英國(guó)Nypro公司爆炸事故
事故經(jīng)過(guò):
1974年3月27日傍晚,反應(yīng)系統(tǒng)中的5號(hào)氧化反應(yīng)槽的碳鋼外殼發(fā)現(xiàn)150cm長(zhǎng)的裂紋,造成環(huán)己烷外泄,其原因?yàn)橄跛犷?lèi)物質(zhì)產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕。值班人員向主管報(bào)告經(jīng)同意后,開(kāi)始降低反應(yīng)系統(tǒng)的壓力和溫度,準(zhǔn)備停車(chē)檢驗(yàn)泄漏點(diǎn)。經(jīng)檢驗(yàn)為氧化反應(yīng)槽的內(nèi)襯、外殼皆產(chǎn)生相當(dāng)程度的破裂,不適合再參與反應(yīng)過(guò)程,因此決定拆下5號(hào)氧化反應(yīng)槽,以便檢修。
翌日早上,經(jīng)廠(chǎng)務(wù)會(huì)討論后,廠(chǎng)長(zhǎng)與相關(guān)技術(shù)人員認(rèn)為停車(chē)檢修需要3—6個(gè)月,而當(dāng)時(shí)英國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)于己內(nèi)酰胺的需求甚急,不適合停工降低工廠(chǎng)產(chǎn)能,為了讓該車(chē)間繼續(xù)運(yùn)行,決定將第5號(hào)氧化反應(yīng)槽搬離,并在4號(hào)和6號(hào)氧化反應(yīng)槽間連接一管線(xiàn)暫時(shí)以5座氧化反應(yīng)槽維持生產(chǎn)。
在拆下5號(hào)氧化反應(yīng)槽后,即進(jìn)行修復(fù)工作。在裝4號(hào)和6號(hào)氧化反應(yīng)槽間連接管線(xiàn)時(shí),施工人員僅在現(xiàn)場(chǎng)地面上以粉筆畫(huà)一簡(jiǎn)單的修復(fù)工程圖樣,并沒(méi)有預(yù)先規(guī)劃并繪制正規(guī)的設(shè)計(jì)工程圖及必要的工程應(yīng)力詳細(xì)核算?,F(xiàn)場(chǎng)以鷹架支撐管子。兩氧化反應(yīng)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(yīng)槽間的連接管,而原來(lái)氧化反應(yīng)槽出口處的伸縮接頭管徑為72cm,但當(dāng)時(shí)廠(chǎng)內(nèi)只有管徑為51cm的管線(xiàn)可用。施工人員經(jīng)大概的計(jì)算后,認(rèn)為51cM管線(xiàn)尚可提供反應(yīng)時(shí)所需的流量,并以直管計(jì)算壓力后得知其反應(yīng)亦可承受操作時(shí)的壓力,決定以此管取代之。三曲旁通管僅以分成四點(diǎn)的鷹架支撐著,結(jié)構(gòu)上并不堅(jiān)固。于3月30日2時(shí)完成全部修復(fù)作業(yè)。
修復(fù)后經(jīng)試漏檢測(cè)即恢復(fù)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(jì)處。于是將整個(gè)反應(yīng)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(fù)工作。于6月1日4時(shí)再度開(kāi)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(jìn)行修補(bǔ),至早上5時(shí)才開(kāi)工。在6月1日7時(shí)換班時(shí),值班主管對(duì)壓力情況未對(duì)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(kāi)始有可燃性氣體外泄,但并無(wú)人員警覺(jué)或注意到。將近16時(shí),空氣中彌漫著大量的可燃性氣體,并向外擴(kuò)散。2分鐘后,可能在氫氣2車(chē)間遇點(diǎn)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(gè)替代的伸縮接頭受不當(dāng)?shù)耐饬σ鹌屏汛烨?,而連接4號(hào)和6號(hào)氧化反應(yīng)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(gè)替代的伸縮接頭受不了當(dāng)時(shí)的外力引起破裂彎曲,造成容器內(nèi)環(huán)己烷大量外泄。
社會(huì)影響:
