石油石化企業(yè)泄漏風(fēng)險(xiǎn)分析與防控

馬端祝 王麗紅（中國石油安全環(huán)保技術(shù)研究院大連分院）

石油石化企業(yè)的工藝裝置、儲運(yùn)裝置、長輸管道、裝卸站臺或碼頭，一旦發(fā)生物料泄漏，就可能導(dǎo)致災(zāi)難性的工藝安全事故。如山東青島“11·22”泄漏爆炸特別重大事故爆炸事故、河北盛華化工公司“11·28”重大爆燃事故，福建泉州泉港“11·4”碳九泄漏事故等，不僅能造成人身傷亡和嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，還能造成污染事件。所以對石油石化企業(yè)的泄漏事故事件分析研究，探索泄漏事故事件的防控措施，是石油石化企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的安全生產(chǎn)問題。

1 泄漏的危害

從泄漏的解釋中可看到，工業(yè)生產(chǎn)中的泄漏是人們不期望發(fā)生的，尤其是在石油石化工業(yè)的業(yè)務(wù)鏈上，泄漏會嚴(yán)重威脅人民群眾的生命安全，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，使生態(tài)環(huán)境受到破壞，還會影響社會穩(wěn)定，但在企業(yè)的安全生產(chǎn)事件中，泄漏事件占比卻很大，某煉化公司2015—2019年各類安全生產(chǎn)事件中泄漏事件占比為42%，而且泄漏物料中有毒有害物料占比為76%。大量的事故數(shù)據(jù)信息表明工藝安全事故初期基本特征幾乎都是泄漏[1]，但往往能引發(fā)火災(zāi)爆炸，中毒、環(huán)境污染等災(zāi)難性事故。

1.1 火災(zāi)爆炸事故

石油石化企業(yè)生產(chǎn)物料易燃易爆、有毒有害，生產(chǎn)工藝高溫高壓復(fù)雜，生產(chǎn)規(guī)模大而連續(xù)，導(dǎo)致工藝設(shè)備設(shè)施失效后，有的能在瞬間引發(fā)火災(zāi)爆炸事故，有的是應(yīng)急響應(yīng)不及時(shí)釀成災(zāi)難性事故。如2005年3月23日BP公司德克薩斯州（Texas）煉油廠異構(gòu)化裝置，由于殘液分餾塔塔內(nèi)物料過滿和過度加熱，造成殘液分餾塔過壓保護(hù)系統(tǒng)啟動后，液相烴類開始從煙囪中泄漏出來，引發(fā)了嚴(yán)重的火災(zāi)爆炸事故，事故造成15名員工喪生，170余人受傷，爆炸產(chǎn)生的濃煙對周圍工作和居住的人們造成不同程度的傷害。日本曾對該國化工廠發(fā)生的事故進(jìn)行分析，其中火災(zāi)、爆炸、設(shè)備破壞、中毒等事故中，有54%是由于泄漏造成的[2]。

1.2 中毒窒息

石油石化企業(yè)的生產(chǎn)鏈中存在大量的有毒或有害的物質(zhì)，當(dāng)非控制泄漏時(shí)，暴露在環(huán)境中的人會通過食入、吸入、皮膚吸收等方式將有毒有害物質(zhì)帶入身體，給身體造成不同的傷害。如1984 年印度博帕爾的甲基異氰酸酯泄漏事故，當(dāng)?shù)赜?0 萬人暴露于毒氣當(dāng)中，造成2 萬人死亡，6 萬人需要終身治療；2003年“12·23”重慶井噴事故，失控的有毒氣體（硫化氫）隨空氣迅速擴(kuò)散，導(dǎo)致243人遇難，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)8 200余萬元。

1.3 環(huán)境污染

石油石化企業(yè)泄漏的物質(zhì)不僅會對水體產(chǎn)生污染、對土壤產(chǎn)生污染，還會對大氣產(chǎn)生污染。2018年3月1日，哥倫比亞北部Lizama158油田發(fā)生泄漏事故，約550 bbl 石油泄漏至河里。事故造成2 400只動物死亡，1 080 棵不同物種的樹木受到溢油事故的影響。我國有數(shù)十萬公頃的石油開采區(qū)和化工區(qū)，含油廢水任意排放及石油開發(fā)過程中的各種事故也造成了非常嚴(yán)重的土壤石油污染[3]。國際石油工業(yè)環(huán)境保護(hù)協(xié)會（IP-IECA）的最新報(bào)告建議設(shè)備與管閥件泄漏占煉油廠VOCs 三排放總量的40%～50%。

