范文一:特索罗阿纳科特斯炼油厂火灾事故给我们的启示
美国特索罗阿纳科特斯炼油厂火灾事故给我们的启示
唐彬 1 天津市居安企业管理咨询有限公司
何琛2 上海于睿商务咨询有限公司
关键词:碳钢、高温氢腐蚀、本质安全、火灾、爆炸、美国化学品安全与危害调查委员会(CSB)
摘要
本文结合美国化学品安全与危害调查委员会对美国特索罗阿纳科特斯炼油厂火灾爆炸事故的分析,从本质安全方面深刻分析产生事故发生的原因,并提出改进措施。
1.介绍
腐蚀严重的设备不能再使用,如果不能及时提供有效的补救措施,可能造成更为严重的事故,直接威胁着企业的安全生产。高温氢腐蚀是在高温高压条件下扩散侵入钢材中的氢与不稳定的碳化物发生化学反应,生成甲烷气泡(包含甲烷的成核过程和成长),即
Fe3C+H2→CH4+3Fe,并在晶间空穴和非金属夹杂部位聚集,引起钢材强度、延性和韧性下降与劣化,同时发生晶间断裂。由于这种脆化现象是发生化学反应的结果,所以它具有不可逆的性质,也称为永久脆化现象。腐蚀作用与材料组成、温度、压力、暴露时间相关,同时与热处理、应力也有很大的关系。本文根据美国化学品安全与危害调查委员会(CSB-
Chemical Safety Board)对美国特索罗阿纳科特斯炼油厂石脑油加氢装置(NHT)火灾事故的调查研究,从设计阶段选材和生产过程监控等方面进行分析,希望藉此提高防腐蚀的管理水平,避免管道和设备腐蚀失效。
2.阿纳科特斯炼油厂石脑油加氢单元火灾事故经过
2010年4月2日,在美国特索罗阿纳科特斯炼油厂(以下简称特索罗炼油厂)石脑油加氢单元发生了灾难性的换热器破裂事故,位于该装置换热器(E-6600)发生大面积破裂引发重大火灾和死亡事故。
2.1美国特索罗阿纳科特斯炼油厂背景
美国特索罗炼油及销售有限责任公司(Tesoro)作为集石油开采及加工一体的企业,始建于
1968年。1969年特索罗在阿拉斯加州的基奈半岛开始运营其第一家炼油厂,在美国西部运营有6家炼油厂,这些炼油厂加起来的处理能力约为85万桶/天。
发生事故的特索罗阿纳科特斯炼油厂是特索罗公司1998年从壳牌石油公司收购的,在西雅图北部大约113km。特索罗阿纳科特斯炼油厂处理能力大约12万桶/天,它从1955年开始进行石油炼制。主要面向华盛顿及俄勒冈州的市场,主要供应汽油,航煤及柴油。同样也生产重燃料油,液化石油气及沥青。大约有350名员工及50名承包商在该炼油厂工作。
2.2阿纳科特斯炼油厂石脑油加氢装置(NHT)简介
2010年4月2日,事故发生在特索罗阿纳科特斯炼油厂的催化重整/石脑油加氢处理单元(NHT),其包括石脑油加氢工艺。加氢工艺主要通过催化剂将氢气与石油原料或石化中间产品反应,从而去除里面的硫、氮及含氧杂质。加氢主要目的包括:
◆ 提高产品的品质和对环境的影响。特别是法律规定的强制性质量规范(如降低车用
汽油中的苯);
◆ 可以保护敏感和昂贵的下游催化剂不被污染。
特索罗阿纳科特斯炼油厂石脑油加氢处理单元在1972年最初建设时处理能力为2.48万桶/天。通过技改升级,事故发生时该装置已经达到4.06万桶/天的处理量,产能提高64%。
石脑油加氢处理单元脱除硫,氮,和含氧杂质时需要将石脑油在4.14Mpa(表压)压力下加热到316℃,然后与氢混合。最初加热石脑油是在该单元的换热器E-6600A/B/C和D/E/F内,如图1所示(本文中的换热器统指石脑油加氢单元的换热器)。
该装置有两组平行的三个串联换热器(标号为A/B/C 和D/E/F),利用热的石脑油通过换热器来加热冷物料以节省能源。冷的石脑油从储罐或其他单元通过泵进料,然后与富氢气体混合,作为气液混合物进料。气液混合物进入两组平行的换热器管程或者是其中一组。由于管程内的气液混合物被加热,部分液体被完全气化,然后进入加热炉被进一步加热,加热后进料至NHT反应器中。在反应器内去除硫,氮和含氧杂质。反应器内的反应后的物料进入换热器的壳程作为管程进料进行预热,加氢反应后不含杂质的石脑油进入炼油厂其他单元进行后续生产。
图1:石脑油加氢装置(NHT)换热器工艺流程简图
2.3事故发生过程
2.3.1事故前操作
正常开车期间,阿纳科特斯炼油厂的两组换热器A/B/C及D/E/F是同时投入使用的。根据原壳牌石油公司的设计和工艺操作条件,换热器在运行一段时间后会结垢,也就是说,换热器的管程内外会有工艺杂质及副产物的积累。结垢也会影响管程和壳程物料的换热效果。因此换热器需要定期清洗除垢,进而保证工艺所需温度。正常情况下连续运行约六个月后清洗。清洗时,两组换热器中的一组清洗,一组运行。清洗过的换热器通过缓慢进入壳程和管程的物料后继续投入运行。在换热器的停车、开车过程中经常会出现泄漏,偶尔也发生火灾。因此换热器的清洗是很危险的非常规操作。壳牌石油和特索罗采用这一非常规操作的目的主要是为了避免石脑油加氢(NHT)处理单元的全面停车。