臨時(shí)配管內(nèi)的部分流體通過(guò)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(diǎn)為80.8度),變成瞬間的過(guò)熱狀態(tài)(液溫比該時(shí)壓力下的沸點(diǎn)高的狀態(tài))。過(guò)熱狀態(tài)的液體極不穩(wěn)定,在液體內(nèi)產(chǎn)生無(wú)數(shù)沸騰中心,其氣泡迅速生長(zhǎng)時(shí),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(kuò)大,使配管的一端脫離反應(yīng)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(yīng)槽上完全脫離下來(lái)。側(cè)壁開(kāi)口之后,不久發(fā)生了蒸氣爆炸,反應(yīng)槽內(nèi)的環(huán)己烷(50t)隨同其蒸氣一起從開(kāi)口部呈液滴狀猛烈地噴出。根據(jù)計(jì)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(shí)大量的液滴變成噴霧狀向外噴出。根據(jù)計(jì)算,從臨時(shí)配管排放到大氣中的蒸氣,至少有43t以上。 專(zhuān)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(dāng)于約20噸TNT炸藥爆炸當(dāng)量。環(huán)己烷泄漏在空氣中后燃燒,估計(jì)蒸氣云擴(kuò)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(tīng)到異常的聲音,隨即發(fā)生爆炸,大火籠罩全廠(chǎng)?;鹬蜔熿F高達(dá)160m,50km外也能聽(tīng)到爆炸聲。 當(dāng)時(shí)正在廠(chǎng)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(chǎng)區(qū)周?chē)?km范圍內(nèi)亦有53人受傷,另有百余人受輕傷。廠(chǎng)內(nèi)設(shè)備幾乎完全損毀,另有1821棟房屋和167家商店及工廠(chǎng)遭受不同程度的破壞,估計(jì)損失達(dá)2.544億美元。
間接(管理)原因:
1、維修過(guò)程無(wú)詳細(xì)的規(guī)劃 查出5號(hào)氧化反應(yīng)槽破裂需維修后,連接4號(hào)和6號(hào)氧化反應(yīng)槽的管線(xiàn)的設(shè)計(jì),并不是經(jīng)由有經(jīng)驗(yàn)的工程師負(fù)責(zé),整個(gè)設(shè)計(jì)圖是用粉筆簡(jiǎn)略地畫(huà)在現(xiàn)場(chǎng)的地上。氧化反應(yīng)槽出口部分的法蘭原應(yīng)配裝72cm管線(xiàn),卻以51cm管線(xiàn)代替,且對(duì)于此旁通管既未作強(qiáng)度計(jì)算,也未實(shí)施耐壓檢驗(yàn)。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(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,為了使伸縮管能在管軸方向伸縮,應(yīng)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(dòng),應(yīng)在伸縮管附近對(duì)伸縮接頭加以固定。但是該廠(chǎng)并沒(méi)有按照標(biāo)準(zhǔn)正確地作業(yè)。 2、工廠(chǎng)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(wù)空缺后并沒(méi)有人員填補(bǔ)這一職位。在移除5號(hào)氧化反應(yīng)槽后進(jìn)行4號(hào)、6號(hào)氧化反應(yīng)槽暫時(shí)性連接工程時(shí),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(yīng)先進(jìn)行必要的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,以確保基本過(guò)程整體設(shè)計(jì)沒(méi)有被改變或破壞。缺乏有經(jīng)驗(yàn)的資深專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo),這是事故發(fā)生的禍因之一。如果該廠(chǎng)沒(méi)有工藝修改管理制度的話(huà),修改前專(zhuān)家評(píng)估小組必會(huì)先查看有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)程等相關(guān)資料,然后才會(huì)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(guān)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(méi)對(duì)下一值班人員交代凌晨泄漏修補(bǔ)情況,以至于值班人員不了解情況,而造成疏于查巡修補(bǔ)后的設(shè)備。 4、測(cè)漏時(shí)壓力設(shè)定不足 在修復(fù)后使用0.39MPa的氮?dú)膺M(jìn)行試漏時(shí)發(fā)現(xiàn)有泄漏,進(jìn)行部分焊接修補(bǔ),再以0.88MPa的氮?dú)鈮毫υ嚶┐_定無(wú)泄漏,于4月1日再度運(yùn)轉(zhuǎn)。但是,依據(jù)英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,泄漏試驗(yàn)應(yīng)以設(shè)計(jì)壓力的1.3倍以上的壓力進(jìn)行水壓試驗(yàn)。如果該廠(chǎng)當(dāng)時(shí)使用1.18MPa以上的壓力試驗(yàn),必然會(huì)立即發(fā)現(xiàn)缺陷處,這場(chǎng)事故或許能防患于末然。