2 泄漏原因分析

2.1 設(shè)備設(shè)施完好性不夠

1）設(shè)計(jì)不合理。設(shè)計(jì)上的不合理有表現(xiàn)在工藝流程上，有表現(xiàn)在工藝參數(shù)、設(shè)備設(shè)施的壓力等級、選材上等。2003年7月20日，霍尼韋爾一家制冷劑生產(chǎn)裝置，設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到冷卻液泵可能接觸液氯的工況，冷卻液泵材質(zhì)選擇了與液氯不相容的材質(zhì)，導(dǎo)致冷卻液泵失效，液氯泄漏進(jìn)入大氣環(huán)境中，造成7 名員工受傷，半徑800 m 范圍內(nèi)的居民被要求采取就地避難措施。

2）制造質(zhì)量不合格。受設(shè)備設(shè)施制造技術(shù)水平的限制，一些轉(zhuǎn)動設(shè)備的表面會存在各種缺陷和形狀尺寸上的偏差，導(dǎo)致連接處必然會產(chǎn)生縫隙。一些塔、罐類等大型容器在制造時(shí)，往往因焊接工藝或焊接材料問題，導(dǎo)致重大質(zhì)量問題，進(jìn)而引發(fā)重大事故。2015 年4 月6 日，漳州古雷的騰龍芳烴(漳州)有限公司二甲苯裝置開工引料過程中，存在焊接質(zhì)量問題的管線開裂泄漏物料，并引發(fā)爆炸。事故造成6人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失9 457萬元。

3）施工安裝不達(dá)標(biāo)。設(shè)備設(shè)施的安裝應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，但在實(shí)際施工中往往為了趕工期、圖省事，經(jīng)常發(fā)生誤用其他規(guī)格、其他材料、螺栓緊固不到位的現(xiàn)象，如不同材質(zhì)的管道和彎頭就很容易誤用，給設(shè)備設(shè)施的完好性埋下隱患。2015年7月26日，慶陽石化公司常壓裝置渣油原油換熱器E-117/C 外頭蓋排液口因采用了非標(biāo)準(zhǔn)絲堵，導(dǎo)致絲堵脫落、高溫渣油泄漏，引發(fā)大火，造成3人死亡、4人受傷。

4）維護(hù)不到位。設(shè)備設(shè)施與人一樣在生命周期中都會遇到一些亞健康，小病的狀況，如果維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)不到位，就會把這些小問題擴(kuò)大成大問題，大災(zāi)難。因設(shè)備設(shè)施老化引發(fā)的事故層出不窮，2010年，美國華盛頓州的一家煉油廠因換熱器外殼腐蝕裂紋發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，導(dǎo)致7 人死亡。當(dāng)時(shí)這臺換熱器已經(jīng)使用了將近38 年，而且長期連續(xù)暴露在高溫高壓的氫的作用下，換熱器的碳鋼外殼已經(jīng)出現(xiàn)了裂紋。該煉廠在事故發(fā)生12 年前的一次檢查中，并沒有檢測到換熱器的裂紋，此后再未進(jìn)行過檢查。

2.2 人的因素

人是生產(chǎn)要素的重要組成部分，是不可替代的，也是容易失控的要素。國家對危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)操作人員有嚴(yán)格的資質(zhì)要求，但在實(shí)際生產(chǎn)中由于責(zé)任心缺失、教育培訓(xùn)不到位，仍存在員工安全意識不強(qiáng)，操作技能不扎實(shí)、應(yīng)急處理不夠準(zhǔn)確迅速等，進(jìn)而導(dǎo)致違規(guī)違章操作，甚至誤操作，造成系統(tǒng)超壓、物料泄漏等，甚至災(zāi)難性的事故。如1997年6月27日北京東方化工廠儲罐區(qū)在從鐵路罐車經(jīng)油泵往儲罐卸輕柴油時(shí)，由于操作工開錯閥門，使輕柴油進(jìn)入了滿載的石腦油A罐，導(dǎo)致石腦油從罐頂氣窗大量溢出，進(jìn)而引發(fā)特大火災(zāi)爆炸事故，死亡9人、傷39人，直接經(jīng)濟(jì)損失1.17億元。