2010年3月28日,事故发生前5天,换热器A/B/C停车进行清洗,D/E/F换热器及石脑油加氢(NHT)处理单元正常运行,3月31日换热器A/B/C经过三天清理及维修后安装完毕做开车前的准备。
2.3.2事故前夜
2010年4月1日晚上,经过停车清洗的A/B/C换热器准备投入使用。NHT单元是一个典型的员工配备模式,即1个在中控室,1个在现场操作。该单元俯视图见图2。
图2 NHT装置的布局俯视图
NHT中控室内操和现场外操准备将换热器投入使用,内操严格按照开车操作流程逐步进行操作,并与外操通过对讲机随时沟通确认。CSB调查表明,开车的繁重任务让1名外操来完成并不容易,因为它要求外操将几个隔离用的大切断阀缓慢打开(见图3
)。与此同时现场还
准备了四个蒸汽喷枪,以防开车期间出现泄漏或者火灾。这些切断阀和蒸汽喷枪位于换热器A/B/C和D/E/F的空闲地带。晚上大约10点半,在装置主管的要求下,其他6名员工(5个操作工和1个倒班班长)加入室外操作。开车操作规程并没有对这6名操作工的工作做很详细的规定。
图3:CSB模拟事发当晚现场操作员的开阀情景
2.3.3事故发生
A/B/C换热器按照计划继续开车,在此过程中发生了两处泄漏。因为这种泄漏在开车过程中经常见到,并没有引起大家的重视,换热器继续开车。并且按照往常的操作经验,他们认为当换热器达到预定的操作温度后这种泄漏是会停止的。到4月2号12点半,当7名操作员还在现场进行开车操作时,临近的D/E/F换热器中的换热器E突然发生爆炸(见图
4)。
图4:爆炸后的换热器E
该换热器在焊缝处发生大面积破裂,泄漏出大量的热氢气和石脑油。这些气体泄漏后立刻自燃,现场出现浓浓大火(见图5)。这种爆炸的威力即使离现场107m远的内操也感受到了。CSB调查认为,事故时2名操作工位于上层换热器平台操作,其余5人在地面。7名现场操作员都大面积烧伤,事故22天后全部死亡。
图5:CSB模拟的火灾爆炸现场
3. 阿纳科特斯炼油厂事故原因分析
事故发生后,美国化学品事故调查委员会(CSB) 研究了物证和现场,并采访证人,分析了技术、组织结构、规范法规、管理等方面的原因,本文只是从高温氢腐蚀及本质安全设计方面进行分析事故发生的原因。
3.1高温氢腐蚀
事故后的金相分析表明,碳钢材质的换热器E爆炸主要是经过高温氢腐蚀后机械性能大大损伤。钢设备高温、高氢分压的情况下,长期与氢接触,很容易发生这种机械损伤,而这种损伤将严重影响碳钢的机械性能。
当氢原子扩散到容器的碳钢壁时就发生了高温氢腐蚀,见图6所示,氢与钢铁中的碳反应生成甲烷,见图7所示,这个反应从钢材中除掉碳,这种类型的反应一般叫“脱碳”。
图6:氢原子扩散至钢材中的示意图
图7:脱碳过程,氢原子遇到自由碳后反应生成甲烷
甲烷分子比氢原子要大,所以不能从钢材中扩散出去,在钢材中集聚压力升高,并对周边挤压,甲烷形成的越来越高的压力可能会导致钢材产生裂纹,示意图见图8所示,也可能在钢材中形成气泡,示意图见图9所示。
图8:甲烷在钢材内集聚产生高压导致的裂纹
图9:甲烷在钢材内集聚产生的气泡
钢材内形成的裂纹越多,裂纹就会连接在一起形成裂缝,见图10所示,裂缝也会连接在一起形成更大的裂缝,这样将会极大的降低钢材的强度,最终导致破裂。阿纳科特斯炼油厂的E换热器就发生了这样的过程。
图10:APIRP941中展示的裂纹连接在一起形成裂缝的示意图
3.1.1预测高温氢腐蚀的发生
美国石油协会(API)公布了API推荐做法941《炼油和石化企业在高温和高压的临氢环境用刚》。该文件提供纳尔逊曲线来预测不同材料的高温氢腐蚀。纳尔逊曲线是在1949年由乔治纳尔逊基于工业上对高温氢腐蚀的所得的经验发展而来的,工业上经常用这个曲线基于工艺操作温度、氢分压、设备的建造材料来预测高温氢腐蚀, 根据曲线所以,与其他材料相比,碳钢是最容易受高温氢腐蚀影响的材料。根据曲线温度越高发生高温氢腐蚀的可能性越大。但是纳尔逊曲线是温度和氢分压的函数,仅仅是基于一系列事故的经验曲线,缺乏科学性。
CSB进行了石脑油加氢处理装置单元(NHT)换热器的工艺条件的计算机重建。计算机重建结果表明,E换热器破裂的碳钢被认为运行在可适用的纳尔逊曲线之下,而这一区域被认为是高温氢腐蚀不会发生的安全运行区。因此,碳钢纳尔逊曲线方法是不完全准确的,不能依赖它来防止设备高温氢腐蚀故障,也不能可靠地用于预测设备发生高温氢腐蚀损坏的可能。
3.1.2易导致高温氢腐蚀发生的条件
钢制设备的焊缝是产生高温氢腐蚀的风险因素,它能导致应力集中。焊后热处理可以降低该风险。通过焊后热处理使金属能适应其原始的、预制状态,同时消除残余应力。遗憾的是碳钢制造的换热器B和E的焊缝都没有进行焊后热处理,在这些换热器的焊缝附近应该有高应力集中区,同时调查发现高温氢腐蚀也只发生在换热器B和E的焊缝处。同时换热器E的破裂位置也是沿着这些高应力的焊接区域,可归因于由高温氢腐蚀引起的裂纹。
换热器E的破裂是由碳钢材质换热器常见的称为高温氢腐蚀引起的机械损坏。换热器B
没有
