知道此時反應器壓力已太低,不足以阻止油氣從分餾塔回流至反應器。分餾塔內的油氣回流進入反應器,并通過泄漏的待生催化劑滑閥進入裝置的空氣部分,如圖5所示。

5:油氣泄漏至靜電除塵器


      上午約8:07FCC裝置區域的一名維修監督攜帶的硫化氫監測儀出現報警,報警還說明某個位置發生了油氣泄漏。然而,煉油廠人員繼續在膨脹節附近作業。上午約8:40,膨脹節出口法蘭周圍的多個工作人員攜帶的硫化氫監測儀均出現報警,說明油氣正從膨脹節法蘭處泄漏。此時,工作人員開始從FCC裝置區域疏散人員。

操作人員將進入反應器提升管的蒸汽流量提升至15876kg/h,但是已經太晚了。油氣已經進入了FCC裝置的空氣部分,并流向靜電除塵器。油氣很快到達靜電除塵器,并與從一氧化碳鍋爐風扇通入靜電除塵器的空氣混合。上午8:48,靜電除塵器內部的可燃物料混合物被點燃,并引發爆炸。

3.3 事故后果

       爆炸造成靜電除塵器嚴重損壞(如圖6所示),爆炸產生的碎片擊中靜電除塵器附近的設備,造成兩起小型火災和多處可燃液體泄漏。爆炸碎片還擊穿了一個停用的換熱器。在附近區域作業的4名承包商人員因為在撤離過程中受傷需要急救。碎片掉落到一處操作人員經常使用的建筑上,幸好當時沒有人員使用。另外,據報告稱,催化劑粉塵擴散到煉油廠區域以外的附近社區。

6:爆炸造成靜電除塵器嚴重損壞


4. 靜電除塵器爆炸事故分析

4.1 缺少安全停車程序和可驗證的操作參數

      OSHA過程安全法規要求,化學處理設施應針對每一個操作階段建立相應的操作程序,包括臨時操作(例如安全停車),詳細說明安全操作限值、偏差后果和修正或避免偏差的步驟。埃克森美孚公司制定了關于進入安全停車模式以及從安全停車模式重新轉入正常操作模式的的操作程序,但是沒有制定程序詳細說明如何在安全停車模式下安全地操作FCC裝置。盡管此次事故的發生還有一些安全管理系統方面的原因,一套可靠的操作程序(明確了安全操作限值和需要緊急關斷的條件)的建立和執行本來也可以阻止事故的發生。

此次事故中,埃克森美孚公司依靠2個保護防止分餾塔內的油氣進入FCC裝置阻止的空氣部分:(1)通過向反應器通入蒸汽,使反應器壓力高于分餾塔壓力;(2)關閉狀態的待生催化劑滑閥上部形成的催化劑屏障。但是,埃克森美孚公司根據間接的操作參數維持這2個保護層的有效性。表1為安全停車模式下的2個保護層和埃克森美孚公司用于監控該保護層的間接操作參數以及埃克森美孚公司可以采取的直接操作參數。

1  埃克森美孚公司用于監控保護層的操作參數與其他可用的操作參數對比

安全停車模式下的保護層

埃克森美孚公司用于監控保護層的間接操作參數

可以驗證保護層可用性的直接操作參數舉例

處于關閉狀態的待生催化劑滑閥上部積聚的催化劑

待生催化劑滑閥閥位(“偏離方案”要求待生催化劑滑閥應處于關閉位置)

處于關閉狀態的待生催化劑滑閥上部的催化劑料位(例如使用差壓測量或料位顯示)

反應器壓力高于分餾塔壓力

反應器蒸汽流量(“偏離方案”要求蒸汽流量最低為907kg/h

反應器與分餾塔之間的差壓測量,確保反應器壓力高于分餾塔壓力

 

4.2  2012年的“偏離方案

      2012年,Torrance煉油廠發生了一起類似的膨脹節停車事件,由于電力中斷FCC裝置進入安全停車模式。操作人員試圖重啟膨脹節,沒有成功。當時,埃克森美孚公司相信是積聚的催化劑阻礙了膨脹節葉片旋轉。為了驗證這個問題,煉油廠人員計劃進入膨脹節進行檢查。

      為了確保進入工藝設備(例如膨脹節)的安全,通常需要盲死與設備相連的工藝管線。但是,根據目前配置情況,膨脹節入口管線無法被盲死,而盲死膨脹節入口需要拆除一段連接短管。埃克森美孚公司認為,拆除膨脹節入口連接短管風險更大,而通過單個切斷閥+排凝代替盲板的方式風險較小。

