事故背景：

7月19日17時(shí)45分，河南省三門峽市河南能源化工集團(tuán)義馬氣化廠空氣分離車間發(fā)生爆炸事故。當(dāng)?shù)毓俜酵▓?bào)稱，截至7月21日17時(shí)45分，爆炸已導(dǎo)致15人死亡，多人受傷。

工廠背景：

義馬氣化廠為河南能源化工集團(tuán)煤氣化公司下屬的化工生產(chǎn)企業(yè)，總占地面積1300畝，員工總?cè)藬?shù)1220人，總投資55億元。目前企業(yè)擁有產(chǎn)品產(chǎn)能為年產(chǎn)2.3億Nm³天然氣、24萬噸甲醇、20萬噸二甲醚、12萬噸合成氨、20萬醋酸、20萬噸硝酸銨以及9萬噸副產(chǎn)品(雜環(huán)烴1#、雜環(huán)烴2#、粗酚、輕粗苯、液氧、液氬、硫磺、硫酸銨等。

原因探討：

在發(fā)生大的事故之后，我們往往會(huì)很直觀的首先就從工廠的管理現(xiàn)狀上去尋找原因，將事故發(fā)生的原因歸咎于人員不負(fù)責(zé)，管理混亂，不遵守法規(guī)，風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)缺失等。于是便讓大家產(chǎn)生一種誤解，即只有管理混亂，人員不負(fù)責(zé)的企業(yè)才會(huì)發(fā)生事故，或者只要管理體系好了事故便不會(huì)發(fā)生了。但事故原因真的只有管理體系的缺陷嗎？如果管理體系完備的企業(yè)發(fā)生事故的原因又是什么呢？

首先我們來看義馬氣化廠的安全績效、管理體系和與之所得到的認(rèn)可：

公司連續(xù)安全運(yùn)行3400天，有70多名注冊安全工程師；

擁有自己的安全文化和管理體系，包括利用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺(tái)、SIS系統(tǒng)、HAZOP分析等，企業(yè)可以在過程管理中按照要求進(jìn)行執(zhí)行；

首批通過國家安監(jiān)總局安全一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)收工作；

事發(fā)前十天的7月9日，義馬氣化廠獲評(píng)河南省2019年首批“安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)隱患雙重預(yù)防體系建設(shè)省級(jí)標(biāo)桿企業(yè)(單位)”，成為省內(nèi)72家企業(yè)(單位)之一。

7月2日，當(dāng)?shù)嘏e行過“模擬義馬氣化廠液氨罐區(qū)泄漏事故應(yīng)急救援演練”。 三門峽市相關(guān)部門、企業(yè)負(fù)責(zé)人參與了演練全過程。

6月15日，義馬氣化廠圍繞“防風(fēng)險(xiǎn)、除隱患、遏事故”主題，組織開展了首場“安全生產(chǎn)大講堂”活動(dòng)

2018年12月，該廠曾作為三門峽市安全風(fēng)險(xiǎn)隱患雙重預(yù)防體系建設(shè)的先進(jìn)單位被觀摩學(xué)習(xí)。

此前，義馬氣化廠還先后被評(píng)為河南省十佳科技型最具競爭力企業(yè)、河南省節(jié)能減排示范企業(yè)，河南煤氣集團(tuán)也曾被評(píng)為河南省2009年度安全生產(chǎn)先進(jìn)工作單位。

義馬氣化廠負(fù)責(zé)人曾接受媒體采訪時(shí)表示，“我們將續(xù)深入貫徹上級(jí)決策部署，把雙重預(yù)防體系建設(shè)相關(guān)要求與“安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化一級(jí)企業(yè)”“全國安全文化示范企業(yè)”“全國安全管理標(biāo)準(zhǔn)化示范班組”等創(chuàng)建成果進(jìn)行深度融合，與“星級(jí)分廠”“安全之星”“安全標(biāo)兵”“身邊的榜樣”“隱患排查四最工作法”“有感領(lǐng)導(dǎo)”等日常安全活動(dòng)載體有機(jī)結(jié)合，持續(xù)優(yōu)化安全生產(chǎn)工作責(zé)任體系和考核機(jī)制，不斷提升全員工作的主動(dòng)性和積極性，推動(dòng)安全生產(chǎn)工作深入開展。