失效,但它同换热器E材质一样,且在相同的工况下工作。具有相同的材料构造和操作条件,B换热器也发生了严重的高温氢腐蚀。
3.1.3高温氢腐蚀检验的局限性
检验是机械完整性重要的一部分,如果依靠检验来防止设备的高温氢腐蚀失效存在很大的局限性,比如:要通过检验来发现高温氢腐蚀,则设备必须已经产生了高温氢腐蚀。高温氢腐蚀也很难通过检验来鉴定,API RP 941中讨论了高温氢腐蚀检验的困难:高温氢腐蚀的早期产生裂纹或者小的裂缝很难被探测到,高温氢腐蚀晚期产生的大的裂缝则很容易被探测到,但是这时设备失效的可能性已经很高了。
高温氢腐蚀的检验方法有:超声波、射线、着色渗透、磁粉等。但是不能依靠检验来鉴定或者控制高温氢腐蚀,检验的结果也可能不可靠或者误导。成功鉴定高温氢腐蚀高度取决于特定的检验技术和检验员的技术,但是很少有检验员能具备这样的专业水平。
API RP571《影响炼油工业中固定设备的损伤机理》支持通过设计时合理选材来避免高温氢腐蚀,以实现本质安全设计,并提出“300系列的不锈钢、5Cr, 9Cr和 12Cr 的合金”在炼油厂常见的工况下不易受高温氢腐蚀的影响“。
3.1.4本质安全设计
《工艺安全设计指导》第二版中,CCPS定义“本质安全设计通过使用危险性小的或者没有危险性的材料、工艺条件进而消除或者减少危害”。本质安全技术是相对的;对一个特定的危害或风险,一个技术只有相比于其他技术才可以被描述为本质安全。一个技术可认为是本质安全的只是相对于一个特定的风险,但对另一个风险来说它未必是本质安全。因此,针对过程开展全面的危险记录分析来识别其中的个体与整体风险,并评估这些风险可有效降低危害。一个本质安全系统或控制审查层次(见图11)详细列出了一系列不同程度的本质安全改进措施。审查应包括对人身伤害的风险、对环境的危害、生产损失以及经济可行性评估。 在工厂设计阶段而不是运营之后再引入本质安全,将更简单花费更小也更有效。工艺升级、重建及修缮为本质安全的引入也提供了更好的机会。而要实现过程本质安全,通过开展全面的危害审查来识别风险,从而减少或者消除这些风险是其中很重要的步骤。控制其它可变常数,更新材料能减少潜在的高温氢腐蚀风险。正如前所述,焊后热处理在降低高温氢腐蚀的层级控制中处于较低等级,相对更换材质来首,使用它来降低高温氢腐蚀带来的风险,并不
是有效的保护手段。
图11层次控制示意图 图中高亮部分反映的是本质安全控制原则,主要参考Kletz,Trevor
Amyotte, Paul 2010
年出版的《炼制厂:本质安全设计手册》
2010年4月的事故发生后,特索罗炼油厂已经重新更换了NHT单元的换热器,这也是本质安全设计的一种表现方式。正如上述讨论的,两组换热器的材质也已经升级为更不易发生高温氢腐蚀的材质。
3.2特索罗炼油厂换热器故障
特索罗炼油厂的换热器是1971年建设、安装、运行的。两组换热器的金相性能一样。通过设计的操作条件来选择换热器壳体材质的压力。通过分析发现,每一个换热器的壳体都是由4个筒体焊接组成,这种结构导致每个筒体有一个长焊缝,而筒体的连接处则有三个环状焊缝(见图12)。他们选用纳尔逊曲线来选择适用的材质。换热器B和E最终选择使用碳钢,因为设计温度低于碳钢材质的纳尔逊曲线。B和E换热器中筒体4处,内部使用不锈钢316保护,主要是为了预防另一种称为“硫化熔蚀”的损坏机理。
换热器B和E制造过程中使用的焊接技术导致了很大的热影响区。同时焊后也没有进行热处理。因此导致在这些高应力集中区最终发生了高温氢腐蚀。
图12:换热器B和E的构造示意图
3.3时间因素
工艺数据表明,D/E/F换热器的管程出口温度破裂之前在3分钟内增加了约24℃,如在图
13所示,CSB对比了以前3次开车时段的温度变化发现,这种温度骤变在开车阶段很典型,主要是由于用独立的大切断阀控制来实现工艺要求很困难,而这本应该设计为流量调节阀的。
图13: 事故发生前的温度压力曲线图
换热器E因长期的高温氢腐蚀已经出现严重退化的机械性能退化,除了换热器A/B/C开车期间增加的机械应力,这种瞬间的温度增加足以超过换热器最薄弱环节材质的临界强度。这个情景最能解释A/B/C换热器开车时的换热器的时间响应缺陷,但它并不会导致故障。
3.4换热器B和E的工艺参数
在炼油厂和化工厂,关键的温度、压力、流速和其它参数通常使用分布式控制系统(DCS)测得,通过工厂安装的仪表能记录和追踪数据,重要的变量在中控室内也可视。现场的操作员也可以手动记录DCS未反应的现场仪表的数据。
特索罗炼油厂的DCS和现场仪表对NHT单元换热器进出口流体的温度和压力都有记录,具体见图14,虽然换热器流体进出口的温度和压力都有监测,但是两个换热器中间的温度却没有监控。这就导致员工不清楚位于中间的换热器B和E的进出口操作温度。假设壳牌石油或者特索罗对该部位的温度进行技术评估或者安装仪表进行监控,或许就可以重新评估高温氢腐蚀带来的潜在影响,进而提出有效的保护措施。
