盘管加工厂家,特色_美国马库斯石油和化学公司聚乙烯蜡装置爆炸火灾事故

《美国马库斯石油化工公司聚乙烯蜡装置爆炸火灾事故》

发行号：TS041 2015-11-04

概括

本文结合美国化学安全与危害调查委员会（CSB）对美国德克萨斯州休斯顿西南部马库斯石油化工公司聚乙烯蜡加工装置爆炸和火灾事故的分析，从更换管理层。事故原因及建议改善措施。

1.简介

2004 年 12 月 3 日下午 5 点 50 分，马库斯石油和化学公司位于美国德克萨斯州休斯顿西南的聚乙烯蜡加工设施发生爆炸和火灾，多名员工听到巨大的爆炸声。大约 45 秒后发生了更大的爆炸。消防队在爆炸发生后约5分钟到达事故现场，爆炸后用了7小时（午夜）将三处大火扑灭。3名消防员在灭火过程中受轻伤，数名当地居民被爆炸震碎的玻璃划伤。爆炸震碎了建筑物和车辆的窗户，对400m范围内的建筑物造成破坏。建筑物、商业设施、教堂中的教堂的吊顶和灯具。

直径3.7m、长15m、重23t的7#罐被冲击波甩出68m，最终击中附近另一家公司的仓库（图1为爆炸造成的7#罐。），其他较大的爆炸碎片飞到附近社区，例如：在152m外的一个社区发现了一块9kg的钢板；在274m外的草地上发现一块54kg的钢板；一个400m外的社区发现了1kg的钢板。

图1：爆炸导致7#罐位置移动45m

2.马库斯石油化工公司爆炸火灾事故过程描述及物证检测

马库斯石油化工公司成立于1987年，主要生产高密度聚乙烯蜡，广泛用于涂料、胶粘剂、抛光剂、橡胶生产和纺织品的生产，年产1个以上1. 3万吨。

2.1流程说明

马库斯石油化工公司聚乙烯蜡生产工艺示意图如图2所示。石蜡罐车中的石蜡通过泵输送到洗涤槽，原料沉降在洗涤槽中，杂质沉降到罐底。洗涤槽上部的石蜡提取己烷等碳氢化合物，固化成聚乙烯蜡颗粒进行包装。提取的碳氢化合物储存在储罐中以供出售。在整个过程中使用氮气来保护熔融石蜡不与空气中的氧气接触。氧气的氧化会导致光亮石蜡变色，这是不可接受的。

图2：聚乙烯蜡生产工艺示意图

操作人员定期对洗涤槽底部含有较多杂质的残液进行清洗，清洗后的残液固化后存放在仓库中，以备后续处理。

2.2 残液处理

操作人员手动将凝固后的残液注入带有高温蒸汽盘管的4#罐中进行熔化，然后通过泵将其输送到6#和7#罐进行缓冲，准备好进行处理，盘管在坦克通过。蒸汽保持液体石蜡温度在 149°C 左右。

操作人员通过氮气系统对6#和7#罐加压，使4#罐中的液体残液通过压力差通过立管进入泵入口，并通过压力差将残液送至处理装置。泵进一步去除残液中的残液。对于碳氢化合物，将精制残液固化成颗粒，然后进行包装。精制残液固化如图3所示。

图 3：残液处理后的石蜡球形颗粒

2.3氮气系统

使用小型氮气发生器在现场生产氮气并储存在两个大型压力容器中。氮气系统的最高压力为0.83Mpa（表压）。氮气减压阀将压力降低到0.28-0.48Mpa（表压）并供给6#和7#罐。由于小型制氮机负荷不能满足从罐中输送物料的需要，有时氮气压力会下降到从罐中输送物料所需的最低压力。在操作员等待制氮机对储氮罐重新加压期间，石蜡输送将延迟。

