1.介紹

2004年12月3日下午5點(diǎn)50分，美國(guó)德克薩斯州休斯敦市西南方向的馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司聚乙烯蠟加工裝置發(fā)生了爆炸和火災(zāi)事故，多名員工聽(tīng)到了巨大的爆炸聲，約
45秒鐘后發(fā)生了一個(gè)更大的爆炸，消防隊(duì)在爆炸發(fā)生后大約 5分鐘到達(dá)達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)，在爆炸發(fā)生之后 7個(gè)小時(shí)（午夜）才將 3處大火撲滅。
3名消防隊(duì)員在滅火的過(guò)程中受到了輕傷，多名當(dāng)?shù)鼐用癖槐ㄕ鹚榈牟Ａ潅ㄕ鹚榱私ㄖ蛙囕v的窗戶玻璃，并導(dǎo)致
400m范圍內(nèi)的建筑結(jié)構(gòu)損壞，附近的建筑、商業(yè)設(shè)施、教堂內(nèi)教堂內(nèi)的吊頂、燈具掉落。

直徑
3.7m、長(zhǎng) 15m、重
23t的7#罐被爆炸沖擊波扔出了68m遠(yuǎn)，最終撞上了附近另一家公司的倉(cāng)庫(kù)（圖1展示了爆炸導(dǎo)致的7#罐的位置變化），其他一些較大的爆炸碎片飛到了附近的社區(qū)，如：在152米外的小區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)
9kg的鋼板；在274m外的草地上發(fā)現(xiàn)了54kg的鋼板；在 400m外的小區(qū)里發(fā)現(xiàn)了1kg的鋼板。

2.馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司爆炸火災(zāi)事故工藝描述及物理證據(jù)和檢測(cè)

馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司創(chuàng)建于1987年，主要生產(chǎn)高密度聚乙烯蠟，高密度聚乙烯蠟廣泛用于生產(chǎn)涂料、粘合劑、拋光劑、橡膠生產(chǎn)以及紡織品等，年產(chǎn)量超過(guò)11.3萬(wàn)噸。

2.1工藝描述

馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司聚乙烯蠟生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2所示，通過(guò)泵把石蠟槽車中的石蠟輸送至洗滌罐中，原料在洗滌罐中進(jìn)行沉降，雜質(zhì)沉降至罐底，洗滌罐上部的石蠟提取出己烷和其他的烴類后凝固成聚乙烯蠟顆粒后包裝。提取出的烴類儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中進(jìn)行銷售。在整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)使用氮?dú)鈦?lái)保護(hù)，避免熔化的石蠟與空氣中的氧氣接觸。氧氣的氧化作用會(huì)導(dǎo)致明亮的石蠟變色，這種情況是不能接受的。

操作工定期清理洗滌罐底部含有較多雜質(zhì)的殘液，清理出的殘液凝固后儲(chǔ)存在倉(cāng)庫(kù)中進(jìn)行后續(xù)的處理。

2.2殘液處理

操作人員通過(guò)人工將凝固的殘液裝進(jìn)有高溫蒸汽盤管的4#罐中進(jìn)行熔化，然后通過(guò)泵轉(zhuǎn)輸至6#和7#罐緩存，準(zhǔn)備進(jìn)行處理，罐內(nèi)的盤管中通入蒸汽來(lái)維持液態(tài)石蠟溫度在149℃左右。

操作人員通過(guò)氮?dú)庀到y(tǒng)給6#和7#罐增壓，通過(guò)壓差使4#罐中液態(tài)殘液通過(guò)一段提升管進(jìn)到泵入口，通過(guò)泵將殘液送至處理裝置進(jìn)一步除去殘液中的烴類，精制后的殘液凝固成顆粒后包裝，精制后的殘液凝固

2.3氮?dú)庀到y(tǒng)