在這種情況下,需要進入受限空間時使用單個切斷閥+排凝的方式隔離設備是符合埃克森美孚公司安全規定的。作業前,埃克森美孚公司通過建立并分析“偏離方案”的安全問題,允許了違背安全規定進行作業。因此,埃克森美孚公司制定了2012“偏離方案”,開展膨脹節進入作業。根據2012“偏離方案”,裝置配置情況如下(如圖7所示):

  • 膨脹節入口單個切斷閥+排凝;

  • 膨脹節出口安裝盲板;

  • 待生催化劑滑閥和再生催化劑滑閥處于關閉位置;

  • 向反應器通蒸汽,要求最小流量為907kg/h

裝置處于安全停車模式,同時靜電除塵器處于帶電狀態。

72012“偏離方案”


      20152月,膨脹節自動停車,埃克森美孚公司煉油廠管理層計劃進入膨脹節檢查不能重啟的原因。埃克森美孚公司管理層決定再次使用2012“偏離方案”,進行受限空間進入作業。但是,2015年,埃克森美孚公司沒有進行正式會議或討論2012“偏離方案”的適用性和有效性。1FCC裝置經理分別向5名管理層人員匯報2012“偏離方案”,征求意見。沒有人考慮到FCC裝置的情況是否和2012年一樣,沒有人針對2012年的安全保護是否滿足2015年操作要求進行安全分析。事實上,2012年工程師討論的保護層(蒸汽+催化劑屏障)對2015年的膨脹節進入作業是不足夠的。

4.3待生催化劑滑閥失效

      待生催化劑滑閥是一個用于控制反應器至再生器的催化劑流量的控制閥。在正常操作情況下,待生催化劑滑閥內部的閥盤處于部分打開狀態(如圖8所示),調整至再生器的催化劑流量。粗糙的催化劑連續流過部分打開的閥門時,會對閥門的閥盤和密封面造成侵蝕。

8:待生催化劑滑閥


       事故后,CSB調查組對待生催化劑滑閥的內部構件進行了檢查,發現閥門內部已被嚴重侵蝕,導致閥門不能有效密封。經過長達6年的運行,被侵蝕面積達到約103cm2,為催化劑通過閥門泄漏提供了通道(即使當閥門處于完全關閉位置時)。事故當天,閥門侵蝕導致的密封失效,導致處于關閉狀態的待生催化劑滑閥沒有建立必要的催化劑屏障。

       從該起事故可以看出,在安全停車模式下,一個待生催化劑滑閥可能不足以實現可靠密封并建立催化劑屏障。CSB調查組了解到,一些FCC裝置在反應器和再生器之間設置了連續2個待生催化劑滑閥,只有當裝置進入安全停車模式時才操作第二個待生催化劑滑閥,實現切斷功能,從而建立催化劑屏障。這種設計可能降低依靠一個被侵蝕的待生催化劑滑閥建立催化劑屏障的潛在可能性。

4.4 蒸汽屏障失效

      在安全停車模式下,蒸汽是FCC裝置油氣部分和空氣部分之間的第二個屏障,用于為反應器充壓,保持反應器壓力高于分餾塔壓力。

       2015218日上午,打開的膨脹節法蘭出現蒸汽泄漏,埃克森美孚公司管理層指示中控人員降低蒸汽流量,試圖減少膨脹節出口法蘭處泄漏的蒸汽量,以使維保人員能夠安全地安裝盲板。中控人員把蒸汽流量降低至約3402kg/h,符合2012“偏離方案”的要求(最小蒸汽流量為907kg/h),但是此時反應器壓力已低于分餾塔壓力,降低的反應器壓力已不能阻止分餾塔油氣進入反應器,油氣隨后進入再生器和燃料氣系統。

      事故當天,盡管埃克森美孚公司知道催化劑屏障已經失效,蒸汽成為阻止油氣和空氣混合的唯一屏障,沒有人進行相關分析去確定2012“偏離方案”規定的最小蒸汽流量907kg/h是否足夠。如果埃克森美孚公司進行了保護層分析,他們就可能知道需要提高允許的最小蒸汽流量,或者決定在膨脹節維護作業能夠安全進行之前關停FCC裝置。

4.5 換熱器管程泄漏

      事故當天,在提升管蒸汽流量降低至3402kg/h的情況下,分餾塔壓力高于正常操作壓力,造成油氣進入反應器。此次事故中,分餾塔操作壓力約0.06MPa,約是2012年安全停車時分餾塔壓力的兩倍。