再者,如果現(xiàn)場(chǎng)不能做水壓試驗(yàn)時(shí),亦可用氣壓試驗(yàn)代替,但是對(duì)于可能發(fā)生的危險(xiǎn)應(yīng)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(chǎng)鋅的來(lái)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(dāng)不銹鋼管受到應(yīng)力(0.57MPa)和高溫時(shí),不用直接接觸,只要附近有含鋅物質(zhì)就會(huì)導(dǎo)致鋅的脆化現(xiàn)象,使不銹鋼突然失效。因此,當(dāng)不銹鋼材料受到相當(dāng)高溫時(shí),不銹鋼表面應(yīng)仔細(xì)檢查或酸洗。該起事故發(fā)生后,在事故現(xiàn)場(chǎng)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(xiàn)因鋅產(chǎn)生脆化而發(fā)生龜裂。 6、硝酸鹽腐蝕反應(yīng)槽 對(duì)碳鋼最具侵蝕性的物質(zhì)為硝酸鹽與堿性化合物。當(dāng)碳鋼與上述可溶性鹽類(lèi)接觸時(shí),其硝酸根離子應(yīng)當(dāng)保持在100ppm以下,否則當(dāng)金屬表面溫度超過(guò)50℃,可溶性鹽類(lèi)會(huì)被結(jié)晶析出而導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕。經(jīng)專(zhuān)家鑒定,5號(hào)氧化反應(yīng)槽外殼的裂紋是由硝酸鹽產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕所致。當(dāng)發(fā)現(xiàn)5號(hào)氧化反應(yīng)槽有裂紋時(shí),未對(duì)其它氧化反應(yīng)槽進(jìn)行檢查,同時(shí)也未探究其裂紋原因并采取措施。 7、廠(chǎng)區(qū)建筑物、設(shè)備的配置不良 死亡28人中有18人死于控制室內(nèi),因?yàn)樵搹S(chǎng)控制室、實(shí)驗(yàn)室、辦公室等皆位于爆炸中心點(diǎn)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(yán)重。 8、該廠(chǎng)儲(chǔ)存過(guò)多的危險(xiǎn)性可燃物質(zhì) 該廠(chǎng)事故當(dāng)時(shí)儲(chǔ)存著1500m3環(huán)己烷、300m3石腦油、50m3甲苯、120m3苯、2046m3汽油。該廠(chǎng)經(jīng)過(guò)許可的危險(xiǎn)物質(zhì)儲(chǔ)存量?jī)H有32m3石腦油、6.8m3汽油,但該廠(chǎng)卻儲(chǔ)存著大量未獲批準(zhǔn)儲(chǔ)存的危險(xiǎn)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?dú)獾墓?yīng)不足 該廠(chǎng)某些生產(chǎn)過(guò)程安全的保障有賴(lài)于供給足夠的氮?dú)?。但事故后調(diào)查資料顯示,環(huán)己烷氧化系統(tǒng)再次開(kāi)車(chē)操作常受氮?dú)夤?yīng)不足而停頓,其原因是該廠(chǎng)本身氮?dú)獾漠a(chǎn)能不足,又無(wú)足夠的氮?dú)鈨?chǔ)存設(shè)備,需要廠(chǎng)外的供應(yīng)補(bǔ)充。因此,工廠(chǎng)本身具有足夠的氮?dú)馍a(chǎn)設(shè)備,或有足夠的安全可靠的氮?dú)鈨?chǔ)存設(shè)備,才可能維持廠(chǎng)區(qū)的安全。 10、缺乏緊急應(yīng)變能力 事故發(fā)生時(shí),廠(chǎng)內(nèi)員工未馬上執(zhí)行緊急應(yīng)變處理程序,他們只能做一些簡(jiǎn)單的修復(fù)工作,各相關(guān)人員缺乏緊急應(yīng)變能力的訓(xùn)練。
防范措施:
由英國(guó)博立克斯鎮(zhèn)爆炸事件,可明確地看出此災(zāi)難的發(fā)生原因不外乎人為的操作失誤、廠(chǎng)區(qū)的配置不良、工藝設(shè)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(xué)習(xí)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施檢查,掌握作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)潛在危害并加以改善,進(jìn)而維護(hù)工廠(chǎng)的安全,以降低災(zāi)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(diǎn)建議: 1、落實(shí)危險(xiǎn)物及有害物的周知制度 存在于工廠(chǎng)中的危險(xiǎn)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(chǎng)危險(xiǎn)物及有害物周知制度,一方面有效地管理工廠(chǎng)中的各種危害物質(zhì),另一方面使工人能夠清楚地認(rèn)識(shí)工廠(chǎng)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(xiǎn)物及有害物的周知制度內(nèi)容包括:1)危害物質(zhì)周知計(jì)劃書(shū);2)危害物質(zhì)清單;3)危害物質(zhì)的標(biāo)示;4)化學(xué)品安全技術(shù)說(shuō)明書(shū)(MSDS);5)工人的安全衛(wèi)生與訓(xùn)練。 