久泰能源(廣州)有限公司“4·3”爆燃事故調查報告
2018年4月3日03時20分,廣州市南沙區小虎化工區的久泰能源(廣州)有限公司的二甲醚生產車間二區發生一起爆燃事故,造成二名作業工人輕微擦傷,直接經濟損失328.69萬元。
一、基本情況
久泰公司平面圖
(一)公司概況
久泰能源(廣州)有限公司(以下簡稱“久泰公司”)成立于2004年,位于廣州市南沙區黃閣鎮小虎島南二路5號,占地面積8萬平方米,公司法人代表為林兆亮,注冊資金5200萬美元,由中國能源有限公司(45%)與臨沂久泰能源有限公司(55%)共同出資。久泰公司年產15萬噸二甲醚項目,2007年9月竣工投產,現有員工105人。
公司廠區分為廠前區(即辦公區)和生產區,廠前區自東向西依次為綜合樓(行政辦公)、科研樓(技術研發)和輔助樓(食堂和值班室)。生產區以應急疏散圖位置為基準點,主路右側(東側),自南向北依次為維修車間(戊類)、循環處理裝置、消防泵站、消防水池、氣瓶充裝站、商務地磅、甲醚槽車充裝臺(防爆區域);以應急疏散圖位置為基準點,主路左側(西側),自南向北依次為備品備件庫(丁類)、反應廠房(分為一區、二區和三區)、壓縮廠房、甲醇罐區、甲醚罐區等;生產區和廠前區由保修車間、備品備件庫、空壓站、綠化帶進行分隔,詳見久泰公司平面圖。
(二)久泰公司危險化學品生產的主要原料及產品
主要危險化學品原料:甲醇(67-56-1)、催化劑(硫酸和磷酸混合液)。產品:二甲醚(115-10-6)。
(三)生產工藝
久泰公司采用自有的專利:液相復合酸脫水催化生成二甲醚的工藝技術(專利號為01107996.7)進行生產。生產原料甲醇在復合酸催化作用下,脫水生成二甲醚,其氣相二甲醚經凈化、壓縮液化成液態二甲醚。生產的反應式為:
CH3OH+H2SO4→CH3HSO4+H2O
CH3OH+H3PO4→CH3H2PO4 +H2O
CH3OH+CH3HSO4→CH3OCH3+H2SO4
CH3OH+CH3H2PO4→CH3OCH3+H3PO4
公司總生產流程為:來自甲醇罐區的甲醇經輸送泵送至甲醇中間槽貯存,由甲醇計量泵計量后經反應預熱器預熱,由反應釜底部均勻進入液相催化劑中,在催化劑的作用下快速脫水生成二甲醚氣體。氣相二甲醚經過凈化槽和分離槽分離凈化后去往壓縮氣液分離器。二甲醚氣液分離器分離出少量的甲醇殘液,氣相二甲醚進入壓縮機,經壓縮機壓縮后進入甲醚冷凝器冷凝為液態,送往二甲醚球罐。
總工藝流程簡圖如下:
(四)發生事故的廠房和設備情況
發生爆燃事故的地點位于反應廠房,廠房占地面積3900平方米,建筑面積6495平方米,高度15.5米,建筑結構為鋼筋混凝土框架結構,耐火等級二級,火災危險性類別為甲類。公司反應釜位于±0米處,共十八臺,分六套系統,每三個釜一套系統。廠房從西往東分為三個區,每個區兩個系統。A1/B1/E1為1#系統,C1/D1/F1為2#系統,A2/B2/E2為3#系統,C2/D2/F2為4#系統,A3/B3/E3為5#系統,C3/D3/F3為6#系統。1#、2#系統位西邊一區,3#、4#系統位于中間二區,5#、6#系統位于東邊三區。廠房一樓設有42個可燃氣體報警儀,用于監測可燃氣體的泄漏,另外設有防爆通風機33臺,與可燃氣體報警儀聯鎖,當可燃氣體泄漏時能夠自動啟動排除可燃氣體。
反應釜內徑φ4500,高度5000mm,材料為碳鋼,內襯耐酸瓷磚,有效容積70m3;運行壓力≤0.085MPa,運行溫度140~144℃,反應釜設置了溫度和壓力聲光報警。
(五)發生事故的E2反應釜在事故發生前的開車情況