      由于分餾塔油漿泵循環上的換熱器(經過長時間運轉)發生石腦油泄漏并進入油漿中,高溫油漿使揮發性高的石腦油蒸發,造成分餾塔壓力升高,如圖9所示。

9:換熱器管程泄漏


       埃克森美孚公司人員之前認識到換熱器管程可能出現腐蝕/侵蝕問題,導致石腦油泄漏進入油漿中,但是他們認為這種工況的泄漏只會造成較小的經濟損失,沒有識別出會在安全停車時造成負面的安全后果。在常規的風險分析中,這種特定的分餾塔超壓工況很難識別出來。

4.6 FCC保持安全停車模式,并未被關停

       從膨脹節震動導致FCC裝置進入安全停車模式,到兩天后發生爆炸,FCC裝置均處于帶電狀態,而且油氣繼續在裝置內循環。當埃克森美孚公司人員發現待生催化劑滑閥泄漏和催化劑屏障失效,他們選擇保持裝置處于安全停車模式,并繼續執行膨脹節進入作業。當煉油廠人員看見打開的法蘭發生蒸汽泄漏,裝置仍處于安全停車模式,他們選擇降低蒸汽流量以控制工作人員的暴露風險。安全停車模式下,靜電除塵器保持帶電狀態。

      CSB調查組認為,當發現待生催化劑滑閥沒有建立催化劑屏障時,埃克森美孚公司選擇繼續以安全停車模式運行的原因主要有以下四點:

  • FCC裝置從安全停車模式開車比從完全關停模式開車更快捷,意味著可以更早開始生產;

  • 埃克森美孚公司認為FCC裝置的完全關停是非常規、非穩定狀態操作,會對煉油廠人員造成更大風險;

  • 當埃克森美孚公司人員意識到待生催化劑滑閥保護失效后,沒有進行分析識別依靠單獨蒸汽保護的安全后果;

  • 埃克森美孚公司的安全停車程序沒有要求:如果關鍵的安全保護(例如關閉的待生催化劑滑閥上部的催化劑料位)失效時應關停裝置。

CSB調查組認為,埃克森美孚公司人員可能沒有重視待生催化劑滑閥保護失效對裝置整體安全的影響,主要關注點集中在如何修復膨脹節并重啟裝置。

4.7 工藝設備打開操作不符合煉油廠標準

      埃克森美孚公司需要在裝置處于安全停車模式下對膨脹節進行維護作業,但是膨脹節周圍的管線在設計上不能實現膨脹節的安全隔離。但是,埃克森美孚公司管理層選擇了采用不可靠的、不安全的隔離方法。

事故當天,埃克森美孚公司人員打開了膨脹節出口法蘭,目的是安裝盲板將膨脹節與工藝隔離,以便進行受限空間進入作業。埃克森美孚公司掛牌上鎖程序要求安裝盲板前應采用“雙切斷閥+排凝”的方式隔離設備,但是也允許采用“單切斷閥+排凝”的方式(如果是唯一選擇)。

       連接至膨脹節出口法蘭的管線的設計不能實現“雙切斷閥+排凝”。如圖10所示的旁通閥不能用于隔離膨脹節,因為閥內部設計了一個孔,用于超壓保護目的。因此,埃克森美孚公司只能采用“單切斷閥+排凝”的方式隔離膨脹節。唯一可用的隔離膨脹節出口的閥是待生催化劑滑閥和再生催化劑滑閥。但是,這兩個閥是用于催化劑節流的控制閥。埃克森美孚公司不把控制閥作為可以用于隔離設備的能量隔離設備,控制閥通常不應作為切斷閥使用,因為流體流過部分打開的閥門時會對閥門造成損壞,影響其密封完整性。如果埃克森美孚公司管理層遵守掛牌上鎖程序,他們就不會使用待生催化劑滑閥和再生催化劑滑閥去隔離膨脹節,膨脹節出口法蘭也就不會在裝置安全停車模式下被打開。此次事故中,打開膨脹節出口法蘭導致了降低反應器蒸汽流量的決策,進而導致靜電除塵器爆炸。

10:膨脹節出口隔離方案


4.8 油氣進入燃料氣系統時靜電除塵器處于帶電狀態

      靜電除塵器正常操作情況下會產生火花,所以埃克森美孚公司要求當可燃氣體混合物可能進入靜電除塵器時,靜電除塵器應被關停。但是,事故當天,當油氣進入帶電的靜電除塵器時,靜電除塵器沒有被關停。結果,靜電除塵器內的火花點燃了可燃混合物,導致爆炸。

