含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故魚刺圖分析

李 凡 董哲仁 劉 穎 陽富強(qiáng)

（福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院 福州 350116）

近年來我國對于含硫、高硫原油的加工數(shù)量日益增長，由硫腐蝕所導(dǎo)致的安全問題越來越嚴(yán)重，由儲(chǔ)油罐硫腐蝕氧化自燃而引發(fā)油罐火災(zāi)、爆炸事故的形勢日益嚴(yán)峻。比如：2000年9月3日和10月19日天津石化某煉廠214#、213#石腦油儲(chǔ)油罐分別發(fā)生冒煙和爆炸事故[1]；2010年5月9日，中國石化股份有限公司上海高橋分公司上海煉油廠油罐發(fā)生火災(zāi)；2016年4月13日，國內(nèi)某輸油站2000m3拱頂泄壓罐清罐作業(yè)過程中，泄壓罐發(fā)生爆燃。導(dǎo)致這些事故發(fā)生的主要原因都是儲(chǔ)油罐內(nèi)硫腐蝕產(chǎn)物硫化鐵氧化放熱，這些事故對事故單位造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，應(yīng)用魚刺圖分析法，通過分析影響含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故的眾多因素，建立因果魚刺圖，提出針對性的預(yù)防措施，對控制因儲(chǔ)油罐硫腐蝕產(chǎn)物自燃引發(fā)的火災(zāi)、爆炸事故具有積極的意義。

1 魚刺圖簡介

魚刺圖，又稱因果圖，是一種發(fā)現(xiàn)問題“根本原因”的分析方法。它是利用“頭腦風(fēng)暴法”列出導(dǎo)致事故發(fā)生的眾多因素，按照因素彼此之間的關(guān)聯(lián)性理順層次，整理成的條理清晰、標(biāo)示出各重要因素的圖形。繪制魚刺圖第一步是要明確繪圖對象的特性，若要進(jìn)行含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故的因素分析，則繪圖對象就是含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故；其次，根據(jù)有可能導(dǎo)致含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故的各種因素，找出各種因素自身的大原因、中原因和小原因，并使用大箭頭和小箭頭依次標(biāo)出，整個(gè)邏輯圖形的形狀似魚刺，使得大因素、中因素、小因素很清晰。

2 基于魚刺圖法的含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故因素分析

發(fā)生含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故必須具備的三個(gè)必要條件是：1）油品儲(chǔ)罐內(nèi)壁有硫腐蝕產(chǎn)物硫化鐵生成；2）儲(chǔ)罐內(nèi)部氧氣濃度達(dá)到一定水平；3）儲(chǔ)罐內(nèi)部的溫度達(dá)到硫化鐵的自燃點(diǎn)。當(dāng)環(huán)境滿足以上三個(gè)條件時(shí)，儲(chǔ)罐自燃事故就一定會(huì)發(fā)生。把可能導(dǎo)致這三個(gè)條件得到滿足的大原因分成人-機(jī)-料-法-環(huán)五個(gè)大因素，再對這五個(gè)因素分別進(jìn)行分析。

2.1 人的因素分析

人的不安全行為是直接導(dǎo)致事故發(fā)生的人因失誤。在含硫油品儲(chǔ)罐的日常管理中，若管理人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)或發(fā)現(xiàn)但未及時(shí)匯報(bào)罐體腐蝕情況等不安全因素時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致罐內(nèi)壁腐蝕或溫度升高等危險(xiǎn)隱患慢慢加劇；同樣，在操作人員操作失誤時(shí)，也會(huì)使自燃事故概率逐漸升高。這兩個(gè)中因素分別是由以下小因素引起的：

1）因安全教育不足致使管理人員無危險(xiǎn)意識；

2）安全管理不到位；

3）管理人員及操作人員未經(jīng)過安全培訓(xùn)或培訓(xùn)不充分；

4）操作人員違章操作；

5）操作人員操作不熟練。

2.2 機(jī)的因素分析

在這個(gè)事故分析中，“機(jī)”指的是裝有含硫油品的儲(chǔ)罐。當(dāng)儲(chǔ)罐是由不耐腐蝕的材質(zhì)制成、防腐涂層脫落，同時(shí)罐內(nèi)存在電化學(xué)腐蝕的情況時(shí)，會(huì)造成含硫油品儲(chǔ)罐內(nèi)壁腐蝕，生成硫腐蝕產(chǎn)物硫化鐵；空氣在罐體內(nèi)浮盤密封圈失效或透氣孔不嚴(yán)時(shí)進(jìn)入罐內(nèi)，導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)部含氧量上升，加強(qiáng)儲(chǔ)罐內(nèi)壁的腐蝕作用。由此，生成的硫化鐵越積越多，含氧量越來越高，儲(chǔ)罐發(fā)生自燃事故的可能性也同步上升。