2018年4月2日9:00時E2反應釜通氣開車,此次共開啟了14臺反應釜(F1/A2/C2/F2未開),至12時20分轉入正常生產,運行正常。至4月3日凌晨發生事故,事故前E2反應釜運行溫度140.9℃,運行壓力0.0748MPa。
(六)久泰公司安全生產許可情況:
1.安全生產許可證的審批情況
換證次數 | 換證日期 | 編號 | 有效期 | 發證機關 |
首次 | 2008年7月7日 | (粵)WH安許證字[2008]A1579 | 2011年7月6日 | 廣東省安全 監管局 |
第一次 | 2011年8月4日 | (粵)WH安許證字[2011]A1579 | 2014年8月3日 | 廣東省安全 監管局 |
第二次 | 2014年7月20日 | (穗)WH安許證字[2014]0071 | 2017年7月19日 | 廣州市安全 監管局 |
第三次 | 2017年7月18日 | (穗)WH安許證字【2017】0071 | 2020年07月17日 | 廣州市安全 監管局 |
2.安全生產標準化評審情況
評審次數 | 評審時間 | 編號 | 有效期 | 評審機關 |
首 次 | 2012年12月31日 | ABQⅢWH穗20121182 | 2015年12月30日 | 廣州市安全 監管局 |
復 審 | 2016年4月25日 | ABQⅢWH穗20162521 | 2019年4月24日 | 廣州市安全 監管局 |
3.生產安全事故應急預案備案情況
備案次數 | 備案時間 | 編號 | 有效期 | 備案機關 |
首 次 | 2011年5月23日 | 0115004201105002 | 2014年5月22日 | 市應急救援指揮中心 |
第二次 | 2014年7月15日 | 011502201407002 | 2017年7月14日 | 市應急救援指揮中心 |
第三次 | 2017年7月10日 | 011510(201707)13 | 2020年7月10日 | 市應急救援指揮中心 |
(七)相關參建單位情況
經調查核實,久泰公司為建設單位,施工單位為廣東省建筑工程機械施工有限公司,監理單位為廣州市恒茂建設監理有限公司,勘察設計單位為山東省化工規劃設計院。
(八)小虎化工區管理中心對久泰公司日常檢查情況
2017年至2018年4月,小虎化工區管理中心對久泰公司開展日常檢查46次,組織專家開展“罐區安全專項”、“應急器材專項”、“充裝安全專項”等安全專項檢查6次,發現“無按開車方案填寫開停車檢查表”、 “充裝區部分靜電接地報警儀失效”等隱患,均已督促企業完成整改。
二、事故經過
久泰公司生產二區的E2反應釜于2018年4月2日9時引蒸汽開工, 4月2日12時20分開工檢查結束,轉入平穩生產。4月3日凌晨3時14分,反應工序現場操作值班人員梁知生、彭躍進聽到在生產車間二區發生異響,立刻趕到現場查看,發現在生產車間二區E2反應釜出口與E2石墨冷卻器入口連接的玻璃鋼管道斷裂,溢出大量二甲醚可燃氣體。發現泄漏后,梁知生和彭躍進兩人馬上通知值班中控和調度,報告泄漏險情,要求緊急關停反應3#系統。3時16分至18分期間,反應一、二、三區的緊急抽排風機啟動。3時22分,泄漏氣體在二區三層平臺處擴散并與空氣混合,在靠近C2、D2反應釜上方區域形成爆炸性混合氣體,遇現場的靜電或電氣火花等點火源引起爆燃。梁知生、彭躍進看到現場出現火光和聽到上方傳來巨響后,馬上撤離,在生產二區車間門口處被現場跌落的碎玻璃刮擦受輕微傷。
三、事故應急處置和救援情況
(一)久泰公司應急處置情況
