英國Nypro公司爆炸事故
1974年3月27日傍晚,反應系統(tǒng)中的5號氧化反應槽的碳鋼外殼發(fā)現(xiàn)150cm長的裂紋,造成環(huán)己烷外泄,其原因為硝酸類物質(zhì)產(chǎn)生的應力腐蝕。值班人員向主管報告經(jīng)同意后,開始降低反應系統(tǒng)的壓力和溫度,準備停車檢驗泄漏點。經(jīng)檢驗為氧化反應槽的內(nèi)襯、外殼皆產(chǎn)生相當程度的破裂,不適合再參與反應過程,因此決定拆下5號氧化反應槽,以便檢修。
翌日早上,經(jīng)廠務會討論后,廠長與相關技術人員認為停車檢修需要3—6個月,而當時英國國內(nèi)對于己內(nèi)酰胺的需求甚急,不適合停工降低工廠產(chǎn)能,為了讓該車間繼續(xù)運行,決定將第5號氧化反應槽搬離,并在4號和6號氧化反應槽間連接一管線暫時以5座氧化反應槽維持生產(chǎn)。
在拆下5號氧化反應槽后,即進行修復工作。在裝4號和6號氧化反應槽間連接管線時,施工人員僅在現(xiàn)場地面上以粉筆畫一簡單的修復工程圖樣,并沒有預先規(guī)劃并繪制正規(guī)的設計工程圖及必要的工程應力詳細核算?,F(xiàn)場以鷹架支撐管子。兩氧化反應槽間因有高度差(約相差35.5cm),故以三曲旁通管作為兩氧化反應槽間的連接管,而原來氧化反應槽出口處的伸縮接頭管徑為72cm,但當時廠內(nèi)只有管徑為51cm的管線可用。施工人員經(jīng)大概的計算后,認為51cM管線尚可提供反應時所需的流量,并以直管計算壓力后得知其反應亦可承受操作時的壓力,決定以此管取代之。三曲旁通管僅以分成四點的鷹架支撐著,結(jié)構(gòu)上并不堅固。于3月30日2時完成全部修復作業(yè)。
修復后經(jīng)試漏檢測即恢復生產(chǎn)。但到5月29日又發(fā)現(xiàn)泄漏。其位置為下部液面計處。于是將整個反應系統(tǒng)的壓力降低至0.15MPa,并降低溫度使之冷卻,停工2天執(zhí)行部分修復工作。于6月1日4時再度開工。不久環(huán)己烷的循環(huán)部分又發(fā)生泄漏,因此停止加熱,再度進行修補,至早上5時才開工。在6月1日7時換班時,值班主管對壓力情況未對下一班值班人員交代清楚,因此值班人員并未注意壓力變化情況。
到6月1日下午,開始有可燃性氣體外泄,但并無人員警覺或注意到。將近16時,空氣中彌漫著大量的可燃性氣體,并向外擴散。2分鐘后,可能在氫氣2車間遇點火源著火,隨即發(fā)生了爆炸。環(huán)己烷蒸氣云的爆炸造成2個替代的伸縮接頭受不當?shù)耐饬σ鹌屏汛烨?,而連接4號和6號氧化反應槽的三曲管因爆炸而扭曲成“<”形掉落在地面。由此可以推斷出2個替代的伸縮接頭受不了當時的外力引起破裂彎曲,造成容器內(nèi)環(huán)己烷大量外泄。
臨時配管內(nèi)的部分流體通過裂口噴到外面,管內(nèi)的環(huán)己烷的壓力迅速減小而失去了平衡狀態(tài)(環(huán)己烷的沸點為80.8度),變成瞬間的過熱狀態(tài)(液溫比該時壓力下的沸點高的狀態(tài))。過熱狀態(tài)的液體極不穩(wěn)定,在液體內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)沸騰中心,其氣泡迅速生長時,配管內(nèi)的液體劇裂膨脹,兩次產(chǎn)生沖擊內(nèi)壓,波紋管的裂口擴大,使配管的一端脫離反應槽,管內(nèi)的液體邊沸騰邊噴出管口,因配管受到噴射的反作用,最后從反應槽上完全脫離下來。