图14:NHT装置换热器的温度压力显示器,从该立体图中可以看出位于中间位置的换热器B和E的
管程及壳程进出口都没有温度显示指示。
3.4组织管理缺陷
与BP德克萨斯2005年3月发生的灾难性爆炸相似,CSB调查发现特索罗的过程安全文化和组织同样存在缺陷,而这对事故也造成灾难性的后果。组织缺陷允许太多人员暴露在危险区域,过程安全文化的缺陷导致无法控制的危害,从而造成重大火灾和七条人命的伤害。
4. 阿纳科特斯炼油厂NHT装置爆炸死亡事故给我们的启示
特索罗炼油厂此次事故发生在石脑油加氢处理单元,属于临氢生产装置范畴,临氢装置在我国炼油行业内广泛存在。随着环保要求的日益提高,汽柴油品质升级成为必然,装置改造变更不可避免,风险也是极大的存在。临氢装置一旦发生大事故,后果不堪设想。本次高温氢腐蚀事故暴露并反映出很多的问题,值得深思,也带给我们很多的教训和启示。
4.1本质安全设计
本质安全是指通过设计等手段使生产设备或者生产系统本身具有安全性,即使在误操作或者发生故障的情况下也不会造成事故。其核心是从根源上消除或者减少危险,而不是依靠附加的安全防护和管理控制措施来减少危险源和风险。在新建装置及装置技改升级时,企业应重视并要求设计单位切实做好本质安全设计。本质安全设计可降低企业的运行维护成本,同时降低运行风险,是规避重大事故的根本。本次事故中,换热器系统中阀门的设计、壳程进出口温度监控仪表的缺失及换热器壳体的选材均未达到本质安全设计要求。
4.1.1.针对高温氢腐蚀的设备选材
本次事故中,换热器壳体选材未达到本质安全设计的要求。氢腐蚀的机理是不稳定碳化物的分解,所以在钢材中添加能形成稳定碳化物的元素(铬、钼、钒、钛、钨)就可使碳的活性降低,从而提高钢材抗氢腐蚀的能力。在加氢高压设备中广泛采用铬-钼钢系,这是原因之一; API RP 571建议选用300 系列不锈钢及5Cr、9Cr 或12Cr 合金钢等对高温氢损伤不敏感的材料。
4.1.2设计阶段仪表的布控
装置各节点压力、温度、流速等工艺参数监控务必要全面到位无任何缺漏,尤其是临氢装置。
本次事故中,事发换热器就出现了温度监控仪表的缺失,影响了对风险的管控。
在E和B换热器进出口均无温度监控仪表,在检测和评估的时候,专家和工程师就无法获取真实的运行工艺条件(温度),只能参照设计时的条件来评估,而实际上由于管束结垢淤塞现象的存在,导致热传递与设计时偏差较大,评判结果误差大,并不能反应装置实际的高温氢损伤敏感性。
4.1.3设计阶段阀门的选择
本事故换热器开车期间现场操作员需要根据工艺需求手动开启大尺寸的阀门已达到工艺所需的操作参数。手动操作存在误差较大,温度压力在此期间波动较大,对设备的冲击也较为严重。建议针对这种敏感工况采用电动调节阀等灵敏装备,制定操作规程规范操作。避免大范围的波动。
4.2考虑安装问题
钢材的抗氢腐蚀性能,与钢材的显微组织也有密切的关系。施行回火且回火温度越高,由于可形成稳定的碳化物,抗氢腐蚀能力得到改善;在高温氢腐蚀中应力的存在会产生不利影响,试验证明,在高温氢气中蠕变强度会下降,特别是由于二次应力(如热应力或由冷作加工所引起的应力)的存在更会加速高温氢腐蚀。因此对于设备的安装及焊接技术提出了更高的要求,针对焊缝的热处理就显得极为重要。
4.3 经验依赖
不能过分依赖标准规范,标准规范也可能出现偏差,应结合实际正确解读。本案例中换热器B和E材质选择依赖纳尔逊曲线,且未设置温度监控就是典型的经验依赖,而忽视了日常过程中的监管。
5. 结论
炼油厂设备腐蚀极有可能会导致管道破裂或者灾难性的故障。企业要在日常的生产经营中提升设备腐蚀管控,切实做好腐蚀适应性评估。环保问题迫切要求油品质量升级,清洁油品的生产都依赖于加氢工艺,而我国采用的加氢工艺中大都为中高压加氢,加之高温,危险系数
相对较大,因此须格外重视临氢装置的腐蚀及安全管理,避免因高温氢损伤(脱碳、氢腐蚀)、氢致开裂、氢鼓泡等的发生引发重大安全问题,尤其如高温氢腐蚀等难以检测发现的问题更应予以重视。
6. 参考文件
[1] CSB INVESTIGATION REPORT,Tesoro_Anacortes_Investigation_Report_2014-05-01
[2] API RP571: Damage Mechanisms Affecting Fixed Equipment in the Refining Industry
[3] API RP 941: Steels for Hydrogen Service at Elevated Temperatures and Pressures in Petroleum Refineries and Petrochemical Plants
[4] Chemical Process Safety (CCPS) book: Inherently Safer Chemical Processes, 2nd ed.