2018年4月3日3時14分,久泰公司反應工序現場操作值班人員梁知生、彭躍進發現反應二區三樓E2石墨冷卻器處二甲醚氣體大量泄漏,無法處置,立即撤離并用防爆對講機向中控和調度報告E2石墨冷卻器入口管斷裂險情,要求緊急停反應3#系統。3時17分,中控接到報告后立即通過DCS系統停止甲醇計量泵,切斷3#系統的甲醇進料。3時22分,反應二區發生爆燃,久泰公司立即啟動應急預案,久泰公司應急救援隊疏散現場無關人員至公司門崗外,在門崗處設置警戒,啟動消防車及用消防水控制火勢蔓延,同時開啟甲醇中間槽消防噴淋閥進行降溫保護;各生產系統各崗位按照一級應急響應的要求全部緊急停車,相關閥門關閉,切斷反應、壓縮、罐區等工序之間的連接;立即撥打119、小虎管理中心等單位電話,請求應急支援。
(二)各有關單位應急處置情況
2018年4月3日3時28分,小虎化工區管理中心應急人員和公安消防部門接報后趕到久泰公司,第一時間開展應急處置,啟動南沙區危險化學品安全事故應急預案;區公安分局、區安全監管局、黃閣鎮政府有關人員及“120”救護車先后到達事故現場,參與現場處置;黃閣鎮及區公安分局迅速組織周邊人員有序撤離;粵海(番禺)石油化工儲運開發有限公司應急救援隊趕到事故現場參與處置。3時50分,現場火災得到有效控制,鑒于反應釜中仍有物料在反應中,為防止泄漏出的二甲醚與空氣混合形成爆炸性混合氣體引發再次爆燃,應急隊伍決定維持泄漏點二甲醚的穩定燃燒,同時采取消防水噴淋降溫保護周邊的設備,備用消防車做現場監護。3時55分,董可常務副區長趕到事故現場,迅速成立了事故救援現場指揮部,指揮現場救援工作。隨后,南沙區委蔡朝林書記、區政府曾進澤區長、楊巨洪副區長等到達事故現場,迅速協調組織專業救援隊伍、技術專家和救援設備等各方面力量科學施救、穩妥處置,針對可燃氣體的特點正確開展火情控制、噴淋降溫保護、滅火、監護、人員疏散、傷員救治、處置保障、道路管控、環境監測等工作,整個應急處置過程反應迅速,有效地降低了事故造成的影響。6時40分,現場余火全部被撲滅,外圍區域沒有檢測到可燃氣體,環保部門檢測周邊大氣未見異常。
(三)事故善后處置工作情況
事故發生后,省安全監管局周永慶副局長,市安全監管局黃彪局長、詹少卿副局長和相關處室領導到達現場指導善后處理工作。根據現場情況,事故善后處置下設現場救援、后勤保障、安撫救治、事故調查、新聞發布五個工作組,指導南沙區做好傷員救治、處置保障、道路管控、環境監測、輿情導控等工作。
四、事故造成人員傷亡和直接經濟損失情況
事故造成梁知生、彭躍進2名工人在生產二區車間門口處被現場跌落的碎玻璃刮擦受輕微傷;廣州同嘉資產評估有限公司評估結果《同嘉評字[2018] 第0126號》,本次事故造成直接經濟損失為328.69萬元。
五、事故原因
(一)直接原因
久泰公司生產車間二區E2反應釜出口與E2石墨冷卻器入口間玻璃鋼管道選材的工作溫度與實際工況溫度接近,以及反應釜頻繁開停工,不斷升溫降溫下產生熱應力,加劇了玻璃鋼管道的疲勞,最終引發玻璃鋼管道在與石墨冷卻器接口法蘭頸部粘接處于運行中突然出現全管徑斷裂,造成二甲醚大量泄漏,遇點火源發生爆燃。
(二)事故間接原因
1.玻璃鋼選材不嚴謹。久泰公司在選用玻璃鋼這種材質做為反應釜連接管道的材質時,玻璃鋼管道選材的工作溫度與實際工況溫度接近,未充分考慮安全冗余。
2.風險識別不到位。在風險識別中未充分考慮近兩年來間歇式生產,頻繁的開停車對玻璃鋼管安全使用壽命的影響。
3.缺乏有效的檢測手段預先發現玻璃鋼管存在的內部缺陷。企業只從外觀上進行檢查,沒有技術手段來預先發現玻璃鋼管的內部缺陷,僅憑經驗對玻璃鋼管進行3年一次的更換。