2.3 環(huán)境因素

自然界的地震、臺風(fēng)、洪水、山體滑坡、泥石流、雷擊等，都會對石油石化業(yè)務(wù)鏈的安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響和破壞。汶川地震中中石油的加油站累計(jì)受損908 座，停運(yùn)65 座。油庫受損累計(jì)47座。油氣田受損油氣場站165 個(gè)，受損凈化廠1個(gè)，受損輸油氣管道71 條，這些受損設(shè)備設(shè)施會產(chǎn)生一定的物料泄漏。1999年8月17日，土耳其伊茲米特市Tupras 公司煉油廠地震事故[4]，事故造成了燃料儲罐固定頂?shù)暮缚p（根據(jù)API650設(shè)計(jì)）50%發(fā)生了失效。

3 石油石化企業(yè)泄漏防控

3.1 細(xì)化泄漏管理，系統(tǒng)識別泄漏風(fēng)險(xiǎn)

企業(yè)要建立泄漏管理制度，規(guī)范泄漏的分類分級、泄漏風(fēng)險(xiǎn)管理、源頭控制、泄漏檢測、應(yīng)急處置、泄漏事故事件的管理等。在借鑒《關(guān)于加強(qiáng)化工企業(yè)泄漏管理的指導(dǎo)意見》和API RP754 的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營實(shí)際對泄漏進(jìn)行分類分級。泄漏風(fēng)險(xiǎn)管理時(shí)，對于可能發(fā)生突發(fā)性泄漏的關(guān)鍵部位，要開展風(fēng)險(xiǎn)辨識工作，再根據(jù)可能泄漏的量、物料特性及可能預(yù)見的原因，評估現(xiàn)有防控措施的有效性，提出防控整改措施。如果可能發(fā)生嚴(yán)重泄漏，則要形成介質(zhì)的流向圖和泄漏后的影響圖。如果工藝系統(tǒng)發(fā)生變更時(shí)，要嚴(yán)格履行變更程序，識別并防控變更帶來的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。按照法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求建立完善泄漏報(bào)警系統(tǒng)，建立泄漏事故應(yīng)急處置程序，確保應(yīng)急設(shè)備設(shè)施的有效性。建立泄漏事故事件上報(bào)機(jī)制，并對泄漏事故事件進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，辨識易泄漏的設(shè)備、易泄漏的部位，統(tǒng)計(jì)歸納泄漏的根本原因。

3.2源頭把控，提升本質(zhì)安全水平

1）設(shè)計(jì)階段。在設(shè)計(jì)階段，就要選擇安全的操作工藝與技術(shù)，減少密封點(diǎn)的設(shè)置，降低操作壓力和溫度。設(shè)備設(shè)施放空口、低點(diǎn)排凝口、采樣口等排放閥，要采用加盲板、絲堵、雙閥等措施。設(shè)備設(shè)施的選材和選型上，要嚴(yán)格符合相關(guān)規(guī)范的要求，選材一定要就高不就低，尤其是“被認(rèn)為不太重要”的設(shè)備設(shè)施上，如管道附件，密封點(diǎn)的墊片等。為確保設(shè)計(jì)的可靠性，還要在借鑒以往事故案例的基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)化過程風(fēng)險(xiǎn)分析，重點(diǎn)從工藝安全角度檢查是否存在物料、設(shè)計(jì)壓力、溫度、設(shè)備選材選型等不符合設(shè)計(jì)要求的問題。

2）制造安裝階段。統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，泄漏的主要部位是設(shè)備設(shè)施的本體和密封點(diǎn)處，這都跟設(shè)備設(shè)施制造有關(guān)。目前石油石化企業(yè)的設(shè)備設(shè)施，如管材、閥門、罐、機(jī)泵、反應(yīng)器等都由供應(yīng)商提供，企業(yè)應(yīng)該準(zhǔn)確掌握相關(guān)設(shè)備設(shè)施質(zhì)量要求和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，確保供應(yīng)商提供的設(shè)備符合國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等設(shè)計(jì)規(guī)格要求，嚴(yán)格驗(yàn)收質(zhì)量，切實(shí)做好加工過程中的檢測或測試，如材質(zhì)試驗(yàn)、焊縫檢測、水壓或氣壓試驗(yàn)、尺寸和公差檢查等。在裝置新建、改擴(kuò)建、檢修時(shí)，企業(yè)應(yīng)建立設(shè)備安裝作業(yè)指導(dǎo)書或設(shè)備檢修作業(yè)指導(dǎo)書，為減少作業(yè)的自由度和隨意性，作業(yè)指導(dǎo)書中應(yīng)規(guī)定每一道安裝工序所要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，確保管道、法蘭、墊片、緊固件的選型，壓力容器的現(xiàn)場安裝符合設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)格要求和供應(yīng)商提出的安裝指南。

