康菲石油公司英國亨伯煉化廠火災(zāi)爆炸事故

喬納森·卡特 皮特·道森 羅伯特·尼克松｜文 劉建明｜譯

當(dāng)?shù)貢r間2001年4月16日，康菲石油公司位于英國亨伯的煉化廠內(nèi)，一條架空管道爆裂，大量易燃液體、氣體泄漏，形成大面積蒸氣云，被點燃后發(fā)生爆炸并起火。所幸未出現(xiàn)人員死亡，但有多人受傷，廠內(nèi)煉化裝置嚴(yán)重受損。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，爆裂的原因是內(nèi)部腐蝕，但煉化廠在之前的管道腐蝕檢查中未能識別出相關(guān)風(fēng)險。

煉化廠

圖1 SGP裝置中W413過程簡圖

亨伯煉化廠位于英格蘭東海岸亨伯河入?？诘哪习?。2001年，該廠歸康納和石油公司所有。2002年8月，康納和石油公司(Conoco)和菲利普斯石油公司(Phillips)合并，組成康菲石油公司。

亨伯煉化廠建成于1969年，建成后的第二年便投入使用。每年可煉化約1 140萬t原油。出口的產(chǎn)品包括液化石油氣、汽油、航空煤油、石油焦等。

SGP煉廠氣分離裝置

1981年，煉化廠擴大規(guī)模，為增加對原油蒸餾出的氣體的回收，SGP裝 置（Saturate Gas Plant）投入使用。它主要用來加工其他單元產(chǎn)生的輕質(zhì)烴，通過蒸餾將丁烷、丙烷、汽油分離。

SGP裝置包含3個蒸餾塔：W413（脫乙烷塔）、W414（穩(wěn)定塔）和W415（丙烷、丁烷分離塔）。W413由送料罐D(zhuǎn)457喂料。由W413出來的架空管道P4363的直徑為15.24 cm，通過該管道將氣體送至熱交換器X452和X453，期間丙烷和丁烷液化（見圖1）。SGP裝置內(nèi)未凝結(jié)的氣體則送至主氣體管道用作氣體燃料。

事故過程

事故發(fā)生在2000年4月16日，正值復(fù)活節(jié)，只有185人在工廠作業(yè)（普通周末約有800人）。倒班時間定在15時；倒班前，工人基本都在室內(nèi)，準(zhǔn)備工作交接，只有少部分人在室外作業(yè)。

圖2 事故期間產(chǎn)生的第2個火球

圖3 事故后的SGP裝置

約14時20分，P4363管道拐彎處破裂，高壓易燃?xì)怏w外泄，形成巨大蒸氣云，其中90%是乙烷、倒，其中一人的頭部撞到了門上的強化玻璃。更衣室的一名員工從房間的一端被沖到另一端，臉部和頸部被玻璃劃傷。腳手架上作業(yè)的承包商員工也被沖倒，跌落后出現(xiàn)眩暈感，并吸入了爆炸揚起的灰塵。所有人員都在事故后完全康復(fù)。

距爆炸點400 m的建筑及員工餐廳受到大規(guī)模破壞：門窗破裂，天花板毀壞，墻體開裂或位移。附近的南基林霍爾姆村的民居和商業(yè)建筑出現(xiàn)窗戶毀壞。事故工廠附近的林賽煉油廠內(nèi)也有建筑受損，但生產(chǎn)裝置未受影響。爆炸碎片遍布方圓5 km。

當(dāng)?shù)鼐用駥κ鹿势陂g的信息溝通問題表示擔(dān)心。他們不知道有毒氣泄漏，也不知道采取什么措施保護自己。常規(guī)的關(guān)閉門窗的方法根本不可行，因為門窗已經(jīng)在爆炸中損毀。丙烷和丁烷。20～30 s后，蒸氣云被引燃，發(fā)生大爆炸并引發(fā)火災(zāi)。

據(jù)目擊者表述，他首先聽到一聲巨響，然后看見蒸氣從管道內(nèi)斜向下噴出，持續(xù)了20～30 s。一位開車經(jīng)過的承包商員工也聽到了“嘶嘶聲”并看見噴出的蒸氣；他聽到破裂聲后，便看見一個巨大的火球，并聽到了爆炸聲。汽車風(fēng)擋出現(xiàn)裂痕，一側(cè)的車窗碎片沖到他身上。

14時35分，第一次爆炸10～15 min后，其他管線爆裂，再次發(fā)生爆炸并產(chǎn)生出35～45 m高、30 m寬的火球（見圖2）?；饎菰絹碓酱螅拥搅朔€(wěn)定塔和丙烷、丁烷分離塔。

事故影響

此次事故中，共有180 t煉化產(chǎn)品泄漏，超過一半為硫化氫。SGP裝置在爆炸中損毀嚴(yán)重（見圖3）。

幸運的是，蒸氣云爆炸時，沒有人出現(xiàn)在正中區(qū)域，未導(dǎo)致人員死亡，但有71人受傷。距爆炸點175 m的建筑內(nèi)，有3人被氣浪沖

應(yīng)急響應(yīng)