4.隱患排查不細。法蘭盤安裝采用自制鋼板壓緊固定,無法對法蘭頸部檢查,未能預先發現法蘭頸部疲勞老化的隱患,及未能及時消除防爆電氣設備敷設不規范可成為點火源的隱患。
(三)事故性質
調查認定,久泰公司“4·3”爆燃事故是一起一般生產安全責任事故。
六、事故原因分析
(一)發生爆燃后的現場調查情況
反應二區北側磚墻和門窗全部受爆燃沖擊波倒塌,而一區、三區除玻璃門窗損壞外,磚墻基本完好(圖1)。反應二區南側墻體、門窗全部受爆燃沖擊波發生坍塌,一區、三區除玻璃門窗損壞外,墻體基本完好(圖2)。二區三層樓頂板(靠南側)靠近C2、D2上方區域(圖3)出現裂紋。二區三層平臺中間天井部位平臺鋼板彎曲向下,一層上二層的鋼斜體坍塌(圖4、5)。
(二)事故發生時間調查
1.玻璃鋼管道斷裂時間分析:從發生事故的E2反應釜壓力趨勢圖(圖6)可以看出,3時14分前B2、E2反應釜的壓力平穩,3時14分開始出現波動,E2反應釜壓力先上升后下降,而B2反應釜的壓力是下降。B2石墨冷卻器與E2石墨冷卻器出口連通,B2反應釜內介質可以通過E2石墨冷卻器入口的斷裂處泄漏。從B2、E2的壓力開始波動的時間可以判斷E2石墨冷卻器入口的玻璃鋼管斷裂的時間為3時14分。
發生斷裂后,E2反應釜內氣體大量泄漏, E2反應釜出口處四氟插管內卷變形,釜內壓力短時上升,為3:14時開始E2反應釜壓力出現上升的原因。3:21時發生爆燃,B2反應釜的壓力出現劇升劇降為爆燃時壓力突升,隨后壓力傳感器信號線損壞,壓力消失。
2.發生爆燃的時間情況分析:通過調取反應區與壓縮區之間的視頻監控(camera16圖7),清晰看到3時21分17秒,由于發生爆燃,導致監控畫面出現火光和激烈晃動。通過調取反應區與倉庫之間視頻監控(camer04圖8),清晰看到3時21分17秒畫面出現火光和畫面激烈晃動,發生爆燃。
(三)造成玻璃鋼管道斷裂的原因分析
1.石墨冷卻器接口法蘭頸部玻璃鋼管道因應力集中,導致斷裂。E2石墨冷卻器頂部物料進口管道斷裂部位位于法蘭頸部部位,斷口平齊,屬于全管徑斷裂。拆卸法蘭夾緊螺栓后,取出法蘭環,斷口清晰(圖9、10)。從該法蘭斷開處的玻璃纖維(圖11)來看,法蘭環與筒體間的玻璃纖維不連續,出現斷裂,即使在轉角處采用玻璃布、短切氈進行了填充增強,但法蘭頸部仍為薄弱部位,受力不均勻且應力集中,強度和剛性不足,易造成制品開裂。同時該管線運行溫度較高,高溫下材料性能下降,且開停工頻繁,升溫降溫過程熱脹冷縮產生熱應力,加劇了玻璃鋼管的疲勞老化,造成法蘭頸部粘接部位在運行過程中發生斷裂。
2.玻璃鋼管道選材的工作溫度與實際工況溫度接近,未考慮充分的冗余。久泰公司根據使用情況,對反應釜與冷卻器之間的玻璃鋼管道及管件三年進行一次更換,此次發生事故的玻璃鋼管道及管件,是于2015年更換。采購的合同號:T/GZ/HT-CGA2015-3。生產和安裝的廠家為:河北嘉瑞玻璃鋼有限公司,廠家所在地:河北省衡水市故城縣衡德工業園。廠家提供了玻璃鋼管道及管件產品合格證,出廠批號:2015-05-09(圖12),及自檢的質檢報告,報告編號:GD2015-030,(圖13)。檢測報告包括外觀、尺寸、巴氏硬度、樹脂含量、水壓試驗共5項檢測指標。玻璃鋼管道由河北嘉瑞玻璃鋼有限公司負責安裝,久泰公司于2015年6月18日進行了驗收(圖14、15)。同時,玻璃鋼管道生產廠家提供的使用說明書中注明:(1)設計參數:設計溫度:150℃,介質:硫酸、磷酸、甲醚、甲醇、水蒸汽,設計壓力:1.0MPa;公稱直徑:DN350;(2)選用美國亞什蘭有限公司的DM470-300# 環氧乙烯基脂樹脂(以下簡稱“樹脂”),其說明書顯示熱變形溫度為150℃;(3)工藝設計:管道從內向外由內表面層、次內層、強度層、外表面層四層組成;(4)生產制造工藝為:制襯-固化-環向、交叉纏繞-固化-脫模- 修整-檢驗-出庫;(5)玻璃鋼管件在正常使用條件下可使用4年。