[5] API RP 571-2011 Damage Mechanisms Affecting Fixed Equipment in the Refining Industry[S]
[6] 化工本质安全化设计[J],王旭,化工安全与环境, 2002(24):8-10
[7] 石油化工装置本质安全设计,高耸,石油化工安全环保技术,2010年第28卷第四期
[8] 对美国一起高温氢腐蚀重大事故的反思, 方煜,事故分析与报道, 2014年第14卷第9期
范文二:火灾事故的启示
11.3火灾事故的启示
随着我国市场经济的日臻完善和社会不断向前发展,各类灾害事故层出不穷,让人们痛心疾首。尤其是火灾事故更为突出,在社会上几乎占据突发首位。其中,今年11月3日在湖南衡阳市区发生的特大火灾事故中,被无情的烈火夺去了20名消防官兵的生命,让人痛惜不已。他们的不辛是国家财富的损失。他们的遭遇也说明我国消防事业尤待于进一步加强和巩固。今后,为吸取血的教训,进一步加强消防安全工作的开展,结合市内实际情况,制定切实可行的防范措施,以避免类似事故的发生。现结合实际,浅谈一下我个人的认识:
一、加强消防宣传工作,全面提升全员消防意识。
截至目前为止,我国消防事业的宣传工作不利于改革开放的发展,只是在每年的11月9日进行宣传,而在日常生活中不能达到广泛宣传的目的,影响力度不够,不能较好提高人们对消防的认知度,而导致部分人们对消防安全存在片面认识,消防意识较差。例如:在家中时常出现乱引电源线,长时间使用电褥子等现象,这些行为不时埋藏着火灾隐患,也许导致你失去亲情和友爱,也许失去更多的财富。今后,要把消防工作的重心下移,关口前移,加强日常消防工作的宣传,利用各种广告牌、标语和消防漫画等媒体大造声势,广泛宣传,营造良好的消防宣传氛围,进一步提高人们对消防安全重要性的认识,全面提升全员消防意识,使消防工作形成全员参与,群防群管的良好局面,确保社会的消防安全。
二、加强消防事故防范,做好消防安全大检查。
随着社会的不断发展,各类消防事故隐患也日益增多,消防工作面临着新的课题。为全力做好日常消防无事故,各部门要加强部门自检自纠工作,全面落实不符合消防安全要求的部位和设施,彻底消除隐患,确实不能自纠的隐患,要及时报告当地消防部门协助解决,避免灾害事故的发生。地区消防部门要按季节变化和特征,组织相关部门和人员对辖区内的消防设施、各场所以及人员密集的地方进行消防安全检查,特别是秋季和冬季要加强消防管理,对油区和易燃易爆区等重点防火部位要加大消防巡检频率,做好日常巡检记录,及时应对突发事件。发挥最大潜力来深挖隐患,全力消防除不安全因素,确保消防安全。
三、各消防部门要加强业务训练,提高队伍整体素质。
根据现消防形势,各消防部门要认清形势,理清工作思路,统一思想,全力做好消防安全工作。为提高消防员的扑救火灾的能力,建议各消防部门定期组织本部门人员进行消防知识培训和实战演习,并结合部门工作中存在的问题,制定周密的培训计划,使培训工作与实际工作有机的结合起来,形成培训为工作服务的效果。在培训中,严格按“时间,人员,效果”的落实,并要特别注重个人素质的提高,要采取激励制度,调动人员培训的积极性和主动性,达到培训预期目标和效果。通过个人素质的提高来促进队伍整体素质的提升。
四、“工欲善其事,必先利其器”。
随着工程建筑设计多样性,火灾事故也呈现出复杂性。在社会中,消防安全占据极其重要的地位,关系到社会的稳定和经济的发展,建设消防部门要加大人力物力的投入,建设消防工程,诚筑消防防火墙。在引入消防设施时,要本着“方便,实用”的原则,逐渐完善消防事业,增强灭火能力,加强社会保护力度,提高防范措施。
总而言之,消防安全系于心,我们加强消防宣传,广泛发动群众,消除各类隐患,确保社会消防安全
范文三:特色|雪佛龙瑞奇蒙德炼油厂常减压装置火灾事故给我们的启示
雪佛龙瑞奇蒙德炼油厂常减压装置火灾事故给我们的启示
期号:TS079 2016-02-01
关键词
高温硫化腐蚀、常减压装置、碳钢管道、硅含量、火灾、爆炸、美国化学品安全与危害调查委员会(CSB)。
摘要
本文结合美国化学品安全与危害调查委员会对美国雪佛龙瑞奇蒙德炼油厂常减压装置火灾事故的分析,从防腐管道选材和防腐监测方面深刻分析产生火灾事故的原因,提出了预防措施。
CSB针对雪佛龙瑞奇蒙德炼油厂事故的调查视频,敬请观看,建议在WIFI条件下观看,土豪随意哦。
1. 介绍
随着我国炼制进口高含硫原油逐年增多,设备和管道腐蚀问题日益严重,因此造成的损失巨大。腐蚀严重的设备则不能再使用,如果不能及时的提供有效的补救措施,可能造成更为严重的事故,直接威胁着企业的安全生产。炼油厂的高温硫化腐蚀,通常是指温度在260℃以上的由各种形态的硫化物引起的腐蚀,常常发生在常减压蒸馏装置的重质柴油流出的直管和弯头部位。腐蚀作用与时间和温度有一定的关系,与原油和设备的材料也有很大的关系。本文根据美国化学品安全与危害调查委员会(CSB-Chemical Safety Board)对雪佛龙瑞奇蒙德炼油厂常减压装置火灾事故的调查研究,从设计阶段防腐选材和生产过程防腐监测等方面进行分析,希望藉此提高防腐蚀的管理水平,避免管道和设备腐蚀失效。
2. 雪佛龙瑞奇蒙德炼油厂常减压装置火灾事故经过
2012年8月6日,在美国加利福尼亚州的雪佛龙公司瑞奇蒙德炼油厂(下称“雪佛龙炼油厂”)4号常减压装置,发生了灾难性的管道破裂。它发生在常减压装置常四线的8英寸管线上,在泄露发生时,这段管线内的重质柴油流量约为10800桶每天。
2. 1?雪佛龙瑞奇蒙德炼油厂背景
雪佛龙(CHEVRON)公司始建于1879年,按营业额计算,位列世界十大石油公司之一。公司总部设在美国加州旧金山,经营范围包括石油和化学工业的各个方面,业务涉及约90个国家,雪佛龙在全球的员工超过三万九千人。
雪佛龙瑞奇蒙德炼油厂位于加利福尼亚州,瑞奇蒙德市。炼油装置最早是由太平洋海岸石油公司建于1902年。瑞奇蒙德炼油厂占地约2900英亩(约11.7km2),每天处理25万桶原油(约39750m3),大约有1200名员工。