2、使用防爆型的電器設(shè)備 在整個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)使用到大量的電器設(shè)備,這些電器設(shè)備如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)特殊的設(shè)計(jì),很容易產(chǎn)生火花,成為點(diǎn)火源,再加上化工廠(chǎng)內(nèi)爆炸性及可燃性的物質(zhì)相當(dāng)?shù)亩?,因此引起火?zāi)爆炸的危險(xiǎn)性相當(dāng)?shù)母?,所以?yīng)盡可能在此類(lèi)作業(yè)環(huán)境中采用特定等級(jí)防爆型的電器設(shè)備,降低爆炸發(fā)生概率。一般防爆型的電器設(shè)備可分為五大類(lèi):1)耐壓型的防爆設(shè)備;2)內(nèi)壓型的防爆設(shè)備;3)安全防爆設(shè)備;4)絕緣油防爆設(shè)備;5)本質(zhì)安全化防爆設(shè)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(shí)代,只重視生產(chǎn)而忽視安全環(huán)保管理的經(jīng)營(yíng)理念是落伍的。由此事故可以看出Nypro公司經(jīng)營(yíng)理念的不正確性,趕時(shí)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(biāo)準(zhǔn),省去必要的安全步驟往往欲速則不達(dá)。如果企業(yè)在經(jīng)營(yíng)時(shí),能夠不累積小問(wèn)題,不忽略小隱患的存在,往往能降低其生產(chǎn)過(guò)程中重大意外事故的風(fēng)險(xiǎn)。 4、安裝防漏和測(cè)漏裝置 在化學(xué)物質(zhì)的工藝設(shè)備上,應(yīng)裝有防漏與測(cè)漏裝置,以防泄漏的發(fā)生或在泄漏發(fā)生后發(fā)出警報(bào),告知工作人員事先預(yù)防爆炸的發(fā)生。 5、設(shè)置自動(dòng)火災(zāi)監(jiān)測(cè)警報(bào)裝置 自動(dòng)火災(zāi)監(jiān)測(cè)警報(bào)裝置可及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的發(fā)生,以及火災(zāi)初期的滅火,但需定期維修警報(bào)裝置。 6、實(shí)施量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 生產(chǎn)過(guò)程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的目的在于分析工藝過(guò)程中潛在危險(xiǎn)發(fā)生原因及應(yīng)有的保護(hù)措施,并評(píng)估潛在危險(xiǎn)發(fā)生后的后果嚴(yán)重性,及危害發(fā)生頻率,并評(píng)估其風(fēng)險(xiǎn)值是否可接受或需有改善措施以降低風(fēng)險(xiǎn),保障工廠(chǎng)及社區(qū)的安全。 生產(chǎn)過(guò)程量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)需要考慮的事項(xiàng)及單元:化工生產(chǎn)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估定義、系統(tǒng)描述(生產(chǎn)工藝說(shuō)明)、危害辯識(shí)、事故案例、選擇分析程度、建立化工生產(chǎn)過(guò)程量化風(fēng)險(xiǎn)分析模式、潛在危害后果估計(jì)、潛在危害頻率估計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及應(yīng)用。 7、建立周密的緊急應(yīng)變體系 對(duì)于工廠(chǎng)而言,建立一套完整的緊急應(yīng)變體系是不可或缺的,其應(yīng)變程序主要包括:緊急狀況的通報(bào)、疏散計(jì)劃、救災(zāi)、應(yīng)變工作、災(zāi)后復(fù)原、災(zāi)后檢討。通過(guò)有系統(tǒng)的規(guī)劃,使得緊急應(yīng)變程序在各類(lèi)化學(xué)災(zāi)害中發(fā)揮其功能,其主要目的在于工廠(chǎng)發(fā)生化學(xué)災(zāi)害時(shí),利用鄰近的資源,在最短的時(shí)間內(nèi),有效地遏制災(zāi)害范圍的擴(kuò)大,以降低災(zāi)害對(duì)人類(lèi)及環(huán)境的沖擊,最終的目的就是保持一個(gè)安全無(wú)害的環(huán)境。