側(cè)壁開口之后,不久發(fā)生了蒸氣爆炸,反應槽內(nèi)的環(huán)己烷(50t)隨同其蒸氣一起從開口部呈液滴狀猛烈地噴出。根據(jù)計算,至少有全液量的42%的環(huán)己烷蒸發(fā)了(膨脹到原體積的113倍),同時大量的液滴變成噴霧狀向外噴出。根據(jù)計算,從臨時配管排放到大氣中的蒸氣,至少有43t以上。 專家根據(jù)爆炸的情況,推算出此次環(huán)己烷的蒸氣云爆炸的威力相當于約20噸TNT炸藥爆炸當量。環(huán)己烷泄漏在空氣中后燃燒,估計蒸氣云擴散籠罩范圍為一直徑600m,高300m的1600度高溫氣體半圓球。爆炸前有目擊者曾聽到異常的聲音,隨即發(fā)生爆炸,大火籠罩全廠。火柱和煙霧高達160m,50km外也能聽到爆炸聲。 當時正在廠內(nèi)工作的人員,有28人死亡(其中18人死于非防爆的控制室內(nèi)),36人受傷。廠區(qū)周圍6km范圍內(nèi)亦有53人受傷,另有百余人受輕傷。廠內(nèi)設備幾乎完全損毀,另有1821棟房屋和167家商店及工廠遭受不同程度的破壞,估計損失達2.544億美元。
1、維修過程無詳細的規(guī)劃 查出5號氧化反應槽破裂需維修后,連接4號和6號氧化反應槽的管線的設計,并不是經(jīng)由有經(jīng)驗的工程師負責,整個設計圖是用粉筆簡略地畫在現(xiàn)場的地上。氧化反應槽出口部分的法蘭原應配裝72cm管線,卻以51cm管線代替,且對于此旁通管既未作強度計算,也未實施耐壓檢驗。由事故發(fā)生后旁通管彎曲成“<”狀掉落,究其原因是旁通管的安裝不夠完好。依英國國家標準規(guī)定,為了使伸縮管能在管軸方向伸縮,應安裝飾縮接頭;為防止因內(nèi)部流體壓力所產(chǎn)生的軸向移動,應在伸縮管附近對伸縮接頭加以固定。但是該廠并沒有按照標準正確地作業(yè)。 2、工廠的人事管理及生產(chǎn)工藝修改管理不良 根據(jù)調(diào)查,事故發(fā)生前公司內(nèi)有一位總工程師離職,職務空缺后并沒有人員填補這一職位。在移除5號氧化反應槽后進行4號、6號氧化反應槽暫時性連接工程時,這一職位空缺情況已經(jīng)影響工藝修改。在執(zhí)行改善工程前,應先進行必要的風險評估,以確?;具^程整體設計沒有被改變或破壞。缺乏有經(jīng)驗的資深專業(yè)技術人員的指導,這是事故發(fā)生的禍因之一。如果該廠沒有工藝修改管理制度的話,修改前專家評估小組必會先查看有關法規(guī)、標準、操作規(guī)程等相關資料,然后才會訂立安全的具體方案,不至于因總工程師的離職而有考慮不周之憾,以免重大事故的發(fā)生。工藝修改管理制度的欠缺是此起事故的關鍵因素。 3、值班人員交代不清 爆炸前,6月1日上午曾有—次換班,但上班值班主管并沒對下一值班人員交代凌晨泄漏修補情況,以至于值班人員不了解情況,而造成疏于查巡修補后的設備。 4、測漏時壓力設定不足 在修復后使用0.39MPa的氮氣進行試漏時發(fā)現(xiàn)有泄漏,進行部分焊接修補,再以0.88MPa的氮氣壓力試漏確定無泄漏,于4月1日再度運轉(zhuǎn)。但是,依據(jù)英國標準規(guī)定,泄漏試驗應以設計壓力的1.3倍以上的壓力進行水壓試驗。