操作员使用临时软管将压缩空气系统连接到制氮机的氮气分配系统。由于重型空压机可以用补充空气快速提高氮气系统的压力，解决了上述生产延迟问题。最终，操作员用永久性管线和阀门替换了临时软管。这种变化消除了每次氮气系统压力过低时必须连接临时软管的非常规操作，但是操作员不知道直接补充空气进入系统会导致氮气罐中出现氧气。

爆炸发生后，美国化学安全与危害调查委员会（CSB）检查了氮气发生器、氮气减压阀、氮气储罐中的气体、石蜡、加工设备中的残留液体以及7#罐中的金属样品。通过检测未损坏的制氮机出口气体，判断制氮机是否按设计工况运行。测试结果证实，气样中含氮92%-96%，含氧4%-8%，满足装置设计条件。

对来自氮气储罐的气体样本进行了测试，以确定供应给 6# 和 7# 罐的氮气纯度。该样品含有 82% 的氮气和 18% 的氧气。CSB 由此得出结论，马库斯石油和化学公司安装的用于加压氮气系统的压缩空气连接管线已将氮气储罐中的氮气污染了氧气。CSB 进一步得出结论，氮气中的氧含量足以支持燃烧。

CSB通过各种入口压力和流量值对氮气减压阀进行测试，以确定事故发生时7#罐可能的工作压力。原设定压力为0.46Mpa（表压）。进一步测试证实泄压阀功能正常，泄压阀上的压力表精度小于0.。

2.4 物证与测试

CSB对7#罐体和回收罐体及罐头进行目视检查，未发现设备铭牌，马库斯石油化工公司无法提供7#罐体或其他（5#、6#、8#）罐体信息. 设计、制造和安全操作压力的文件。

CSB根据美国机械工程师协会（ASME）的锅炉和压力容器规范计算出7#罐的安全工作压力为0.55Mpa（表压）。CSB 发现 & 对 5#、6#、7# 和 8# 储罐进行了改装。为保证罐内石蜡温度高于熔点温度，在每个罐体头部开一个直径为609mm的孔，在开孔上安装蒸汽加热盘管，然后焊接密封。焊接补片如图 4 所示。

图 4：8#罐的焊补

尽管 7 号油箱上的补丁没有恢复，但 CSB 调查人员得出的结论是，它与其他三辆坦克上的补丁相似。由于焊缝不符合压力容器制造的通用行业质量标准，因此补片板的焊缝在事故中失效。 & 没有使用合格的焊工或合适的焊接方法重新焊接容器头上的补片，并在罐上安装了蒸汽管线喷嘴。公司人员还承认，在焊接操作完成后，没有进行水压测试来检查容器。

CSB 检查了废石蜡样品的可燃性和反应性。石蜡的闪点为 110°C。类似石蜡的样品没有放热，因此 CSB 得出结论，失控的化学反应不是事故的一个因素。

3.马库斯石油化工公司爆炸火灾事故原因分析

CSB对马库斯石油和化学公司的爆炸和火灾事故进行了调查。根据相应的物证和测试结果，CSB确认最可能发生的事故现场情况如下：

1)操作人员用含氧18%的氮气代替原设计氧气浓度不超过8%的氮气给6#、7#罐加压；

2）7#罐的内部压力（0.46Mpa（表压））可能超过罐体焊缝的强度。该焊缝完全失效，贴片飞离水箱；

3）油箱内的压力通过直径609mm的开口迅速释放。烃蒸气、压缩空气和热液体石蜡从开口喷出；

4）贴片撞击混凝土底座时产生火花，可能点燃石蜡和碳氢化合物蒸气；

5）7#罐内氧气浓度可使火焰回到罐内，内部闪爆使7#罐头爆成数个碎片；

6）的坦克被炸毁，撞到附近的闲置设备，最后停在137m外的一个仓库；

7）燃烧的聚乙烯石蜡溅到仓库和其他设备上，点燃可燃材料。由此产生的大火燃烧了近7个小时。

其中，CSB指出，马库斯石油化工公司的3项变动导致了本次事故的发生：

变化一：7#罐体的开口在罐内增加了蒸汽加热盘管。修补板的焊缝厚度不足整个修补板厚度的20%，并含有大量裂纹。焊缝不合理的影响是双重的：一方面降低了油箱这部分的强度75%；同时，焊肉不足盘管加工厂家，焊缝质量差，可能会导致疲劳开裂的发展，进一步降低焊缝的强度；