在設計中,對E2反應釜出口與E2石墨冷卻器連接管道的設計參數為,壓力0.2MPa、操作壓力0.06MPa;設計溫度190℃,操作溫度155℃:設計介質為:甲醚、甲醇、蒸汽,設計單位為山東省化工規劃設計院。(圖16、17)
通過玻璃鋼管道參數對比,發現久泰公司在選用玻璃鋼這種材質做為反應釜出口連接管道的材質,在采購時溫度參數與山東省化工規劃設計院的設計溫度190℃差距較大,不能滿足原設計的要求, 并且與管道的運行溫度140℃接近,未保證可靠安全冗余。
玻璃鋼管道參數對比表:
玻璃鋼材質參數提供單位 | 設計壓力 | 設計溫度 |
山東省化工規劃設計院的設計要求 | 0.2MPa | 190℃ |
久泰公司采購玻璃鋼管道的參數要求 | 1.0MPa | 150℃ |
河北嘉瑞提供的玻璃鋼管道參數要求 | 1.0MPa | 150℃ |
3.頻繁開停車,加劇了玻璃管道的疲勞。近三年來,久泰公司因二甲醚產品價格低迷,行業不景氣,裝置限量短時間生產,生產開停車次數頻繁。從2015年6月18日更換了E2石墨冷卻器與E2反應釜之間的玻璃鋼管開始,到本次事故發生前,共進行了59次的開停工作業。
4.加裝了鋼制法蘭活套,導致無法發現法蘭頸部疲勞老化的隱患。久泰公司由于部分石墨冷卻器入口處的玻璃鋼管法蘭面密封效果不好,為此專門訂做了一個鋼制的活套法蘭,套住石墨冷卻器入口玻璃鋼彎頭法蘭,由于法蘭頸部被活套遮擋,無法對法蘭頸部進行隱患檢查,造成玻璃鋼管道因疲勞老化而斷裂,導致事故的發生。
七、對有關單位和責任人員的處理意見
(一)對事故責任單位分析及處理建議
1.久泰公司:對玻璃鋼選材不嚴謹,未充分考慮到材料溫度的安全冗余;在對玻璃鋼管道加裝鋼制法蘭的新工藝后,沒有掌握安全技術特征,造成應力集中導致玻璃鋼管道發生斷裂;風險識別不到位,對玻璃鋼管道連接處等的重點部位,缺乏有效的檢測手段預先發現玻璃鋼存在的內部缺陷;隱患排查不細,未能及時消除防爆電氣設備敷設不規范可成為點火源的隱患。違反了《中華人民共和國安全生產法》第二十六條、第三十八條規定,依據《中華人民共和國安全生產法》第一百零九條的規定,建議由區安全監管局依法給予其行政處罰。
2.小虎化工區管理中心:督促久泰公司隱患排查治理工作不細致,未能及時消除事故隱患,未能督促久泰公司采取有效安全防護措施,防范事故的發生,建議責成小虎化工區管理中心對區政府做出書面檢查。
(二)對事故責任人的責任分析及處理建議
1.林兆亮(男,50歲),久泰公司總經理,法人代表。其作為公司安全生產第一責任人,全面負責安全生產工作,沒有認真督促、檢查本單位的安全生產工作,及時消除生產安全事故隱患,導致了事故的發生,其行為違反了《中華人民共和國安全生產法》第十八條的規定,對事故的發生負有領導責任,建議依據《中華人民共和國安全生產法》第九十二條的規定,由區安全監管局對其進行處罰,并建議久泰公司給予其降職處分。
2. 楊波(男,52歲),久泰公司副總經理。其作為公司安全生產的直接責任人,負責生產安全管理工作,風險識別不到位,對玻璃鋼管道連接處的重點部位,沒有制定相應的檢查措施;隱患排查不仔細,未及時排查生產安全事故隱患;其行為違反了《中華人民共和國安全生產法》第二十二條的規定,根據《中華人民共和國安全生產法》第一百零四條的規定,建議由久泰公司給予其撤職處分,并按照公司獎懲規定對其進行處理。