如果該廠當時使用1.18MPa以上的壓力試驗,必然會立即發(fā)現(xiàn)缺陷處,這場事故或許能防患于末然。再者,如果現(xiàn)場不能做水壓試驗時,亦可用氣壓試驗代替,但是對于可能發(fā)生的危險應有妥善的防范措施。 5、不銹鋼管產(chǎn)生鋅脆化現(xiàn)象 化工廠鋅的來源一般為鍍鋅鋼料(如欄桿、階梯、通道等),或是廣泛用于保溫材料的鍍鋅鐵絲。當不銹鋼管受到應力(0.57MPa)和高溫時,不用直接接觸,只要附近有含鋅物質(zhì)就會導致鋅的脆化現(xiàn)象,使不銹鋼突然失效。因此,當不銹鋼材料受到相當高溫時,不銹鋼表面應仔細檢查或酸洗。該起事故發(fā)生后,在事故現(xiàn)場收集到不銹鋼管發(fā)現(xiàn)有鋅脆化表面龜裂現(xiàn)象,經(jīng)研究,判斷為與分離器連接的21cm不銹鋼管線因鋅產(chǎn)生脆化而發(fā)生龜裂。 6、硝酸鹽腐蝕反應槽 對碳鋼最具侵蝕性的物質(zhì)為硝酸鹽與堿性化合物。當碳鋼與上述可溶性鹽類接觸時,其硝酸根離子應當保持在100ppm以下,否則當金屬表面溫度超過50℃,可溶性鹽類會被結(jié)晶析出而導致應力腐蝕。經(jīng)專家鑒定,5號氧化反應槽外殼的裂紋是由硝酸鹽產(chǎn)生的應力腐蝕所致。當發(fā)現(xiàn)5號氧化反應槽有裂紋時,未對其它氧化反應槽進行檢查,同時也未探究其裂紋原因并采取措施。 7、廠區(qū)建筑物、設備的配置不良 死亡28人中有18人死于控制室內(nèi),因為該廠控制室、實驗室、辦公室等皆位于爆炸中心點的附近,且控制室是小木屋構(gòu)造,而并非耐爆結(jié)構(gòu),造成爆炸區(qū)附近被完全摧毀,人員死傷嚴重。 8、該廠儲存過多的危險性可燃物質(zhì) 該廠事故當時儲存著1500m3環(huán)己烷、300m3石腦油、50m3甲苯、120m3苯、2046m3汽油。該廠經(jīng)過許可的危險物質(zhì)儲存量僅有32m3石腦油、6.8m3汽油,但該廠卻儲存著大量未獲批準儲存的危險物質(zhì),這些物質(zhì)也是爆炸后造成連續(xù)10天大火的主要原因。 9、氮氣的供應不足 該廠某些生產(chǎn)過程安全的保障有賴于供給足夠的氮氣。但事故后調(diào)查資料顯示,環(huán)己烷氧化系統(tǒng)再次開車操作常受氮氣供應不足而停頓,其原因是該廠本身氮氣的產(chǎn)能不足,又無足夠的氮氣儲存設備,需要廠外的供應補充。因此,工廠本身具有足夠的氮氣生產(chǎn)設備,或有足夠的安全可靠的氮氣儲存設備,才可能維持廠區(qū)的安全。 10、缺乏緊急應變能力 事故發(fā)生時,廠內(nèi)員工未馬上執(zhí)行緊急應變處理程序,他們只能做一些簡單的修復工作,各相關人員缺乏緊急應變能力的訓練。
由英國博立克斯鎮(zhèn)爆炸事件,可明確地看出此災難的發(fā)生原因不外乎人為的操作失誤、廠區(qū)的配置不良、工藝設備故障及人事管理及工藝修改管理的缺失。如何由此事件學習對作業(yè)現(xiàn)場實施檢查,掌握作業(yè)現(xiàn)場潛在危害并加以改善,進而維護工廠的安全,以降低災難發(fā)生的概率,確保人民及生態(tài)環(huán)境的安全。由此事件提出下面幾點建議: 1、落實危險物及有害物的周知制度 存在于工廠中的危險物及有害物有多種,如爆炸性、可燃性、腐蝕性、毒性、放射性等物質(zhì)。