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储罐起火爆炸调查报告:操作不规范,出事是必然

安全第一、警钟长鸣!

为您提供一个【事故案例分析】,开开心心上班,安安全全回家!

操作不规范,出事是必然!

事故概况

2011年8月29日8时30分左右,某石化储运车间接到调度通知,要将柴油调合一线从877号罐改至875号罐。875号罐为内浮顶罐,罐容为20000立方米,收油前该罐液面为0.969米。9时52分40秒,开启875号罐入口电动阀开始收油。9时56分44秒,875号罐突然发生闪爆、起火。泄漏的柴油在防火堤内形成池火。经消防人员全力扑救,13时06分左右将明火扑灭。事故造成875罐坍塌,874罐罐体过火。事故直接经济损失789万元,没有造成人员伤亡。

基本情况

1、八七罐区基本情况

储运车间八七罐区位于某石化公司厂区西南侧,东邻5万立柴油罐组,西邻无铅汽油罐组,南邻汽油罐组,北邻南运罐组。

发生事故的875#罐建于1986年,原是第四联合车间二催化装置的原料罐,拱顶结构,罐体高15.86米、内径40.5米,设计油品储存能力2万立方米。2006年改造为内浮顶罐,具体改造内容:安装不锈钢内浮船及丁晴橡胶舌形密封,浮船重量为17.193吨;罐壁开通气孔(12个)、收付油口、搅拌器开口等;罐组立相关工艺管线改造;罐内做内防腐处理,防腐部位为底板、拱顶、1米以下的壁板罐顶包边角钢、1米处的壁板刷导静电涂料,干膜厚度300微米;罐内增上旋转循环喷头。

2、储运车间上游装置事故发生前运行情况

(1)柴油组份来源

柴油组份主要来自以下上游装置:
①400万吨/年柴油加氢精制装置(以下简称400万吨柴油加氢)
②300万吨/年渣油加氢脱硫装置(以下简称300万吨渣油加氢)
③360万吨/年加氢裂化装置(以下简称360万吨加氢裂化)
④200万吨/年煤柴油加氢(以下简称200万吨煤柴油加氢)
⑤第二常减压蒸馏装置的B2、B3、C1线即450万吨/年常减压蒸馏B2、B3、C1线(以下简称二蒸馏B2、B3、C1线)
⑥80万吨/年柴油加氢精制柴油(以下简称80万吨柴油加氢)

(2)上游装置运行情况

8月28日至29日, 200万吨煤柴油加氢处于停工阶段,系统充氮气保压,干燥塔液面、压力稳定。8月31日计划开工,界区馏出口采用两道手阀隔离,无产品外送至罐区。

8月28日10时40分,360万吨加氢裂化反应系统引氢气充压;8月29日10时,压力上升至2.3MPa。8月28日10时,主汽提塔投用氢气汽提,汽提塔塔顶气去火炬;14时30分,建立分馏系统循环。调阅8月28日至8月29日DCS记录趋势,显示主汽提塔液面、预闪蒸罐液面、分馏塔压力、航煤和柴油汽提塔液面等平稳,无异常。事故发生时,该装置处于开工初期阶段,界区馏出口采用两道手阀隔离,无产品外送到罐区。

400万吨柴油加氢、300万吨渣油加氢、二蒸馏B2、B3、C1线装置运行正常。

80万吨柴油加氢出现过工艺波动。8月29日7时40分时,该装置的汽提塔进料温度为230.23℃,塔底温度为223.85℃,汽提氢气一直维持在1200Nm3/h左右,塔顶压力为0.480MPa。8时20分,因反应热源减少,汽提塔进料温度降低至216.58℃,塔底温度降至210.86℃,塔顶温度降低,回流量减少,装置开始提汽提氢气量,9时00分汽提氢气量达到1304 Nm3/h,增加了约100 Nm3/h,塔顶压力从0.489MPa升高到0.496MPa。10时25分汽提氢气量开始从1300 Nm3/h降低,10时39分降至1206 Nm3/h。

(3)柴油的在线调合情况

调合原理:

200万吨煤柴油加氢、400万吨柴油加氢、360万吨加氢裂化、300万吨渣油加氢、80万吨柴油加氢和部分二蒸馏B2、B3、C1线直馏柴油(其中二蒸馏B3、C1两个组分在西油槽罐区合走一条线去八七罐区),从装置出来专线至八七罐区柴油在线调合调合头,每个组分和调合总管设油品在线分析仪,通过软件控制每个组分进入调合头的比例,然后经过静态混合器混合后进入成品罐,其中调合头有两条,调合一线(管径DN450)和调合二线(管径DN300)。当成品罐收至规定液位,按工艺规定进行循环搅拌,然后静止取样分析,分析合格后出厂。