氮?dú)馐窃诂F(xiàn)場(chǎng)利用1臺(tái)小型制氮機(jī)生產(chǎn)的，并儲(chǔ)存在兩個(gè)大型的壓力容器中。氮?dú)庀到y(tǒng)的最大壓力是0.83Mpa（表壓）。氮?dú)鉁p壓閥將壓力降到0.28-0.48Mpa（表壓）后供給6#和7#罐。因?yàn)樾⌒椭频獧C(jī)負(fù)荷不能夠滿足從罐中轉(zhuǎn)移物料的需要，所以有時(shí)氮?dú)獾膲毫?huì)降到從罐中轉(zhuǎn)移物料所需要的最低壓力。當(dāng)操作人員等待制氮機(jī)給氮?dú)鈨?chǔ)罐補(bǔ)壓時(shí)，石蠟的輸送將被延遲。

操作人員利用一個(gè)臨時(shí)軟管將壓縮空氣系統(tǒng)和制氮機(jī)的氮?dú)夥峙湎到y(tǒng)連接起來(lái)，因?yàn)榇筘?fù)荷的空氣壓縮機(jī)能夠迅速的的通過(guò)補(bǔ)充空氣提高氮?dú)庀到y(tǒng)的壓力，所以解決了上述生產(chǎn)延遲問(wèn)題。最后操作人員用一個(gè)永久性的管線和閥門更換了這個(gè)臨時(shí)軟管，這樣的變更消除了每次當(dāng)?shù)獨(dú)庀到y(tǒng)壓力太低時(shí)必須連接臨時(shí)軟管這個(gè)非常規(guī)作業(yè)，然而操作人員沒(méi)有意識(shí)到向氮?dú)庀到y(tǒng)直接補(bǔ)充空氣會(huì)導(dǎo)致氮?dú)鈨?chǔ)罐內(nèi)有了氧氣。

爆炸事故發(fā)生后美國(guó)化學(xué)安全與危害調(diào)查委員會(huì)（CSB）檢測(cè)了制氮機(jī)、氮?dú)鉁p壓閥、氮?dú)鈨?chǔ)罐中的氣體、石蠟、加工設(shè)備中的殘液和7#罐的金屬樣品。通過(guò)對(duì)沒(méi)有損壞的制氮機(jī)的出口氣體進(jìn)行檢測(cè)來(lái)確定制氮機(jī)是否按設(shè)計(jì)條件運(yùn)行。檢測(cè)結(jié)果證實(shí)了氣體樣品含有
92%-96%的氮?dú)夂?%-8%的氧氣，符合裝置的設(shè)計(jì)條件。

對(duì)來(lái)自氮?dú)鈨?chǔ)罐中的氣體樣品進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)確定提供給
6#和7#罐的氮?dú)饧兌取＿@個(gè)樣品含有82%的氮?dú)夂?8%氧氣。由此CSB的結(jié)論是：馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司為了給氮?dú)庀到y(tǒng)充壓而安裝的壓縮空氣連接管線使氮?dú)鈨?chǔ)罐中的氮?dú)馐艿搅搜鯕獾奈廴尽SB的進(jìn)一步結(jié)論是：氮?dú)庵械牡难鯕夂孔阋灾С秩紵陌l(fā)生。

CSB以各種不同的進(jìn)口壓力和流量數(shù)值對(duì)氮?dú)鉁p壓閥進(jìn)行檢測(cè)，確定事故發(fā)生時(shí)7#罐可能的操作壓力。原先設(shè)定的壓力是0.46Mpa（表壓）。進(jìn)一步的測(cè)試確認(rèn)了減壓閥功能完好，減壓閥上壓力表的精確度小于0.007Mpa。

2.4 物理證據(jù)和檢測(cè)

CSB目測(cè)了7#罐和找回的罐體及封頭，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)設(shè)備銘牌，而且馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司不能提供有關(guān)7#罐體或者其它（5#、6#和
8#）罐的設(shè)計(jì)、制造以及安全操作壓力的文件。