由此可見，義馬氣化廠對(duì)政府的監(jiān)管要求是重視的，同時(shí)投入了大量的人力物力資源，雙體系建設(shè)程序較為完整，應(yīng)急演練也盡到了相應(yīng)責(zé)任，政府相關(guān)部門、業(yè)內(nèi)專家此前對(duì)義馬氣化廠的管理也投入了大量的精力，并給予了認(rèn)可，我們不能簡單的就得出管理不完善，安全意識(shí)缺失導(dǎo)致事故的發(fā)生的結(jié)論。要充分認(rèn)識(shí)化工安全生產(chǎn)的長期性、復(fù)雜性，要真正理清安全管理與專業(yè)管理的關(guān)系，尤其在化工企業(yè)，面對(duì)復(fù)雜多變的工藝過程、設(shè)備維護(hù)、自動(dòng)化控制等，更需要專業(yè)的管理，僅靠安全監(jiān)管部門的監(jiān)管和企業(yè)安全管理部門的單打獨(dú)斗，把安全管理與專業(yè)管理、人才管理割裂開來，是很難避免惡性事故的發(fā)生的，面對(duì)能量巨大的化工生產(chǎn)，更需要萬眾一心。

筆者認(rèn)為，鑒于空分裝置的特殊性，我們可以從技術(shù)方面去探討，特別是過程安全分析技術(shù)。如果風(fēng)險(xiǎn)分析不到位，或?qū)τ谔囟ɑみ^程缺少技術(shù)專家，導(dǎo)致對(duì)特定危險(xiǎn)的知識(shí)不足，從而導(dǎo)致制定的措施不合理，最終依舊可能發(fā)生事故。

初步分析：

以下是筆者根據(jù)之前同類事故分析，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)做的初步分析，以供借鑒。

截至7月24日下午，本文定稿之前，具體爆炸原因尚未公開，較多說法是液氧液氮溫度升高發(fā)生相變體積增大，壓力容器安全泄放失控導(dǎo)致超壓發(fā)生的爆炸。但從事故后果嚴(yán)重程度來看，事故原因可能不是簡單的物理爆炸，大概率是化學(xué)爆炸，或者是物理爆炸觸發(fā)的化學(xué)爆炸。

物理爆炸即物質(zhì)因體積狀態(tài)或壓力發(fā)生突變而形成的爆炸，非化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致，起因是因過度熱量輸入或者冷量輸入過少，物質(zhì)發(fā)生單相體積膨脹或者相變體積膨脹（液態(tài)變氣態(tài)），或者外部輸入的壓力過大，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)壓力超過設(shè)備的抗壓極限，設(shè)備瞬間破裂，損傷主要是設(shè)備破裂碎塊和高壓氣體沖擊。

化學(xué)爆炸即由化學(xué)變化瞬間產(chǎn)生高溫、高壓而引起的爆炸，其爆炸能量主要來自于化學(xué)反應(yīng)熱，爆炸的強(qiáng)度主要來自于反應(yīng)的快速性，化學(xué)爆炸損害往往數(shù)倍于物理爆炸。

很多人印象中，空分裝置沒有反應(yīng)工段，多是物理分離過程，且壓力容器上設(shè)置有壓力控制調(diào)節(jié)及報(bào)警（BPCS）, 緊急放空聯(lián)鎖（SIS）, 安全閥泄壓（PSV）等多道保護(hù)措施，即使保冷設(shè)施大面積破損導(dǎo)致液空，液氧，液氮受熱汽化膨脹，系統(tǒng)都能應(yīng)對(duì)，除非多道保護(hù)措施同時(shí)失效，才會(huì)導(dǎo)致物理爆炸，一般認(rèn)為空分裝置總體上是比較安全的。

