液态丙烷泄漏引发火灾致14人受伤，到底发生了什么？丨案例

2007年2月16日14时9分，美国瓦莱罗能源公司McKee炼油厂正在丙烷脱沥青装置区域工作的操作人员和承包商看见1号萃取塔靠近地面的控制站处发生液态丙烷喷射式泄漏，立即指挥区域内的作业人员疏散撤离。高压丙烷形成蒸气云团，朝下风向锅炉房区域扩散，可燃蒸气云团遇点火源被点燃，燃烧火焰迅速向泄漏源位置蔓延.

事故经过

火灾现场照片（丙烷被点燃后约 90s 时刻）

高压丙烷喷射火焰喷向东西向管廊的一个钢结构支撑，由于支撑没有防火涂层保护，管廊很快发生弯曲并坍塌，同时造成多条管线断裂失效，大量液态可燃物料泄漏，导致火焰进一步扩大蔓延，对附近设备破坏加剧。受火灾高强度热辐射影响，距离丙烷脱沥青装置约 30 m的3个高毒性液氯容器上的易熔塞融化，造成约2.4t液氯泄漏。幸好此时现场人员已全部撤离，没有造成人员中毒。火灾持续了约 54 小时，丙烷脱沥青装置的大部分管线、控制电缆和换热器被破坏，萃取塔遭到损坏。事故造成2名瓦莱罗公司员工和1名承包商严重烧伤，1名消防队员在救援过程中中度烧伤，10名员工轻伤。 

事故原因分析

事故发展过程分析

发生事故的装置是丙烷脱沥青装置，该装置两台液液萃取塔使用液态丙烷作为溶剂在约3 447 kPa压力下从沥青中提取粗柴油，回收的粗柴油经工艺处理生产汽油，沥青作为副产物销售。

（1）低温天气

根据气象记录，2007年2月15日早晨，该炼油厂所在的德克萨斯州Dumas区域气温降至-14℃。至2月16日早晨，当地气温上升到0℃以上，大约5个小时后事故发生。

（2）丙烷混合“三阀组”入口弯管冻结并失效

公称直径为6″（DN150）的丙烷混合控制阀组最初用于把液态丙烷混合到沥青进料线，输送至1号萃取塔。1990年萃取塔控制方式改变，不再使用此控制阀组。但是，这一部分工艺仍然与系统相连。此“三阀组”上下游的闸阀均处于关闭状态，没有使用盲板隔离。炼油厂针对该弃用的“三阀组”没有进行正式的工艺安全变更管理审查。“三阀组”及管线形成了盲管段，与工艺系统相连，但没有工艺物料流通。丙烷中携带的水密度较大，从上游入口闸阀泄漏进入盲管段，并在管线中聚集。由于持续低温天气，且盲管段没有防冻保护，导致聚集的水发生冻结并膨胀，造成控制阀上游弯管破裂。裂缝沿着弯管内径（承受最高应力）方向发展，裂口增大，如图2所示。

丙烷混合“三阀组”入口弯管裂口

（3）解冻和丙烷泄漏

2007年2月16日约上午9时，气温上升至0℃以上，弯管内部的结冰开始解冻融化。根据事后对“三阀组”入口闸阀的检查，发现一个异物影响闸板与阀座间紧密贴合，形成了泄漏通道，如图3所示。约14时9分，冰融化造成泄漏通道打开，压力高达3 447 kPa的液态丙烷从弯管破裂处泄漏，立刻形成大面积可燃蒸气云团，并向锅炉房区域扩散，遇点火源发生燃烧（锅炉房内明火为最可能的点火源，也不排除附近的其他点火源），火焰迅速向泄漏源位置蔓延，大火阻挡了通向手动关断阀和泵开关的通道，人员无法及时控制丙烷泄漏。几分钟后，附近管线和管廊支撑破坏倒塌，火灾范围进一步扩大。

丙烷混合“三阀组”入口闸阀

直接原因

丙烷物料沉降分离出的水从公称直径为10″（DN250）的入口闸阀处内漏，并在“三阀组”低点聚集。经过低温天气，水冻结凝固致使控制阀上游的肘形弯管破裂。天气转暖后，结冰融化，导致高压液态丙烷从破裂弯管处泄漏，遇点火源发生火灾。如图4所示。

 发生泄漏的“三阀组”示意

间接原因

（1）未识别出盲管段及可能产生的风险。根据2006年装置的P&ID更新资料，只识别出表面比较明显的盲管段，没有发现丙烷混合“三阀组”在关闭管线闸阀后会形成盲管段。2006年针对丙烷脱沥青装置进行的HAZOP分析也没有考虑到低温冰冻对管线完整性造成的影响。

（2）未采用本质安全方法消除危险源。对于此次事故中的丙烷混合“三阀组”，处理的最佳方法应该是拆除弃用的盲管段，但McKee炼油厂只是关闭了控制阀前后的闸阀。

（3）员工操作处理不到位。员工未安装盲板隔离盲管段，未对整个盲管段增加防冻保护，未定期监测盲管段情况，并低点排水。

（4）操作程序不完善。McKee炼油厂每到秋季都会对防冻保护部件进行检查和维修。但这些活动关注重点主要是已有防冻保护措施的维护，对装置盲管段和其他闲置或不经常使用的管线系统、可能发生水聚集的工艺单元区域，缺乏员工操作维护程序。

（5）针对处理高压可燃物料的工艺设置的防火管廊钢制支撑，相关标准和瓦莱罗公司防火保护标准没有规定足够的防火保护。装置未配备可以迅速控制丙烷泄漏的远程操作关断系统。 

事故教训

（1）完善操作程序并开展针对性的培训，包括：防冻保护操作程序、风险识别程序、变更管理程序等，对操作员工进行基础操作培训。

（2）提升HAZOP分析技能，审核瓦莱罗公司炼油厂工艺危害分析PHA绩效，确保符合公司标准和良好实践。

（3）瓦莱罗能源公司检查McKee炼油厂和旗下其他炼油厂的所有工艺，严格执行瓦莱罗公司强制的应急隔离阀标准，确保安装远程操作关断阀，控制可燃物质大型泄漏事故风险。

（4）修订瓦莱罗公司标准，要求对喷射火场景进行评估，至少应确保含有高压易燃物质的工艺装置附近的管廊钢制支撑有更多的防火保护。

（5）执行瓦莱罗公司战略计划，所有炼油厂采用本质安全物料（例如次氯酸钠）代替冷却水处理系统使用的杀虫剂（氯）。 

本文来自《班组安全》2017年7月刊（见上图）

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