CSB按照美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME）的鍋爐和壓力容器規(guī)范計(jì)算出了7#罐的安全操作壓力為
0.55Mpa（表壓）。CSB發(fā)現(xiàn)馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司已經(jīng)對(duì)5#、6#、7#和8#罐進(jìn)行了改造。為了保證罐內(nèi)的石蠟溫度高于熔點(diǎn)溫度，在每一臺(tái)罐體的封頭上都開(kāi)了一個(gè)609mm直徑的孔，在開(kāi)孔上安裝蒸汽加熱盤管后焊接封死。

雖然7#罐上的補(bǔ)板沒(méi)能找回，但是CSB調(diào)查人員的結(jié)論是：它與其它3個(gè)罐上的補(bǔ)板類似。因?yàn)檠a(bǔ)板的焊縫不能夠滿足通用的壓力容器制造的工業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，所以在事故期間，這個(gè)焊縫發(fā)生了失效。
馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司沒(méi)有使用合格的焊工或者合適的焊接方法來(lái)重新焊接容器封頭上的補(bǔ)板，并在罐體上安裝了一個(gè)蒸汽管路的管嘴。公司人員也承認(rèn)在焊接作業(yè)完成之后沒(méi)有進(jìn)行水壓試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)這個(gè)容器。

CSB檢測(cè)了廢石蠟樣品的可燃性和反應(yīng)性。石蠟的閃點(diǎn)是110℃。石蠟樣樣品沒(méi)有顯示出放熱性，因此CSB結(jié)論是：失控的化學(xué)反應(yīng)不包括在這次事故的因素之中。

3.馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司爆炸火災(zāi)事故原因分析

CSB對(duì)馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司爆炸火災(zāi)事故進(jìn)行了調(diào)查，根據(jù)相應(yīng)的物理證據(jù)和檢測(cè)結(jié)果，CSB確認(rèn)最可能的事故場(chǎng)場(chǎng)景如下：

1) 操作人員使用了含有18%氧氣的氮?dú)馊〈O(shè)計(jì)氧氣濃度不大于8%的氮?dú)獬鋲?#和7#罐；

2）7#罐的內(nèi)部壓力（0.46Mpa（表壓））可能超出罐體上補(bǔ)板焊縫的強(qiáng)度。這個(gè)焊縫完全失效，補(bǔ)板飛離了罐體；

3）罐內(nèi)壓力通過(guò)609mm直徑開(kāi)孔快速泄壓。烴類蒸汽、壓縮空氣和熾熱液態(tài)石蠟一同從開(kāi)孔噴出；

4）當(dāng)補(bǔ)板擊中混凝土基座時(shí)產(chǎn)生了火花，可能點(diǎn)燃了石蠟和烴類蒸氣；

5）7#罐內(nèi)氧濃度能夠使火焰竄回罐內(nèi)部，內(nèi)部閃爆使7#罐封頭炸為幾塊；

6）2268kg的罐體被炸飛撞上了一臺(tái)附近的閑置設(shè)備后最終停在137m外一座倉(cāng)庫(kù)處；

7）燃燒的聚乙烯石蠟散落到倉(cāng)庫(kù)和其他設(shè)備上，點(diǎn)燃了可燃物質(zhì)。產(chǎn)生的大火燃燒了近7h。

其中CSB指出，馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司的3次變更導(dǎo)致了這此事故的發(fā)生：

變更1：7#罐體的開(kāi)孔在罐內(nèi)增加蒸汽加熱盤管，補(bǔ)板的焊縫厚度低于整個(gè)補(bǔ)板厚度的 20%，并含有大量的裂紋，不合理焊縫的影響是雙重的：一方面它減低了這部分罐體75%的強(qiáng)度；同時(shí)，焊肉的缺少和低劣的焊縫質(zhì)量可能導(dǎo)致疲勞開(kāi)裂的發(fā)展，進(jìn)一步減低了焊縫的強(qiáng)度；

變更2：基于氮?dú)鉁p壓閥的檢測(cè)結(jié)果，7#罐體的內(nèi)部壓力最可能是0.46MPa（表壓）。操作人員陳述這個(gè)氮?dú)鉁p壓閥正常設(shè)定在0.31MPa，但是為了保持石蠟?zāi)軌蛄鬟M(jìn)加工裝置，人為地提高了這個(gè)壓力。7#罐體的較高壓力在事故發(fā)生時(shí)可能導(dǎo)致故障點(diǎn)的焊縫發(fā)生了變形。