亨伯煉化廠的應(yīng)急小組和亨伯賽德郡消防部門共同領(lǐng)導(dǎo)完成了這次消防任務(wù)，同時林賽石油煉化廠的消防隊也根據(jù)廠間互助協(xié)議參與了救援。

工廠應(yīng)急小組聽到爆炸聲后，趕往事發(fā)地點。在中控室的工廠管理人員通過顯示器發(fā)現(xiàn)了火情，指示工人拉響警報，之后讓中控室的人員接替他，擔(dān)任事故指揮。通過中控室，管道的控制閥門改成了手動模式，應(yīng)急人員由此將進(jìn)料罐隔離。

第一次爆炸20 min后，工廠管理人員與生產(chǎn)負(fù)責(zé)人通電話，建議后者關(guān)閉煉油廠，因為火勢看上去已經(jīng)失控。生產(chǎn)負(fù)責(zé)人宣布煉化烷和硫化氫等。管道內(nèi)的壓力為2.8 MPa。

爆裂處位于管道的90°彎頭（見圖4）。實驗室專家對爆裂部分檢查后發(fā)現(xiàn)，該管件安裝時符合相關(guān)規(guī)定；彎頭爆裂的原因是腐蝕導(dǎo)致管壁厚度降低，不能承受既定壓力。經(jīng)對比，管道的厚度最終降為0.3 mm，比初始厚度減少了7.1 mm（見圖5）。而腐蝕可能與注水有直接關(guān)系，注水破壞了管道內(nèi)鐵的硫化物保護層。

圖5 P4363上爆裂的管道彎頭

注水

廠進(jìn)入“嚴(yán)重事故預(yù)案”（SIP）狀態(tài)，并告知亨伯賽德郡消防隊的指揮員說，已經(jīng)把消息通知給了工廠所有人員。

第一次爆炸發(fā)生在14時21分；15時30分火勢得到了控制。17時10分，基本撲滅；21時01分，亨伯賽德郡消防隊宣布“完全撲滅”。

事故應(yīng)對期間，工廠外的應(yīng)急警報一直沒有響起，也未啟動應(yīng)急預(yù)案。

除了亨伯賽德郡消防隊之外，當(dāng)?shù)鼐爝€封閉了煉化廠周圍的道路。附近居民被告知關(guān)門窗；急救車被呼叫至現(xiàn)場待命；當(dāng)?shù)蒯t(yī)院也啟動了重大事故應(yīng)對流程。

直接原因

英國職業(yè)健康安全執(zhí)行局（HSE）對事故進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)氣體泄漏是因為從脫乙烷塔上方到熱交換器X452之間的管道P4363發(fā)生爆裂。管道中90%的物質(zhì)為乙烷、丙烷、丁烷，此外還有少量甲

SGP裝置共有2個注水點：一個在管道P4347上，一個在P4363上。后者并不在初始設(shè)計之內(nèi)，是后來增加的。

SGP裝置啟用后，熱交換器上開始出現(xiàn)鹽類和水合物沉淀，冷凝器的運轉(zhuǎn)出現(xiàn)問題。這表明P4347上的注水點沒有起到既定作用。公司對問題進(jìn)行研究后，于1981年12月在P4363上增加注水點。注水管垂直通向P4363，其直徑為2.54 cm；由于沒有配備混合裝置，水流直接噴入。

增加注水點后，工廠未對其進(jìn)行詳細(xì)記錄。同時也無法證明這種變更符合公司的變更管理流程，也沒有評估潛在腐蝕風(fēng)險。另外，有證據(jù)顯示，上世紀(jì)80年代早期，P4363上的注水管是持續(xù)使用的，直到1995年，工廠決定間歇性使用。但也沒有信息能證明，這種使用頻率的變更符合公司的變更管理流程。2000年或2001年早些時候，P4363上的注水點又改為連續(xù)使用。

2000年2月，工廠決定增加P4363的注水量，為此增加了管道上的孔口。這次操作遵守了變更管理流程，也有完整的變更管理表格。這次改動卻導(dǎo)致水流量下降，但工廠也未利用這次機會評估注水的腐蝕風(fēng)險。

腐蝕歷史

SGP裝置投入使用后不到2年，就出現(xiàn)了腐蝕問題。1983年9月，熱交換器X453內(nèi)的管道泄漏，并于同年11月更換了新的碳鋼管。但在之后的檢查中，又發(fā)現(xiàn)X453管程出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕。1985年，X452和X453都升級使用了雙相不銹鋼管道。1992年，2個熱交換器的殼程又出現(xiàn)了腐蝕問題。