变化2：根据氮气减压阀的测试结果，7#罐的内部压力很可能是0.46MPa（表压）。操作人员表示，氮气减压阀通常设置在0.31MPa，但为了保持石蜡流入处理单元，人为提高了这个压力。事故发生时，7#罐压力较高，可能导致失效点焊缝变形。

变化 3： Oils & 将氮气系统与压缩空气系统连接起来，使氮气系统能够快速加压。废石蜡处理过程中暴露于空气中的产品脱色问题不值得关注。然而，管理层并未评估流程变更带来的风险。氮气系统由压缩空气增压，使氮气中含有高达 18% 的氮气。这种氮浓度足以支持罐中石蜡和碳氢化合物蒸气的燃烧。

4.马库斯石油化工公司爆炸火灾事故的启示

通过CSB的事故原因分析，我们可以清楚地看到，正是因为这三个变化导致事故的发生，化工生产总是在发生各种变化，以满足市场需求、提高生产效率、优化运行条件、提高安全性。条件或达到其他目的。但这些变化是双刃剑。它们带来好处的同时，也会增加伤害。化工和石化行业中的许多灾难性事故都是由工艺技术或设施的不当变更引起的。据统计，大约80%的过程安全事故可以追溯到“不当变更”，因此变更管理的本质是对潜在事故的预防和控制。

Oil & 事故的一个重要原因是工厂缺乏管理变更的系统，没有对发生变更的工艺系统进行适当的安全审查，也没有人监控和批准相关变更。缺乏变更管理系统允许未经审查的变更顺利通过设计、安装和生产。变更人员缺乏培训和足够的经验来识别这种变更对过程系统的潜在严重后果。

4.1什么是变更管理

变更管理（of, MOC）是过程安全管理体系的重要组成部分。变更管理是指对化学品、工艺技术、设备、程序和操作程序等永久性或临时性变更进行有计划的控制，并确定变更。类型、级别、实施步骤等

化工厂和石油化工厂涉及工艺安全的变化一般可分为四类：

技术变革；

操作程序的变化；

改变工厂设施；

组织变革。

其中，工艺技术的变化、操作程序的变化和工厂设施的变化通常直接影响过程安全，而组织变化则间接影响过程安全。

但在中国，变更一般分为：类似更换、微小变更、工艺设备变更（技术变更）。

变更管理流程包括：变更分类；组建变更管理团队、流程危害分析、申请审批、变更实施、跟踪、验证、项目结案报告、文件更新归档、变更内容培训与沟通。大致步骤如图 5 所示。

图 5：变更管理流程图

4.2 变革过程中的风险管理

变革管理的重点是控制变革过程中的风险。变更过程的风险控制分为提出变更计划阶段、实施变更阶段、变更后重启阶段。

1）提出变更计划阶段的风险控制

变更人提出变更后，就会有变更的计划。方案提出后，需要在上级领导确认变更前对方案进行相应的危害分析，如进行危害与可操作性分析（HAZOP）、保护层分析（LOPA）、What- If、检查表、事件树分析 (ETA)、事件树分析 (FTA)、蝴蝶结模型 (Bow-tie))、定量分析 (QRA)、故障模式和影响分析 (FMEA)、可靠性、可用性、可维护性分析（RAM）等 由于原有的工艺和设备已经过计算和论证，在进行新的变更后，不能简单地考虑变更计划本身所涉及的工艺系统和设备的危害，但我们还需要考虑更改后对整个系统的影响。放眼全球。