       2009年,Torrance煉油廠為FCC裝置安裝了一臺新靜電除塵器,以滿足新的環境法規要求。煉油廠委托一個工程服務公司設計并建造新靜電除塵器。200611月,該工程服務公司對設計進行了PHA(工藝危害分析),識別出可燃蒸汽可能進入靜電除塵器,并導致火災或爆炸。但是,2006年的PHA沒有識別出可能造成可燃蒸汽進入靜電除塵器的特定場景。埃克森美孚公司通過在燃料氣系統安裝一氧化碳分析儀監測進入靜電除塵器的可燃氣體,關閉了建議項。當FCC裝置內油氣不完全燃燒時可能產生一氧化碳。

      埃克森美孚公司選擇安裝一氧化碳分析儀監測可燃蒸汽,因為他們認為燃料氣系統內的任何烴類蒸汽都會伴有一氧化碳,他們相信FCC裝置內的油氣不完全燃性,從而生成一氧化碳。2006年、2009年和2014年的PHA均沒有考慮裝置處于安全停車模式時(這種情況下熱量不足以引起燃燒反應產生一氧化碳)油氣進入燃料氣管線的場景。

     事故當天,裝置處于安全停車模式,油氣進入燃料氣系統,且油氣中不含一氧化碳。由于沒有監測油氣的分析儀,沒有監測到可燃環境。結果,帶電的靜電除塵器引燃油氣,并導致爆炸。Torrance煉油廠把安全停車模式下的靜電除塵器設計成帶電狀態,是為了符合環境法規(要求從排入大氣的氣體中除去催化劑粉末)。


5.事故啟示

1)識別并確定裝置所有操作模式下的安全操作限值和能夠驗證工藝運行狀態的測量工藝條件和參數,是非常必要的。如果一套裝置依靠只能間接提供關鍵工藝參數的操作參數,則可能導致不能識別出工藝是否處于不安全狀態。

2)當需要執行一個與現有程序不符合的偏差操作時,公司應進行變更管理審查,以驗證、批準技術基礎、執行時間,并識別任何新的風險和相關風險控制措施。如果該程序偏離方案計劃保存以備將來使用,在執行該程序偏離方案之前,公司應對潛在的工藝條件、活動和技術假設等是否有效進行驗證。

3)應重視安排并執行安全關鍵設備的維保工作,確保設備能夠有效執行其安全關鍵功能。

4)進行工藝危害分析時,應考慮裝置所有的操作模式(包括非常規的操作模式,例如裝置備用)。當進行正常、連續操作模式的工藝危害分析時,可能會忽視非常規操作模式下的事故場景。

5)企業應針對裝置的所有操作模式(包括裝置備用)制定相應的操作程序,詳細地確定安全操作限值、偏離限值的后果以及工藝條件超過安全操作限值時應采取的行動。

6)當需要對現有程序作出改變時,應執行可靠的變更管理審查。與PHA相似,執行變更管理審查需要跨專業的團隊,包括不同領域的專家,協助辨識程序變更可能帶來的風險。

7)流體通過處于部分打開狀態的控制閥時會對閥門造成損壞,影響其密封完整性,所以,控制閥通常不應作為切斷閥使用。

8)不含一氧化碳的未燃燒的油氣可能進入FCC裝置的靜電除塵器。煉油廠應對其FCC裝置進行評估,確定是否存在足夠的安全保護預防靜電除塵器油氣爆炸事故。


6. 總結

     Torrance煉油廠靜電除塵器爆炸事故是可以避免的。埃克森美孚公司Torrance煉油廠工藝安全管理方面存在的漏洞導致FCC裝置油氣回流,在靜電除塵器內著火爆炸。埃克森美孚公司沒有針對安全停車模式制定針對性的操作程序,明確安全操作限值以及需要裝置關斷的工藝條件。另外,埃克森美孚公司沒有充分定義安全停車模式時安全關鍵設備的功能,沒能確保安全關鍵設備執行其安全關鍵功能。埃克森美孚公司也沒有進行充分地風險分析,識別安全停車模式下的安全保護是否足夠。

       CSB調查組根據對2015218日靜電除塵器爆炸事故的分析,識別出Torrance煉油廠FCC裝置的安全設計缺陷。再生器和靜電除塵器之間的管線和設備沒有安裝監測油氣(不含一氧化碳)的儀表設備。由于油氣監測儀表的溫度限制,這一點可能是行業內廣泛存在的一個問題。另外,待生催化劑滑閥不能有效隔離FCC裝置的油氣部分和空氣部分。在安全停車模式下,埃克森美孚公司依靠該待生催化劑滑閥作為具有安全關鍵作用的隔離閥使用,但是待生催化劑滑閥設計上是一個控制閥,不能完全密封。其他煉油廠可能也以這種方式使用待生催化劑滑閥,這是超過其設計意圖的。CSB調查組呼吁各煉油廠應從此次事故中學習經驗,防止類似事故發生。