1994年，工廠暫停了SGP裝置，對它進(jìn)行腐蝕檢查，發(fā)現(xiàn)X452和X453出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，之后又對整個工廠進(jìn)行了腐蝕檢查，并將2個熱交換器的管程和殼程全部換新。停工期間，公司檢查部門還對2處注水點進(jìn)行了檢測。檢測報告說，“P4347的管壁出現(xiàn)了嚴(yán)重腐蝕沖刷現(xiàn)象?！眻蟾嬉蔡岬搅薖4363上的腐蝕問題，但不如P4347嚴(yán)重。最終報告建議，“很明顯，2處注水點都出現(xiàn)了腐蝕，為了解腐蝕特點并對管道進(jìn)行修復(fù)，應(yīng)該進(jìn)行頻繁的日常檢查?！钡玃4363下游的彎頭并不在檢查范圍內(nèi)。

這份報告是事發(fā)前最后一份注水點評估文件。

變更管理

1999年，公司制定變更管理策略。具體管理方法有兩種：變更管理電子表和技術(shù)備忘系統(tǒng)。其中技術(shù)備忘系統(tǒng)在1981年就已經(jīng)存在，它用于描述變更的范圍，由過程工程師填寫，在部分人員中流轉(zhuǎn)。變更管理電子表格引進(jìn)于1999年，記錄工廠的所有變更，比如設(shè)備、機械元件和生產(chǎn)過程，該表格在特定人員中流轉(zhuǎn)，以方便檢查。

實際上，變更管理系統(tǒng)本應(yīng)記錄管道P4363的變更原因及其潛在影響，但事實卻并非如此。2000年2月，變更管理系統(tǒng)使用期間發(fā)現(xiàn)了之前記錄的注水點的信息不準(zhǔn)確 ，但這個問題沒有被認(rèn)真對待。

事故教訓(xùn)

管道 檢查

康菲石油公司未能對SGP裝置的管道進(jìn)行有效檢查，其管道檢查系統(tǒng)遠(yuǎn)落后于行業(yè)公認(rèn)的實踐。經(jīng)過長時間的發(fā)展，公司并沒有掌握與管道狀況相關(guān)的大量數(shù)據(jù)，更沒有將數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫。沒有數(shù)據(jù)的支持，評估檢查系統(tǒng)也不可能完善。

這方面的關(guān)鍵教訓(xùn)是：第一，有效的管道檢查系統(tǒng)是預(yù)防高風(fēng)險管道事故的重要手段。第二，檢查系統(tǒng)至少要達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。第三，檢查頻率應(yīng)根據(jù)之前的檢查數(shù)據(jù)和生產(chǎn)狀況等信息而定。

變更 管理

公司沒有對P4363注水點的設(shè)計、安裝和使用頻率進(jìn)行變更管理評估。如果進(jìn)行了評估，就能發(fā)現(xiàn)注水點對下游管道產(chǎn)生的腐蝕風(fēng)險。使用頻率高是管道腐蝕的重要誘因。注水點持續(xù)使用期間，應(yīng)開展頻率更高、更仔細(xì)的檢查。

這方面的關(guān)鍵教訓(xùn)是：第一，對系統(tǒng)變更進(jìn)行有效管理是預(yù)防重大事故的關(guān)鍵措施，既要考慮工廠層面的變更，又要考慮某個過程的變更。第二，工廠啟動的早期，應(yīng)特別注意小規(guī)模變更。

腐蝕 管理

康菲石油公司對SGP裝置的腐蝕管理不徹底、不系統(tǒng)，未能預(yù)防P4363爆裂。公司雖然采取了部分積極主動的措施，比如雇傭全職的腐蝕工程師，分區(qū)域進(jìn)行腐蝕檢查，進(jìn)行過程蒸氣抽樣檢查，安裝腐蝕檢測儀。但最終結(jié)果卻是，公司沒有足夠的數(shù)據(jù)，沒有充分利用資源來評估風(fēng)險，沒有考慮到腐蝕會成為這次事故的直接導(dǎo)致因素。

這方面的關(guān)鍵教訓(xùn)是：第一，要對高風(fēng)險的裝置進(jìn)行徹底、有效的腐蝕管理。第二，通過管理機制，公司要確保將腐蝕相關(guān)的所有信息都考慮在內(nèi)，并且根據(jù)這些信息采取應(yīng)對措施。第三，充分利用資源，如專家資源，保證工廠的腐蝕管理達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。

信息 溝通

兩個重要的信息溝通問題也是引發(fā)事故的重要原因：第一，P4363注水點的使用頻率變更沒有向SGP裝置之外的人員宣布。結(jié)果有人就會以為，注水點只是偶爾使用，不會構(gòu)成腐蝕風(fēng)險。第二，1994年P(guān)4363注水點的檢查沒有詳細(xì)記錄或向別人轉(zhuǎn)達(dá)，導(dǎo)致檢查報告中的安全提議未能實施。

這方面的關(guān)鍵教訓(xùn)是：有效的溝通是安全管理系統(tǒng)的重要元素。對于高風(fēng)險工廠，準(zhǔn)確記錄信息，高效分享信息和數(shù)據(jù)對事故預(yù)防至關(guān)重要。安