2）变更实施期间的风险控制

风险分析确定后实施变更方案时，将涉及动火作业、密闭空间作业、高空作业、隔离加锁等作业。此时的风险要求我们使用工作安全分析（JSA）、任务风险分析（TRA）和预危险分析（PHA）等方法来识别施工过程中的风险。

3）变更后启动阶段的风险控制

变更实施后盘管加工厂家，需要在启动车辆前进行启动前安全检查（PSSR）。需要对变更后的施工现场进行检查，确认变更后的工程安装已经完成，并且施工安装和设备规范与之前批准的变更文件和图纸，以及与安全、操作、操作相关的程序文件一致。维护和应急响应已经准备好或修订。变更项目投产前的核对表可根据生产前核对表所列项目一一编制和核对。当所有项目按要求完成并具备开工条件后，即可投入生产。

马库斯石油化工公司几处变动没有在各个阶段进行风险识别，并根据风险识别结果采取相应措施，导致事故的发生。

4.3 变更完成后数据更新

变更后的工艺系统投产后，变更工作尚未完成，所有受变更影响的图纸和文件都需要更新保存。通常，可能需要更新的文件包括工厂平面图、设备布局图、管道和仪表流程图、操作程序、维护程序、应急计划和培训材料等。工厂也需要自己保存变更文件如：变更单、图纸、生产前安全检查记录、培训或通知相关人员的书面记录等。根据OSHA对PSM的要求，工厂需要重新确认过去完成的过程危害分析的有效性每五年一次。其中一项重要任务是回顾过去五年发生的变化。文档。

目前，很多企业都面临PID图纸电子版与现场实际情况不符、设备操作手册与现场设备不符、其他很多资料与实际情况不符等问题。在网站上。对于后续的生产管理，进行HAZOP、安装新员工的培训等都存在问题。事实上，这种问题是由于每次发生大小变化后没有及时更新数据的恶性循环造成的。

4.4 更改后跟踪

变更后，不能简单地认为变更数据存档后，变更就完全完成了，而是需要跟踪变更的效果，验证变更实施后是否达到了变更的预期目的. 对过程系统是否有其他附带影响？它是否影响了系统中的其他设备？经跟踪，确认已达到变更目的，无附带影响，变更的过程安全信息已更新，相关人员已培训，相关数据可在变更结束前存档可以考虑。

4.5 临时变更管理

临时变化也可能导致灾难性事故。虽然临时变更一般不需要像永久性变更那样更新图纸和文件，但仍应按照正常变更的步骤进行审核、批准、产前安全检查等。临时变更如：临时增加或移除工艺系统的设备，在工艺系统中使用临时管道或阀门，临时绕过关键警报或联锁装置等。

临时改动需要一段时间后才能恢复原状，所以有一定的时间限制。工厂可以设置临时更改的时限。时间限制可以是几天或几周。如果超过期限，也可以延长，但应有书面批准。即使延期，通常期限不应超过 6 个月，否则，当当前批准的临时变更到期时，需要重新申请新的临时变更。

5.结论

任何更改都可能导致流程系统偏离最初的设计意图。如果管理不当，即使看似很小的变化也可能导致灾难性后果。这就是为什么企业需要建立变革管理程序，规范变革管理流程。重要原因。企业需要指定专人负责变更管理，制定详细的变更管理程序，明确划分变更的分类，做好变更各个阶段的风险管理，将变更过程中的风险降到最低.

6. 参考资料

[1] for (CCPS), 1992. Plant for ( ), of , (AIChE);

[2] for / (CCPS), 1993. for for , (pp. 539) of , (AIChE);

[3] 用于 / (CCPS)、1993. 和 ;

[4] 案例研究《蜡与火》，2006 年 6 月，第 2005-02-I-TX 号；

[5] AQ-T3034-2010 化工企业过程安全管理实施导则；

[6]《化工企业过程安全管理实施指南》（AQ-T3034-2010）；

[7]《关于加强化工过程安全管理的指导意见》，安监办[2013]88号。