2.3 料的因素分析

在這個(gè)事故分析中，“料”的因素分析針對的是儲(chǔ)罐內(nèi)油品的含硫量。不同油品的含硫量相差很大（見表1[2]），所以發(fā)生自燃事故的概率也不同。硫含量高的油品在煉制和加工過程中會(huì)產(chǎn)生更多的活性硫，而活性硫?qū)?chǔ)罐內(nèi)壁的腐蝕作用很大。通常含硫量越高，發(fā)生自燃事故的概率越高，反之越低。

表1 幾種原油的硫含量

2.4 法的因素分析

在這個(gè)事故分析中，“法”指的是煉制含硫油品的工藝方法。采用不同的油品煉制工藝和方法所得到的含硫油品中的活性硫含量不同，通常脫硫效果差的工藝過程（如：一脫四注）或工藝條件控制不好（如：蒸餾裝置溫度控制不好）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生更多的活性硫，導(dǎo)致儲(chǔ)油罐內(nèi)硫化鐵的含量上升，從而增加了自燃事故發(fā)生的概率。

2.5 環(huán)的因素分析

環(huán)境的影響因素主要是罐內(nèi)的溫度、大氣濕度和含氧量。通常環(huán)境的溫度越高，儲(chǔ)罐的蓄熱條件就越好，硫化鐵的氧化反應(yīng)所釋放出的熱量就越不容易向外界輻射，從而發(fā)生熱積聚，儲(chǔ)罐內(nèi)部環(huán)境溫度就越容易達(dá)到硫化鐵的自燃點(diǎn)溫度；空氣的濕度越大，硫化氫氣體就越容易離解，硫離子的生成量就越大，對儲(chǔ)油罐內(nèi)壁的腐蝕程度就會(huì)越大，直接導(dǎo)致硫化鐵的生成量越大；采用低液位操作或在儲(chǔ)罐檢修時(shí)，空氣會(huì)進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)部從而使罐內(nèi)氧氣濃度增大，在這些情況下儲(chǔ)罐自燃事故都會(huì)更容易發(fā)生。

3 建立魚刺圖

根據(jù)上述含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故的原因分析，按人-機(jī)-料-法-環(huán)五個(gè)大因素進(jìn)行分類挖掘來繪制魚刺圖。把“含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故”作為分析的事故，位于圖的右邊，劃出干線。在干線上方為三個(gè)支線（大因素）即人、物料和環(huán)境，下方為儲(chǔ)油罐和工藝方法，將各類大因素層層展開，逐層分析，從中因素、小因素到細(xì)因素，畫出含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故的魚刺圖，如圖1所示。

圖1 含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故魚刺圖

4 預(yù)防與控制措施

由上述含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故魚刺圖分析，應(yīng)從對人-機(jī)-料-法-環(huán)五個(gè)方面因素的分析出發(fā)，采取針對性措施預(yù)防含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故發(fā)生；重點(diǎn)采取以下預(yù)防控制措施，確保含硫油品儲(chǔ)罐的存儲(chǔ)管理安全性和可靠性。

4.1 人的因素

1）安全生產(chǎn)責(zé)任制必須嚴(yán)格落實(shí)，企業(yè)安全管理責(zé)任必須明晰；專職從事安全工作的機(jī)構(gòu)設(shè)置應(yīng)逐步科學(xué)化、完善化；專業(yè)人才數(shù)量充足。

2）在員工上崗前必須進(jìn)行安全教育以及相關(guān)安全技能的訓(xùn)練，并在通過考核合格后才能上崗；完善規(guī)章制度，強(qiáng)迫員工遵章守紀(jì)，實(shí)現(xiàn)“要我安全”；日常生產(chǎn)中通過教育、座談、產(chǎn)前會(huì)等形式著重提高員工自我的安全意識，實(shí)現(xiàn)“我要安全”。

3）建立完善的安全管理制度，加強(qiáng)對儲(chǔ)油罐區(qū)的安全檢查和巡察力度，發(fā)現(xiàn)異?；蚴鹿拭珙^應(yīng)及時(shí)進(jìn)行上報(bào)，并由專業(yè)人員及時(shí)采取恰當(dāng)措施排除隱患；例如：儲(chǔ)罐局部異常高溫、溫度監(jiān)測器報(bào)警，通風(fēng)孔、結(jié)構(gòu)連接處等處冒出白煙或發(fā)出刺激性氣味等。在條件允許的情況下可設(shè)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)或多種形式的無人監(jiān)測器。