调合流程:
装置馏出油→调合头1、2(比例控制)→静态混合器→调合1、2线→调合罐→分析合格出厂
事故发生前875#罐所进柴油在线调合情况:
875#罐2011年8月29日调合时,400万吨加氢柴油、300万吨渣油加氢柴油、部分80万吨加氢柴油和二蒸馏B2、B3、C1调合组分从装置至八七罐区柴油在线调合调合头,通过比例控制,走调合1线去875#罐调合。另外部分80万吨加氢柴油通过比例控制,走调合2线去877#罐。

3、875#罐操作情况

(1)875#罐事故发生前一罐次收付情况

收油情况:
收油作业时间:2011年8月25日4时至8月26日6时。
罐内液位变化:从1.048米上升到13.324米。
罐内温度:25日4时37.8℃,26日6时40℃。
付油情况:付油作业时间:8月28日9时50分至 29日0时30分。付至“兴池”号油轮。

罐内液位变化:13.324米下降至0.969米。
(2)875#罐调合装置开启情况:

循环调合泵P-401用于875#罐罐内油品调合,检查循环调合泵P-401开启情况,泵出口手动阀HOV4012D开关记录,该阀在8月28日20:16有关阀记录,此后无开阀时间记录,即循环泵没有再运行过;用于875#罐罐内调合的搅拌器因电机电流超负荷,一直处于停用状态,总电源已被切断。
收付油品质量:
875#罐内所收组份油组成及付船前主要质量数据见表1、表2。

表1 875#罐内所收组份油组成

表2 875#罐付船前主要质量数据

(3)收油前875#罐相关参数

经计算, 875#收油前罐内浮盘与液面之间存在0.831米高度的气相空间,体积约为1000立方米。

(4)875#罐本次收油情况

2011年8月29日,生产运行处安排储运车间用875#罐调合柴油,8月29日9时52分40秒,875#罐开始收调合1线柴油,包括400万吨柴油加氢柴油、二蒸馏B2、B3、C1线、80万吨柴油加氢、300万吨渣油加氢柴油,经在线调合装置混合后进入875#罐,9时56分44秒发生事故。期间,875#罐液位从0.969米上升到1.045米,收油约81.69吨。

事故发生经过

2020年5月10日11:08

事故原因

(1)直接原因

由于事故储罐送油造成液位过低,浮盘与柴油液面之间形成气相空间,造成空气进入。正值上游装置操作波动,进入事故储罐的柴油中轻组分含量增加,在浮盘下形成爆炸性气体。加之进油流速过快,产生大量静电无法及时导出产生放电,引发爆炸。
(2)间接原因
①违反《常压立式圆筒形钢制焊接储罐检维修规程》(SHS01012-2004)第5.1.4条“浮顶罐和内浮顶罐正常操作时,其最低液面不应低于浮顶、内浮顶的支撑高度”的规定。
②在储罐收油过程中,未重视油品流速过快造成静电过大的风险。油品高速流动产生的静电,其放电能量接近或大于4mJ,远远大于浮盘下部空间内的油雾、可燃性气体与空气混合形成爆炸性混合气体的最小点火能。
③未能有效辨识上游装置操作变化带来的安全风险。柴油加氢装置气提塔塔底、塔顶温度同步降低,造成塔底轻组分增加;气提氢气增加,塔顶压力升高,带来溶解氢增加。
④对储罐维护保养不到位。对同期使用的874#、876#罐、877#罐内检查,发现罐内存在浮筒抱箍松落,浮顶压条、浮筒一端下垂的现象。

事故原因分析

1、柴油性质及相关参数

(1)柴油性质

经对管道中与2011年8月29日进875#油罐的相同油品采样分析结果表明,柴油闪点为64℃,凝点为-7℃,硫含量为0.008%,密度(20℃)为834.2kg/m3,十六烷值为50.7,均符合柴油产品的质量指标。
(2)温度情况
875#罐进油前储存温度为38℃,上游装置柴油出装置温度均在工艺指标范围内,见表3。

表3 8月29日上游装置柴油出装置温度汇总表:

(3)流量情况

从上游400万吨柴油加氢装置、450万吨蒸馏装置、80万吨柴油加氢装置、300万吨柴油加氢装置的操作来看,各装置柴油出装置流量比较稳定,见表4:

表4 8月29日上游装置柴油出装置流量统计表:

(4)液位情况

875#罐事前于29日0时30分付油结束后处于静置状态,液位在0.969米,收油后,调合1线从877#罐改至875#罐后,875#罐液位开始上升。由于877#罐入口电动阀延迟关闭,877#罐液位由于液位差逐步下降。详细液位情况见表5。

表5 8月29日877#罐和875#罐液位情况统计表:

(5)压力情况

从8月29日875#罐内压力来看,随着收油量的增加,压力从静置状态的5006Pa逐渐上升,9:57分上升至5759Pa时压力停住,可能发生爆炸后失灵。

表6 8月29日875#罐内压力情况

2、爆炸性混合气体的形成

875#罐29日0时30分付油结束后液位高度为0.969米,液位静止时间超过9小时,液面低于浮盘支柱高度,浮盘落床,通气孔自动打开,大量空气进入浮盘下方。
从877#罐切换到875 #罐输油后,875#罐入口管流速达4.34米/秒,快速输送产生了大量油雾;80万吨柴油加氢装置操作波动,塔底温度从230℃降低到216℃,塔顶压力从0.480MPa升高到0.496MPa,温度的降低和压力的升高使塔底油中的轻组分增加并进入了油罐。
油雾、轻组分与空气混合,形成了爆炸性混合气体。

3、点火源分析
储罐爆炸火灾事故点火源一般为明火、雷电、硫化亚铁自燃和静电。
(1)明火
八七罐区内的作业情况:8月29日8时50分,八七罐区开出动火作业许可证2张,内容为879#罐铺底板,后因下雨而作废,无其他检维修动火等记录,也无其他明火可能。
(2)雷电
气象局提供的资料表明,事故发生时无雷电发生;经对875#罐体进行剩磁检测,排除了875#罐体受雷击的可能。
(3)硫化亚铁自燃
875#罐自2007年改成内浮顶罐后一直储存成品柴油,含硫量均在控制指标内。对与875#罐同期投入使用的874#罐、876#罐、877#罐的腐蚀情况进行勘查,并对876#罐、877#罐罐壁、罐底物质进行了检测,均未发现异常。本次作业开始收油时间与上次付油结束时间相隔9个多小时,罐内早已进入空气,在此期间,如果出现硫化亚铁自燃的情况,必然会发生冒烟、起火、甚至爆炸等情况,而实际上,上述现象均未发生。
综上所述,可排除硫化亚铁自燃作为点火源的可能。
(4)静电
流速分析:
875#罐在收油过程中,有来自上游装置的物料和从877#罐压入875#罐的柴油,入口管一分钟内的平均流速达到4.34 m/s。

表7 8月29日875#入口管道流速情况:

静电放电分析:

875#罐被烧整体坍塌,无法确定当时浮盘的情况,但对874#、876#罐、877#罐内部进行检查发现,罐内存在浮筒抱箍松落,浮顶压条、浮筒一端下垂的现象,由此推断875#有可能在液面存在漂浮的金属物形成孤立导体,易与接地导体发生火花放电。另一方面油品的高速流动会在液面产生较高的电位,与金属物尖端、浮盘支架或罐壁等接地导体发生刷型放电。刷型放电的能量接近或大于4mJ,而火花放电能量一般都在几十毫焦耳以上,都远远大于浮盘下部爆炸性混合气体的最小点火能。

4、事故结论
综上所述,此次事故的点火源可排除明火、雷电、硫化亚铁自燃等方面的因素,而静电放电的条件都具备。

在从877#罐切换到875 #罐输油后,875#罐内收油管出口流速达4.34米/秒,超过1米/秒的安全界限,产生大量静电,发生放电,在浮盘下引燃由油雾、轻组分与空气混合形成的混合气体(80万吨柴油加氢波动造成较多轻组分进入875#罐),发生爆炸。

由此确认,此次事故直接原因是静电放电引起的可燃性混合气体爆炸。

事故损失情况

875#罐被烧整体坍塌,南侧罐壁由15.86米坍塌至4.35米,见图2。

南侧罐底板向上翘起,最高处翘起1.12米,见图3。

罐底撕裂出一条长约7.10米,最宽处约0.20米的裂缝,裂缝无重皮、缺失,呈现外翻状态,见图4。

由于875#罐内部损毁严重已不具备进入罐体勘查及拍照的安全条件,经专家在罐体的上、中、下部人孔细致观察所见,罐内严重过火,浮盘严重变形并向上隆起、呈南低北高状态。

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