2. 2 常减压装置简介
雪佛龙炼油厂第四常减压车间在整个炼油工艺中,属于初步处理工段。原料油从储罐用泵送到原常减压装置。经脱盐设备去除腐蚀性盐类,固体和水;再经预热后进入常压塔,温度为357.2℃。常压塔根据不同沸点通过蒸馏分离出各种烃组分,包括塔顶气,航空燃油,柴油,重质柴油和塔底重油等组分,见图1。每个组分在炼油厂中的后续装置中进一步加工、提炼。
图1:常减压蒸馏及预处理工艺简图
事故发生在常压塔第四分馏线(简称常四线),见图2。常四线抽出口经过喷嘴分为两条管线,一条12 英寸,一条8英寸。破裂的管道属于8英寸管线,这条管线长1.32m。这条管线的操作温度为337.8℃,操作压力约为0.38Mpa(G)。
图2:常四线泄漏点
2. 3 事故发生过程
2.3.1 发现泄漏
2012年8月6日下午3:50分,外操在例行检查时发现,在装置混凝土地坪上有一些类似柴油的物质。检查后发现泄漏是从一个离地4.3m高的管道保温层下部滴落,经过识别这条泄漏管道是常四线管线的一部分(见图3)。经目测,操作工认为该管道不能被从装置中隔离开。
图3:常四线泄漏位置
2.3.2 事故响应
主管和班组长先后赶到了泄漏位置。他们观察到泄漏速率约每分钟40滴,管道设有保温,所以他们无法确定泄漏的精确位置。他们的结论是,泄漏量不是很大,不用装置停车,但仍然是一个较严重的情况。下午四点以后,他们按照惯例叫来了雪佛龙消防部门。消防队员围绕泄露区域用警戒线划定了6m乘6m的危险区域。
大约下午4:15开始,更多人员被召集到泄漏现场协助泄漏分析。
大约在下午5:00,班组长离开泄漏现场,到控制室下令减少常四线的流量。现场小组随后决定拆开管道保温,以寻找泄漏的原因。这个过程将有助于决定是带压堵漏,还是停车检修。
现场人员搭建了脚手架,准备人工剪开保温层。两名消防队员爬上了脚手架,拆除铝皮及保温层。在消防员拆去常四线保温铝皮时,白色烃蒸气从刚刚暴露的保温材料内喷出,但消防员继续拆除保温层。这时,浸泡过常四线物料的保温层接触氧气后发生自燃;着火点离消防队员仅0.3m。其它消防队员立刻扑灭了火源,上面的两个消防队员迅速从脚手架下来。
2.3.3 火灾发生
虽然消防队员拆下了大部分的保温层,但是泄漏的位置仍然被保温层掩盖。经操作人员指导,消防人员使用消防水带对着保温层喷射,企图打掉保温层;然而保温层掉下后,他们发现管道泄漏已相当严重;这时重质柴油从管道中喷出来。生产经理决定停车,但这个过程需要几个小时来完成。同时泄露的蒸气云迅速开始累积;消防队用消防水喷洒,试图控制蒸气云。但是蒸汽云突然扩大,吞没了站在危险区内和隔离区之外的19名消防员和操作工。由于蒸气云稠密而且温度高,陷入蒸气云中的人看不到他们周围的任何东西。每个人挣扎着寻找出路。一些消防队员趴下来,顺着消防软管,摸索着爬了出来。
大约在下午6:30,大型蒸汽云形成两分钟后,突然引燃。18名员工在起爆前安全地逃出蒸汽云;另一名员工,是雪佛龙炼油厂消防队员,当漏油爆燃时,他还在消防车里,整个消防车被火球笼罩。因为他穿着全身式消防防护装备,他能够穿过火焰抵达安全地点。6名雪佛龙炼油厂员工在这起事故和随后的紧急救援工作中受了轻伤。就连在隔离区之外距离泄露位置19.8m的消防车,也被焚毁(见图4)。
图4:隔离区之外的消防车也被焚毁
这次可燃烃类泄露,引爆和后续燃烧导致了大量的蒸气、颗粒和黑色烟雾;并弥漫到周围区域(见图5)。这起事故引发了社区报警系统(CWS)3级警报,瑞奇蒙德市在下午6点38分发出了就地避难建议。直到当天晚上11点12分,大火被扑灭后,烟雾才消散。在随后数周里,来自周边社区约15000人寻求医疗救助,包括呼吸困难,胸痛,咽喉痛和头痛。大约有20人被送往当地医院进行住院治疗。
图5:从码头看到最初的蒸汽云(白云)和随后的爆燃(黑烟)
3.雪佛龙炼油厂常减压装置火灾事故原因分析
3.1 直接原因
事故发生后,美国化学品事故调查委员会(CSB)委托了专业的材料工程和检测公司,对常四线管道进行检测,结果发现管道破裂是由于硫化腐蚀引起的壁厚减薄导致。
3.2 碳钢管道硫化腐蚀
硫化腐蚀,也被称为硫化物腐蚀,是指“钢铁材料在高温下与含硫介质(硫,硫化氢等)作用,生成硫化物而损坏的过程”,也称“高温硫化”,反应如下:Fe S= FeS;Fe H2S=FeS H2。高温硫化反应一般在钢铁材料表面的晶界发生,逐步沿晶界向内部扩展,高温硫化后的管道组成件,机械强度显著下降,以至整个管件报废。硫化腐蚀在原油蒸馏过程很普遍,因为原油进料中存在有天然硫和硫化合物,如硫化氢,可与钢管道和设备发生反应。影响腐蚀速率的过程变量包括:总硫含量,含硫物质,流动条件,以及温度。几乎所有的原料油都含有硫化合物;因此,硫化腐蚀破坏机理,存在于每个炼油厂的原油加工工段。如果没有适当的监测和控制,硫化腐蚀可能导致管道壁厚减薄,发生损坏。
硫化腐蚀碳钢比其他材料速度更快,比如具有高含量铬的钢。而雪佛龙炼油厂常四线就使用了碳钢,管材为ASTMA53B标准的碳钢,在240℃以上时,硫成分会对碳钢造成高温硫腐蚀,温度以及硫含量对碳钢的腐蚀曲线见图6,摘自APIRP939-C中修正后的McConomy曲线。
图6:修正后的McConomy硫化腐蚀曲线
3.3 碳钢硅含量过低加速硫化腐蚀
经事故后对常四线材质采样分析,其中的硅含量差别很大,在0.01%~0.2%之间变化。两个相连的12英寸管道和8英寸管道,12个样品中一半样品的硅含量低于0.10%。而当天破裂的52英寸管道的硅含量仅为0.01%,和它相连上游弯头硅含量为0.16%,破裂点壁厚减薄量远大于弯头处。(见图7)
图7:碳钢硅含量过低使破裂点壁厚严重减薄
根据《炼油厂避免硫腐蚀指南》(APIRP 939-C)碳素钢除了硫化腐蚀时比铬钢速率更快,根据硅含量的变化,其腐蚀速率也显著变化。碳钢管道硅含量小于0.10%(质量分数,下同)时会加速腐蚀速率,比含硅量高的碳钢管道高出16倍(见图8)。
图8:碳钢腐蚀速率跟硅含量的关系