3. 劉宜剛(男,55歲),久泰公司原副總經理,負責建廠期間施工現場的管理和設計方面的協調工作,對玻璃鋼選材不嚴謹,未充分考慮材料溫度的安全冗余,未及時排查生產安全事故隱患,其行為違反了《中華人民共和國安全生產法》第二十二條的規定,根據《中華人民共和國安全生產法》第一百零四條的規定,建議由久泰公司按照公司獎懲規定對其進行處理。
4.許子平(男,47歲),久泰公司生產設備部部長,其作為生產設備責任人,對玻璃鋼選材不嚴謹,未充分考慮材料溫度的安全冗余,未能及時排查生產安全事故隱患,其行為違反了《中華人民共和國安全生產法》第二十六條的規定,根據《中華人民共和國安全生產法》第一百零四條的規定,建議由久泰公司給予其撤職處分,并按照公司獎懲規定對其進行處理。
5.邱明理(男,48歲),久泰公司設備部工程師,其作為公司設備部的工程師,風險識別不到位,對玻璃鋼管道連接處的重點部位,沒有制定相應的檢查措施,其行為違反了《中華人民共和國安全生產法》第二十二條的規定,根據《中華人民共和國安全生產法》第一百零四條的規定,建議由久泰公司按照公司獎懲規定對其進行處理。
6.張立贊(男,32歲),久泰公司設備部副部長,其作為設備日常檢修工作的負責人,隱患排查不到位,未及時消除防爆電氣設備敷設不規范可成為點火源的隱患,其行為違反了《中華人民共和國安全生產法》第二十二條的規定,根據《中華人民共和國安全生產法》第一百零四條的規定,建議由久泰公司按照公司獎懲規定對其進行處理。
八、事故防范措施建議
(一)久泰公司應當按照《廣東省安全生產條例》的有關規定,進行安全性評價,并根據評價結果采取相應的安全防范措施;要認真汲取事故教訓,舉一反三,加強隱患排查,要嚴格落實風險分級管控、隱患排查治理雙重預防性工作機制,做到全時段、全天候開展,隨時發現技術措施、管理措施的漏洞和薄弱環節,把每一個隱患都治理在形成之初,把每一起事故都消滅在萌芽狀態;在停產期間,久泰公司人員必須在崗在位,要切實做好現有設備的安全維護工作,進一步加強對風險點危險源的管控,明確每一處風險點危險源管理的責任部門、責任人、檢查巡查頻次和管控狀態,強化易泄漏、易產生靜電、易物料集聚等重點風險點危險源管控,落實各項管控措施;建議久泰公司結合供給側結構性改革,優化企業規劃布局,盡快開展產業轉型升級,降低安全風險,提高企業本質安全水平。
(二)小虎化工區管理中心要吸取事故教訓,......加強小虎化工區企業的安全管理,充分利用“一站”(中國安科院駐小虎化工區工作站)“一隊”(小虎化工區應急救援隊伍)工作機制,全面提升小虎化工區公共安全風險防控能力;管理中心要立即組織化工區內企業開展安全生產大排查,對排查出的安全隱患和違法違規行為堅決整改,加大執法力度,消除事故隱患,防止類似事故發生。
(三)黃閣鎮要進一步落實屬地管理責任,加強對轄區內企業的安全管理,督促企業落實安全生產主體責任;建立健全“黨政同責、一崗雙責、齊抓共管”的安全生產責任體系,針對小虎化工區管理中心存在的薄弱環節,加強小虎化工區管理中心專職安監員的配置,提高綜合管理能力;要加快貫徹落實人員經費和專項經費等問題,解決專職安監員的后顧之憂,確保管理工作落到實處。
(四)南沙區安全監管局要加強全區危險化學品企業的安全監管,加強對小虎化工區管理中心的業務指導;要研究制定相應的政策措施,增強安全監管力量,加強危險化學品安全管理,強化生產、經營、儲存、使用等環節的管控,切實防范危險化學品事故發生。