其實(shí)不然，空分裝置同樣存在化學(xué)爆炸危害場景。由于化學(xué)爆炸速度非常快，針對(duì)物理超壓爆炸事故場景設(shè)計(jì)的保護(hù)措施在應(yīng)對(duì)化學(xué)爆炸事故場景時(shí)往往無效。

空分裝置的原料是空氣，主要成分除了氮?dú)猓?8%，v/v）和氧氣（21%，v/v）之外，還有其它微量（ppm級(jí)）雜質(zhì)組分，如H₂O,CO,CO₂,CH₄,NO,CH₄,C₂H₂,C₂H₄,C₂H₆,C₃H₈,C₄H₁₀,C₅H₁₂等（特別是在化工裝置密集的工業(yè)區(qū)，大氣的有機(jī)物含量可能更高），也許你會(huì)有疑問如此低含量的有機(jī)物，即使進(jìn)入系統(tǒng)，也難以達(dá)到產(chǎn)生爆炸的范圍，況且進(jìn)入空分冷箱前還有三氧化鋁和分子篩的前端純化系統(tǒng)（FEP，F(xiàn)ront end purification），可以除去這些雜質(zhì)。但是，F(xiàn)EP不能去除所有的有機(jī)物。

不同物質(zhì)氣液平衡系數(shù)（K）不同，這也是混合物通過精餾分離的基礎(chǔ)。不幸的是絕大部分的有機(jī)物通過空分塔分離，最終大部分富集在富氧側(cè)，并且可能在液氧測以固態(tài)的形式積聚下來，當(dāng)大量烴類尤其是含有不飽和鍵的烴類在液氧中富集，由于微小擾動(dòng)發(fā)生反應(yīng)時(shí)，很可能發(fā)生爆轟級(jí)別的爆炸，導(dǎo)致物理爆炸防護(hù)層失效。更為可怕的是，當(dāng)烴類反應(yīng)發(fā)生，將有可能成為富氧環(huán)境下金屬燃燒爆炸的引燃物！由于主換熱器存在大量鋁材料，可能導(dǎo)致的爆炸當(dāng)量將非常驚人。

類似的爆炸發(fā)生過多次，例如：

1997年撫順乙烯化工有限公司“6000”空分塔爆炸，

1997年馬來西亞殼牌石油公司“80000”空分塔爆炸，

2000年 萍鄉(xiāng)鋼鐵公司制氧廠“1500”空分車間 爆炸

我們可以從1997年撫順的空分爆炸事故報(bào)告獲得一些參考，具體的直接原因還有待物證的理化分析結(jié)果。需要注意的是首先要確認(rèn)爆炸中心點(diǎn)的位置。

1997年5月16日，撫順某化工廠6000m³/h空分塔發(fā)生了爆炸，導(dǎo)致27米高、2m直徑的空分上塔被炸毀；主冷被撕裂成碎片并燃燒、爆炸，其形成的碎片散落在半徑為500m范圍內(nèi)；上塔頂部的純氮塔飛離30m外；爆炸形成的沖擊波使周圍建（構(gòu)）筑物及設(shè)備均以空分塔為中心呈放射狀傾斜、倒塌，并造成周圍（最遠(yuǎn)處達(dá)1500m）建筑物的門窗玻璃被擊碎。

該空分裝置系1988年引進(jìn)，由法國TECNIP承包建設(shè)安裝的生產(chǎn)氧氣、氮?dú)飧?000m³/h的制氧設(shè)備。流程中具有常溫分子篩吸附器，分子篩后設(shè)有CO₂在線分析儀，卻無碳?xì)浠衔镌诰€分析儀，也未開展該項(xiàng)分析。

事故后，法國SNPE國家級(jí)爆炸研究所的專家到現(xiàn)場勘察、計(jì)算，得出以下結(jié)論:

  (1) 原料空氣中，危險(xiǎn)雜質(zhì)的含量嚴(yán)重超限，是該次爆炸事故的根源。由于周圍環(huán)氧乙烷裝置停車排放含有大量乙烯氣C₂H₄，使空分塔吸入的空氣中的危險(xiǎn)雜質(zhì)C₂H₄，顯著超過了極限允許含量，進(jìn)入了空分塔。此外，由于處于低負(fù)荷運(yùn)行，該空分塔浸潤式冷凝再沸器（BAHX）內(nèi)液氧液位過低，導(dǎo)致了在狹窄通道中的“干蒸發(fā)”（進(jìn)入BAHX的C₂H₄在液氧中難揮發(fā)，無法隨氧氣蒸發(fā)帶走，因而在液氧中積聚、濃縮）。幾百克的乙烯足以引燃在液氧中1噸的鋁制設(shè)備（如換熱器翅片、塔填料等），爆炸能量放大了一千多倍。

(2)對(duì)液氧中危險(xiǎn)雜質(zhì)未進(jìn)行在線、離線監(jiān)測，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)有害雜質(zhì)含量超標(biāo)是這次爆炸的又一重要原因。

(3) 未連續(xù)排放液氧，導(dǎo)致C₂H₂和C_mH_n在液氧中積聚、濃縮，析出固體，是這次爆炸的直接原因。

在大氣條件正常時(shí)，連續(xù)排放折合1%氣氧產(chǎn)量的液氧，即可防止C₂H₂及C_mH_n在液氧中積聚、濃縮。當(dāng)大氣被有害雜質(zhì)污染時(shí)，排放的液氧量應(yīng)作相應(yīng)增加，可防止它們在液氧中的積聚、濃縮。而該化工廠不但未增加液氧排放量，而且連正常的液氧排放也未進(jìn)行，這就使C₂H₂和C_mH_n在液氧中積聚、濃縮，進(jìn)而析出固體C₂H₂和C_mH_n，導(dǎo)致空分塔爆炸。

義馬空分爆炸事故，目前還不能對(duì)事故原因輕易下結(jié)論，還有其他可能的原因，如氧氣管道內(nèi)油污導(dǎo)致的爆炸等技術(shù)原因。

化工行業(yè)由于技術(shù)原因所造成的事故并不少見，諸如：2017年8月17日18時(shí)40分許，中石油大連石化公司重油催化裂化車間原料泵密封失效引發(fā)火災(zāi)的事故，原因?yàn)楸玫倪x型不對(duì)；2018年12月18日10時(shí)35分許，如皋市眾昌化工有限公司發(fā)生一起氟化氫中毒事故，造成3人死亡。經(jīng)初步調(diào)查，該事故是由于液氮深冷導(dǎo)致化工裝置材質(zhì)冷脆，加之超壓造成設(shè)備爆裂，設(shè)備內(nèi)的氮?dú)庖约胺瘹湫孤瘹湓斐涩F(xiàn)場作業(yè)人員3人中毒死亡。

在HAZOP的提出人Kleze提出的著名的風(fēng)險(xiǎn)控制三角形中，一條邊是“分析和理解風(fēng)險(xiǎn)”，一條邊是“運(yùn)營管理體系”，最后一條是“從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)”。這三條邊缺一不可，共同作用才能提升風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)。細(xì)化到過程安全管理中：分析和理解風(fēng)險(xiǎn)更多的依靠專業(yè)的工具，方法和人員；運(yùn)營管理體系靠系統(tǒng)化的管理；從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)依靠專業(yè)的事故調(diào)查，分享；有效的審核和檢查。

過程安全事故的發(fā)生，總是有其相應(yīng)的直接原因與根本原因。除了管理完善之外，我們可以從以下幾個(gè)方向進(jìn)行探討，從本質(zhì)安全上消除事故源頭，或者采取措施降低事故發(fā)生的后果及頻率。