3.4 管道腐蚀监测不到位
在常四线这条碳钢管道中,每个管段具有不同的硅含量,使管道硫化腐蚀速率明显不同。为了测量管道厚度,雪佛龙炼油厂采用腐蚀电流检测,通过沿着管道分布的永久的状态监测点(CML)来进行。这些状态监测点经常布置在弯头和管件上,因为在这些区域物料冲刷严重,通常导致最快的金属损失。然而,由于制造工艺的要求,碳钢弯头和管件通常含有相对高的硅含量。在常四线的8英寸管道和管件上,共有19个检查点。历史上,大多数的腐蚀速率测量点布置在高硅含量的管件上。这就无法辨识含硅量低的直管段发生的高腐蚀速率。
3.5 对管壁厚度最小值判断失误
雪佛龙炼油厂给出了两种最小管壁厚度的定义:
1.“最小警报壁厚”——达到此壁厚时,要求确定最小需求值和评估剩余一半寿命。
2.“最小需求壁厚”——管道能够承受现有的压力和结构应力的最小壁厚。管道在接近最小需求壁厚前必须进行更换。
在API RP 574《管道组成件检查实例》中给出了最小警报壁厚和最小需求壁厚的具体指导。该标准提供了对于介质温度在204℃以下的管道最小壁厚值指导。对于介质温度在204℃以上的管道,可以估计最小壁厚值比这些值更大。此标准中列出,直径为6至18英寸的管道最小警报壁厚为3.3mm,直径8英寸的管道最小需求壁厚为2.79mm,管道原始壁厚8.18mm(见图9)。
图9:常四线管道壁厚比例示意图
而在雪佛龙炼油厂大修时,检查组人员根据管道设计人员的意见,认为管道最小需求壁厚为0.91mm;管道壁厚满足要求,不需要更换;而对破裂的管道进行取样分析后,发现破裂处的管道壁厚仅有0.91mm(见上图7)。如果在大检修时,更换了这条管道,那么2012年的事故就可能会避免。
4. 雪佛龙炼油厂常减压装置火灾事故给我们的启示
4. 1 从设计阶段预防硫化腐蚀
设备和管道材料应根据设备和管道的操作温度、操作压力、介质特性等条件,以及材料的加工工艺性能、焊接性能等因素进行选用。设计选材应以装置正常操作条件下介质中的含硫量为依据,并应考虑最苛刻操作条件下可能达到的最大含硫量对设备和管道的腐蚀所产生的影响。
4.1.1 高温硫、高温硫化物腐蚀环境下的选材
对于介质温度大于或者等于240℃且含活性硫化物腐蚀介质的管道,均应考虑高温硫化物腐蚀对材料选用的影响。一般情况下,应以介质中的总硫含量和介质操作温度为参数,按图6修正后的McConomy硫化腐蚀曲线来估算预选材料的腐蚀速率,然后按下列规定确定主材材料:
a) 结合温度分布情况,适当将整个装置的高温油品管道划分为几个温度段,在每个温度段内选择合适的材料;
b)应优先选用碳钢、1Cr5Mo,必要时可选用1Cr9Mo材料;
c) 对大口径管道,宜选用碳钢 不锈钢复合板卷制钢管。
d) 当介质的流速大于或等于30m/s时,应考虑采用耐冲刷腐蚀的材料。
4.1.2?常减压装置选材
对于常压塔(顶封头和顶部筒体除外)和减压塔的塔体,当介质温度小于240℃且腐蚀不严重时可采用碳钢。常压塔、减压塔的塔底渣油管道宜选用1Cr5Mo或者1Cr9Mo材料;对于常压炉进口大于240℃的工艺管道,宜选用1Cr5Mo材料。
4.1.3 考虑安装问题
同时在设计选材时应对下列问题进行确认:
应有良好的复合工艺和可靠的复合质量;
应有完善可靠的焊接规范;
应有完全配套且与管道具有同等质量的其它管道元件(如弯头、三通、异径管、法兰等)的供应能力;
应确认仪表管嘴、放空排凝等细微结构处得到完善的处理,使其不低于主材的抗腐蚀能力。
4.2 利用硅含量来降低硫化腐蚀的影响
从上图8中可以看出,添加少量的硅可以显著降低硫化速率;在ASTM标准A106中要求管道硅含量最少为0.1%,而ASTMA53对管道硅含量没有要求;所以需要统一标准,要求碳钢管道硅含量不得低于0.1%。
4.3 最小管壁厚度监测
雪佛龙炼油厂常四线使用19个 CML检查点采集的数据,没有发现低硅含量管道的快速腐蚀速率。这说明布置有限数量的CML检查点,可能不能准确地识别在整个碳钢管道中最快的硫化腐蚀速率。API RP939的提出,对于容易受硫化腐蚀的高温碳钢管道要执行100%的壁厚腐蚀检查。
所以我们建议:对于260℃以上的碳钢管道,全面检查一次所有管道组成件,确认他们的腐蚀速率相同;在这之后,可以只定期检测少量组成件。
5. ?结论
炼油厂硫化腐蚀极有可能会导致管道破裂或者灾难性的故障。发生这种情况是因为腐蚀以比较均匀的速度在一片区域发生,使管道逐渐变薄,直到它破裂开,而不是形成小孔或者局部变薄。此外,由于炼油厂物料工艺要求通常高于其自燃温度;一旦发生硫化腐蚀泄漏,将导致大火。所以预防硫化腐蚀必将成为炼油化工企业保障安全生产、减少环境污染及提高经济效益的重要手段。
6 参考文件
[1]CSBINVESTIGATION REPORT,Chevron_Final_Investigation_Report_2015-01-28
[2]APIRP 574: Inspection Practices for Piping System Components (3rd edition)
[3]API RP 939-C: Guidelines for Avoiding Sulfidation (Sulfidic) Corrosion Failuresin Oil Refineries
[4]API570: Piping Inspection Code: In-Service Inspection, Rating, Repair, andAlteration of Piping Systems
[5]炼油厂常减压蒸馏装置腐蚀防护现状[J]赵敏,康强利,马红杰,张郡- 腐蚀科学与防护技术,2012
[6]翁永基卢绮敏:腐蚀管道最小壁厚测量和安全评价方法,油气储运,2003,22(12)40~43
[7] 炼化装置腐蚀监测技术应用及进展郑丽群,万泽贵,高楠,张承峰 - 石油化工腐蚀与防护。
范文四:台湾游览观光车火灾事故给我们什么启示
台湾游览观光车火灾事故给我们什么启示?