3）設(shè)備設(shè)施使用與維護(hù)。每個(gè)設(shè)備、每套裝置都是有其自己生命屬性的，操作和維護(hù)要按照他們的屬性，才能確保其完好性。因此操作人員要嚴(yán)格按照操作規(guī)程、操作紀(jì)律進(jìn)行操作，避免魯莽操作，以免發(fā)生工藝異常波動引發(fā)泄漏，尤其是在開停工過程中，要嚴(yán)格按升溫曲線控制溫升速度，按操作規(guī)程要求對法蘭、封頭等部件的螺栓進(jìn)行逐級熱緊或冷緊。設(shè)備運(yùn)行管理中要充分運(yùn)用可靠性評估及維護(hù)策略優(yōu)化技術(shù)、腐蝕檢查技術(shù)、失效分析技術(shù)、腐蝕監(jiān)檢測優(yōu)化技術(shù)等[5]，尤其是在確定設(shè)備設(shè)施的檢測頻率時(shí)，應(yīng)結(jié)合工藝條件，對于易發(fā)生磨損、腐蝕的設(shè)備設(shè)施，如可能含有催化劑高溫物料的管線和強(qiáng)酸強(qiáng)堿的工藝設(shè)備管線，檢測頻率就應(yīng)比法規(guī)要求的檢測頻率要嚴(yán)格[6]。

3.3 做實(shí)培訓(xùn)，提升員工的綜合素質(zhì)

知行合一是培訓(xùn)的終極目標(biāo)，要讓員工知其然，還要知其所以然，才能領(lǐng)會其重要性。因此培訓(xùn)中，不僅要強(qiáng)化操作人員安全意識和安全知識，更要讓他們清楚工藝原理、熟悉工藝流程、掌握操作程序，了解工藝系統(tǒng)存在的危害，危害可能導(dǎo)致的后果以及緊急情況下的正確應(yīng)對措施。統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，泄漏造成的中毒窒息事故，100%是安全意識不強(qiáng)，安全防護(hù)知識不足造成的，因此安全意識、安全知識教育應(yīng)該是全員的警鐘長鳴[7]。工藝系統(tǒng)安全培訓(xùn)企業(yè)最好是開發(fā)與工藝裝置真實(shí)環(huán)境一致的三維數(shù)字化虛擬場景，以角色扮演、交互操作、情景體驗(yàn)為主要形式，對工藝流程、開停工、日常巡檢等進(jìn)行虛擬仿真培訓(xùn)，仿真培訓(xùn)裝置盡量采用本質(zhì)安全設(shè)計(jì)，允許學(xué)員違章操作或誤操作，并實(shí)時(shí)反饋違章或失誤所導(dǎo)致的生產(chǎn)異常波動、泄漏、火災(zāi)、爆炸等后果。

4 結(jié)束語

泄漏不僅是一個(gè)部件、一個(gè)設(shè)備的問題，更是一個(gè)系統(tǒng)的問題，需要將健康完善的生產(chǎn)運(yùn)行管理體系，貫穿于設(shè)備設(shè)施的生命周期中，不僅要關(guān)注泄漏本身，更要關(guān)注對泄漏的管理，包括設(shè)備設(shè)施工藝安全信息的管理，設(shè)備設(shè)施的本質(zhì)安全管理、設(shè)備設(shè)施的工藝危害分析，設(shè)備設(shè)施泄漏檢測與維修、突發(fā)性泄漏的評定與上報(bào)，突發(fā)性泄漏的應(yīng)急管理，泄漏事故事件的統(tǒng)計(jì)分析與分享培訓(xùn)，每個(gè)環(huán)節(jié)都要做細(xì)做實(shí)，才能避免泄漏發(fā)生，確保系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性。