為了確保這些危害物質(zhì)能夠被工人正確地使用而不至于產(chǎn)生危害,必須建立工廠危險物及有害物周知制度,一方面有效地管理工廠中的各種危害物質(zhì),另一方面使工人能夠清楚地認識工廠中的各種危害物質(zhì)的特性及正確的使用方法,以避免工人因不正確的使用這些危害物質(zhì)而發(fā)生意外。危險物及有害物的周知制度內(nèi)容包括:1)危害物質(zhì)周知計劃書;2)危害物質(zhì)清單;3)危害物質(zhì)的標示;4)化學品安全技術說明書(MSDS);5)工人的安全衛(wèi)生與訓練。 2、使用防爆型的電器設備 在整個化工生產(chǎn)過程中會使用到大量的電器設備,這些電器設備如果沒有經(jīng)過特殊的設計,很容易產(chǎn)生火花,成為點火源,再加上化工廠內(nèi)爆炸性及可燃性的物質(zhì)相當?shù)亩?,因此引起火災爆炸的危險性相當?shù)母撸詰M可能在此類作業(yè)環(huán)境中采用特定等級防爆型的電器設備,降低爆炸發(fā)生概率。一般防爆型的電器設備可分為五大類:1)耐壓型的防爆設備;2)內(nèi)壓型的防爆設備;3)安全防爆設備;4)絕緣油防爆設備;5)本質(zhì)安全化防爆設備。 3、建立健全安全管理制度 在此追求可持續(xù)發(fā)展的時代,只重視生產(chǎn)而忽視安全環(huán)保管理的經(jīng)營理念是落伍的。由此事故可以看出Nypro公司經(jīng)營理念的不正確性,趕時生產(chǎn)固然重要,但是亦不能忽略工業(yè)安全而降低工程標準,省去必要的安全步驟往往欲速則不達。如果企業(yè)在經(jīng)營時,能夠不累積小問題,不忽略小隱患的存在,往往能降低其生產(chǎn)過程中重大意外事故的風險。 4、安裝防漏和測漏裝置 在化學物質(zhì)的工藝設備上,應裝有防漏與測漏裝置,以防泄漏的發(fā)生或在泄漏發(fā)生后發(fā)出警報,告知工作人員事先預防爆炸的發(fā)生。 5、設置自動火災監(jiān)測警報裝置 自動火災監(jiān)測警報裝置可及早發(fā)現(xiàn)火災的發(fā)生,以及火災初期的滅火,但需定期維修警報裝置。 6、實施量化風險評估 生產(chǎn)過程安全風險評估的目的在于分析工藝過程中潛在危險發(fā)生原因及應有的保護措施,并評估潛在危險發(fā)生后的后果嚴重性,及危害發(fā)生頻率,并評估其風險值是否可接受或需有改善措施以降低風險,保障工廠及社區(qū)的安全。 生產(chǎn)過程量化風險評估時需要考慮的事項及單元:化工生產(chǎn)過程風險評估定義、系統(tǒng)描述(生產(chǎn)工藝說明)、危害辯識、事故案例、選擇分析程度、建立化工生產(chǎn)過程量化風險分析模式、潛在危害后果估計、潛在危害頻率估計、風險評估及應用。 7、建立周密的緊急應變體系 對于工廠而言,建立一套完整的緊急應變體系是不可或缺的,其應變程序主要包括:緊急狀況的通報、疏散計劃、救災、應變工作、災后復原、災后檢討。通過有系統(tǒng)的規(guī)劃,使得緊急應變程序在各類化學災害中發(fā)揮其功能,其主要目的在于工廠發(fā)生化學災害時,利用鄰近的資源,在最短的時間內(nèi),有效地遏制災害范圍的擴大,以降低災害對人類及環(huán)境的沖擊,最終的目的就是保持一個安全無害的環(huán)境。