變更3：馬庫(kù)斯油品和化學(xué)品公司將氮?dú)庀到y(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)鏈接起來(lái)，使得氮?dú)庀到y(tǒng)快速充壓。在廢石蠟處理過(guò)程中，產(chǎn)品暴露于空氣而發(fā)生的脫色現(xiàn)象沒(méi)有引起關(guān)注。然而，管理人員沒(méi)有評(píng)估來(lái)自于工藝變化的危險(xiǎn)。利用壓縮空氣為氮?dú)庀到y(tǒng)升壓使得氮?dú)庵泻懈哌_(dá)18%的氮?dú)狻＿@個(gè)氮?dú)鉂舛茸阋灾С止迌?nèi)石蠟和烴類蒸汽的燃燒。

4.馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司爆炸火災(zāi)事故給我們的啟示

通過(guò)CSB的事故原因分析，我們很明顯可以看出，正是由于三次變更導(dǎo)致了事故的發(fā)生，化工生產(chǎn)總在經(jīng)歷各種變更，以滿足市場(chǎng)需要、提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化操作條件、改善安全狀況或達(dá)到其他目的。但是這些改變是雙刃劍，它們帶來(lái)好處的同時(shí)也可能增加危害，化工和石化行業(yè)的不少災(zāi)難性事故都是由于不恰當(dāng)?shù)馗淖児に嚰夹g(shù)或設(shè)施而造成的。居統(tǒng)計(jì)大約80%的工藝安全事故都可以追溯到“不適當(dāng)?shù)淖兏?rdquo;，因此對(duì)變更進(jìn)行管理的實(shí)質(zhì)是對(duì)潛在事故的預(yù)防和控制。

馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司的事故的一個(gè)重要原因是工廠缺乏管理變更的制度，沒(méi)有對(duì)發(fā)生變更的工藝系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌踩珜彶椋矝](méi)有人監(jiān)督和批準(zhǔn)相關(guān)的變更。變更管理制度的缺失，使得未經(jīng)審查的變更順利地通過(guò)設(shè)計(jì)、安裝和投產(chǎn)。變更人員缺乏培訓(xùn)和足夠的經(jīng)驗(yàn)，他們沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這種對(duì)工藝系統(tǒng)的改變可能造成的嚴(yán)重后果。

4.1什么是變更管理

變更管理（Management
of
Change，MOC）是工藝安全管理系統(tǒng)的一個(gè)重要要素，變更管理是指對(duì)化學(xué)品、工藝技術(shù)、設(shè)備、程序以及操作過(guò)程等永久性或暫時(shí)性的變更進(jìn)行有計(jì)劃的控制，確定變更的類型、等級(jí)、實(shí)施步驟等。

化工廠、石化廠涉及工藝安全的變更通常可以分為四類：

工藝技術(shù)變更；

作業(yè)程序變更；

工廠設(shè)施變更；

組織機(jī)構(gòu)變更。

其中工藝技術(shù)的變更、作業(yè)程序的變更和工廠設(shè)施的變更通常直接影響工藝安全，而組織機(jī)構(gòu)變更是間接地對(duì)工藝安全造成影響。

但是在國(guó)內(nèi)一般把變更分為：同類替換、微小變更、工藝設(shè)備管更（技術(shù)變更）。

變更的管理流程有：變更分類；成立變更管理小組、工藝危害分析、申請(qǐng)與批準(zhǔn)、變更實(shí)施、跟蹤，驗(yàn)證、結(jié)項(xiàng)報(bào)告，文件更新歸檔，變更的內(nèi)容的培訓(xùn)溝通。

4.2變更過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)管理

變更管理的重點(diǎn)是對(duì)變更過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制，變更過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)控制分為變更方案提出階段、變更實(shí)施階段、變更后的再開(kāi)車階段。