7月19日,台湾发生重大车辆火灾事故,造成包括24名大陆旅客在内的26人死亡。
据当地检察官王以文介绍,涉事车辆内部的残留证物送验,发现驾驶舱、下层行李层被烧毁的保特瓶塑胶容器里,都有汽油类成分反应。采集勘验游览车的证物,在驾驶舱破损的容器内残存液体,破损塑胶容器一只、车前方门口被烧熔的地毯,下层行李箱的3个塑胶容器、驾驶舱燃烧的残留物等,都有汽油类成分反应。
以此基本可以确定,这是一起人为纵火造成的灾难,再一次提醒我们,公共场所的安全千万不可忽视,对危险品的检查千万不可放松。 在国人眼里,中国铁路是最安全的交通工具。但“安全”两字份量太重,既是群众对铁路的信任,也是铁路对群众的承诺,同时也是铁路干部职工沉甸甸的、全身心的付出。
别人的灾难就是中国铁路人的课堂,是反面教科书,包括吸取台湾游览车的火灾事故的深刻教训,加强进站口的安全检查,充分利用现代化的安检手段,结合传统的检查办法,不让危险品带进站,带上车,为广大铁路旅客创造一个安全放心的乘车环境。
安全是铁路最优的品牌,最好的口碑,最大的效益。铁路部门提出“三个出行”,其中首要的就是安全,铁路各部门对广大干部职工要求的最多的,讲的最多的还是安全。但安全不是铁板一块,需要每一个员工实实在在的付出,需要每一个细节的完美无缺。
台湾游览车事故警醒我们,不注意细节就要出问题,要出大问题。人的生命是宝贵的,责任人员没有做到安全两字,就是对他人生命的不负责任,对所在部门的不负责任,就是砸自己的牌子,打自己的饭碗。
我们铁路每一个部门都要以此为诫,注重事关安全的每一个细节,以毫不懈怠的精神持之以恒地实现安全的持续稳定。
范文五:火灾事故的预防
火灾事故的预防
针对6.12事故,我公司作出火灾事故的应急预案
办公室、班组、库房内严禁使用电炉子和碘钨灯取暖.在易燃、易爆、配电设施区域应挂标志牌和警示牌。
电、火焊作业时,应检查周围及下方有无易燃物,并采取可靠的措施,下班前必须检查火种是否全部熄灭,确认无误后可离开。
氧气瓶、乙炔瓶要保持至少8m的距离,气瓶和明火的距离不得小于10m,以防发生爆炸事故。
焊接施工时容易产生火花,焊渣掉落容易引起安全网、地面建筑易燃物燃烧。焊工在操作过程中在施焊部放置接火斗。并在施焊部位放置水桶(装满水)、灭火器、并有专人看火,一旦出现燃烧情况,利用就近的灭火器及水将燃起物迅速扑灭。
2、火灾事故的应急措施
施工现场发生火灾事故时,应立即通知项目经理部并组织灭火,根据火场情况,机动灵活地选择灭火用具,如电气设备起火时应采用干粉灭火器扑救,不得用水或泡沫灭火器扑救;油漆、有机溶剂起火应采用泡沫灭火器或消防砂扑救,不得用水扑救。在无法控制火情时应立即与公司事故应急救援指挥部联系并拨打“119”向消防部门报警,同时组织继续扑救。
在消防部门到达前,应对易燃、易爆的物质采取正确有效的隔离。如切断电源,撤离现场内的人员和周围易燃易爆物品及一切贵重物品。
在扑救现场,应行动统一,如火势扩大,一般扑救不可能消灭火情时,应及时组织撤离扑救人员,避免不必要的伤亡。
在扑救过程的同时要注意周围情况,防止中毒、倒塌、坠落、触电、物体打击,避免二次事故的发生。在灭火后,应保护好现场,以便事后调查起火原因。
3事故的报告
按照事故的等级及时上报公司和行业主管部门。
4.事故善后处理
应急领导小组应根据现场情况派专人协助指挥交通、疏散人群,努力将事故造成的影响降到最低限度。
并派专人协助调查组调查。
并派专人进行事故善后处理事宜。
根据事故调查组认定的事故原因分析,项目部要举一反三改进工作,防止类似事故的发生。
湖北高艺装饰工程有限公司
2013-6-14
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