（1）   本質(zhì)安全。我們在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該從安全容量上進(jìn)行考慮，是否可以選擇更為安全的原料，設(shè)備及材料的選型是否符合規(guī)范，工藝路線是否最優(yōu)化，是否可以盡量減少人員現(xiàn)場參與等方向進(jìn)行考慮；

（2）   后果模擬技術(shù)的應(yīng)用。隨著城鎮(zhèn)的不斷擴(kuò)張，原本處于城市邊緣的工廠逐漸被社區(qū)、學(xué)校等靠近，相互之間的距離不斷被壓縮，因此有必要進(jìn)行定期的后果模擬，計(jì)算嚴(yán)重事故（有毒有害氣體泄漏，火災(zāi)、爆炸等）發(fā)生時(shí)產(chǎn)生影響的范圍并提出相應(yīng)措施。歐美已有相應(yīng)的法律法規(guī)強(qiáng)制要求，對(duì)此我們可以進(jìn)行借鑒。

（3）   特定過程危害技術(shù)的分析。每種工藝都有自身獨(dú)特的危害，尤其對(duì)于精細(xì)化工行業(yè)及特種化學(xué)品行業(yè)，我們可以通過反應(yīng)危害、爆炸后果計(jì)算等分析手段掌握相應(yīng)數(shù)據(jù)，借鑒類似工藝最佳實(shí)踐，邀請第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)參與等方式進(jìn)行分析，此次發(fā)生事故的空分裝置，就是典型的需要特定技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的一套工藝。

（4）   人員可靠性技術(shù)的提升。除了我們需要考慮怎么去減少人員操作的參與頻率，同樣也需要考慮如何提升人員的可靠性。目前國內(nèi)外對(duì)于人腦可靠性有了較多的研究，認(rèn)為伴隨著人類不斷的進(jìn)化，人腦會(huì)自動(dòng)在“快腦模式”、“慢腦模式”、“社交模式”、“自動(dòng)模式”等進(jìn)行切換，以減少能量的消耗。因此，我們可以采取相應(yīng)的技術(shù)手段，讓人員在進(jìn)行操作時(shí)大腦處于思考狀態(tài)即“慢腦模式”下，減少人員犯錯(cuò)的概率，提高其可靠性。

（5）   對(duì)職業(yè)安全管理體系與工藝安全管理體系進(jìn)行區(qū)別管理。二者雖相輔相成，但管理體系與方法均不同。職業(yè)安全關(guān)注的更多是人員日常的作業(yè)安全，強(qiáng)調(diào)的是對(duì)個(gè)人安全的防。通常采用程序?qū)θ说男袨檫M(jìn)行監(jiān)管，更多需要管理上的資源；而工藝安全關(guān)注的是重大災(zāi)害性事故，強(qiáng)調(diào)對(duì)大范圍人員安全的防護(hù)。通常采用技術(shù)手段來降低事故的后果或發(fā)生頻率，更依賴于技術(shù)資源。

除此之外，政府監(jiān)管也要從風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的不同方向不同角度進(jìn)行管理。當(dāng)前我們的相關(guān)部門在管理體系上已經(jīng)做了大量的工作并取得相應(yīng)成效，但對(duì)于災(zāi)難性的事故的預(yù)防，僅有管理體系這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。除了完善的安全管理體系，還要在本質(zhì)安全設(shè)計(jì)，重大危害源分析，專業(yè)技術(shù)力量等方面進(jìn)行攻關(guān)。總之，事故的教訓(xùn)是要從技術(shù)力量、專業(yè)人員、檢測手段、規(guī)章制度、運(yùn)行操作、檢查督促等諸方面健全安全保證體系，切實(shí)加強(qiáng)對(duì)空分設(shè)備安全運(yùn)行的管理，

參考：Investigationof the Fushun ASU explosion in 1997, Journal ofLoss Prevention in the Process Industries 16 (2003) 209–221