4.2 機(jī)的因素

1）將耐腐蝕金屬用于儲(chǔ)罐內(nèi)壁腐蝕高發(fā)部位的制作或?qū)F(xiàn)有儲(chǔ)罐進(jìn)行局部耐腐蝕材料噴鍍或涂鍍，使易腐罐體與氧氣和硫化氫隔離開來，消除腐蝕發(fā)生的條件，既可以延長含硫油品儲(chǔ)罐的壽命，還可以有效防止硫腐蝕產(chǎn)物的生成與自燃。

2）要加強(qiáng)油罐的切水工作，減少罐底的墊層中含硫水的切除，以降低氣相空間的硫化氫濃度和水蒸汽濃度，減少電解質(zhì)的形成，降低對儲(chǔ)罐材料的電化學(xué)腐蝕。

3）確保儲(chǔ)罐內(nèi)浮頂及透氣孔的密封性良好。

4）應(yīng)使儲(chǔ)罐的運(yùn)行周期盡量短，同時(shí)增加儲(chǔ)罐清罐檢修的頻率，并重點(diǎn)檢修易損關(guān)鍵零部件。檢修過程中應(yīng)完全清除儲(chǔ)罐內(nèi)壁及底部堆積的硫化鐵，防止其發(fā)生自燃。

5）應(yīng)在油品儲(chǔ)罐頂部安裝水噴淋設(shè)施，在高溫環(huán)境下，在儲(chǔ)罐上噴淋水可降低油罐內(nèi)氣相溫度達(dá)5～15℃，溫度降低可以極大程度延緩硫化氫對碳鋼的腐蝕速度，同時(shí)還能減少腐蝕產(chǎn)物硫化鐵的堆積量，減少硫化鐵的量也可極大延緩儲(chǔ)罐腐蝕速度和降低罐內(nèi)溫度。最高氣溫超過30℃的工作日必須啟用水噴淋設(shè)施降低儲(chǔ)罐溫度。同時(shí)，為控制蓄熱條件，應(yīng)在設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)就注意到儲(chǔ)罐內(nèi)部的散熱問題，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)或增加安全設(shè)施以減少在儲(chǔ)罐內(nèi)部的熱量積聚，防止達(dá)到硫化亞鐵的自燃點(diǎn)溫度。

4.3 料的因素

嚴(yán)格控制各類進(jìn)罐油品的硫含量，應(yīng)盡量儲(chǔ)放含硫量低的原油。若必須儲(chǔ)放含硫量高的原油則應(yīng)采取必要措施降低油品的含硫量，例如將含硫量高和含硫量低的油品按照一定混合比例混裝，將儲(chǔ)罐中油品的硫化氫單位體積濃度降低，減少腐蝕程度。通過控制硫含量從源頭上控制硫腐蝕速率。

4.4 法的因素

在工藝上應(yīng)改進(jìn)“一脫四注”技術(shù)，減少粗汽油組分中的硫化氫等腐蝕介質(zhì)；蒸餾裝置初、常頂汽油冷卻要控制好(不小于40℃)；減少硫化氫氣體等進(jìn)入汽油中間罐；利用加氫脫硫、微波脫硫等技術(shù)降低原油的含硫。也可使用適合于高硫原油的緩蝕劑，降低腐蝕速度[3]。

4.5 環(huán)的因素

1）向儲(chǔ)罐內(nèi)部充裝氮?dú)獾榷栊詺怏w，使儲(chǔ)罐內(nèi)部氧氣含量降低，可以有效防止硫化鐵的氧化，降低硫腐蝕產(chǎn)物自燃的危險(xiǎn)性。

2）儲(chǔ)罐付油操作時(shí)，使用低壓瓦斯代替進(jìn)入儲(chǔ)罐的空氣。可保護(hù)儲(chǔ)罐的氣相空間始終處于無氧狀態(tài)，硫化鐵將無法氧化自燃[4]。

3)儲(chǔ)罐在付油操作時(shí)，采用收付混合操作方式，使浮盤在較小的范圍內(nèi)上下浮動(dòng)，減少浮盤以下硫化鐵與空氣接觸氧化的機(jī)會(huì)[5]。

5 結(jié)論

應(yīng)用魚刺圖分析法對含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故進(jìn)行分析，可以直觀清晰地查清影響儲(chǔ)油罐自燃的主要因素及各細(xì)項(xiàng)原因。通過分析，提出從人-機(jī)-料-法-環(huán)五個(gè)方面采取防范含硫油品儲(chǔ)罐自燃事故的措施，可有效促進(jìn)含硫油品儲(chǔ)罐的安全管理工作。