馬庫(kù)斯石油和化學(xué)公司的幾次變更就沒(méi)有在各個(gè)階段對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的結(jié)果采取相應(yīng)的措施措施，進(jìn)而導(dǎo)致了事故的發(fā)生。

4.3變更完成后的資料更新

 

變更的工藝系統(tǒng)投產(chǎn)后，變更工作還不算完成，還需要更新并保存所有受變更影響的圖紙和文件，通常，可能需要更新的文件有工廠平面布置圖、設(shè)備布置圖、管道儀表流程圖、操作程序、維修程序、應(yīng)急預(yù)案和培訓(xùn)資料等。工廠還需要保存變更本身的文件，如：變更單、圖紙、投產(chǎn)前安全檢查的記錄、培訓(xùn)或通知相關(guān)人員的書(shū)面記錄等等。按照 OSHA對(duì)PSM的要求，工廠需要每隔五年重新確認(rèn)以往完成的工藝危害分析的有效性，其中一項(xiàng)重要的工作就是審閱過(guò)去五年中發(fā)生的變更，審閱的時(shí)候需要用到變更相關(guān)的文件資料。

目前很多企業(yè)都面臨著電子版PID圖紙與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況不匹配，設(shè)備的操作手冊(cè)與現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備不匹配等很多資料與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際際情況不符的問(wèn)題，對(duì)后續(xù)的生產(chǎn)管理，開(kāi)展HAZOP，新到裝置的員工的培訓(xùn)等帶來(lái)難題。其實(shí)這種問(wèn)題就是每一次大大小小的變更實(shí)施后沒(méi)有及時(shí)對(duì)資料進(jìn)行更新的惡性循環(huán)造成的。

4.4 變更后的跟蹤

變更后不能只是簡(jiǎn)單的認(rèn)為變更資料歸檔后，變更就徹底完成了，而是需要對(duì)變更的效果進(jìn)行跟蹤，核實(shí)變更實(shí)施后預(yù)期的變更目的是否達(dá)到？是否給工藝系統(tǒng)帶來(lái)了其他的附帶影響？是否對(duì)系統(tǒng)中的其他設(shè)備造成了影響？在跟蹤后確認(rèn)變更的目的達(dá)到，無(wú)附帶影響，且變更的工藝安全信息得到更新，相關(guān)人員得到培訓(xùn)，相關(guān)資料歸檔后才能認(rèn)為變更的結(jié)束。

4.5 臨時(shí)變更的管理

臨時(shí)變更也可能導(dǎo)致災(zāi)難性的事故，盡管臨時(shí)變更一般不需要像永久變更那樣更新圖紙和文件，但是仍然應(yīng)該按照正常變更的步驟進(jìn)行審查、批準(zhǔn)、投產(chǎn)前的安全檢查等等。臨時(shí)變更如：臨時(shí)對(duì)工藝系統(tǒng)增加或拆除設(shè)備，在工藝系統(tǒng)中使用臨時(shí)的管道或閥門，臨時(shí)旁通關(guān)鍵報(bào)警或者聯(lián)鎖等。

臨時(shí)變更需要在一段時(shí)間后恢復(fù)原貌，因此有一定的時(shí)間限制，工廠可以自己規(guī)定臨時(shí)變更的期限，期限可以是幾天或幾周，假如超出期限，也可以延期，但是在延期時(shí)應(yīng)該有書(shū)面的批準(zhǔn)。即使延期，通常期限也不應(yīng)該超過(guò)6個(gè)月，否則，需要在當(dāng)前批準(zhǔn)的臨時(shí)變更到期時(shí)重新申請(qǐng)新的臨時(shí)變更。

5.結(jié)論

任何的變更都有可能使工藝系統(tǒng)偏離最初的設(shè)計(jì)意圖，即使看似很小的改變，如果不妥善管理，都有可能導(dǎo)致災(zāi)難性的后果，這是企業(yè)需要建立變更管理程序、規(guī)范變更管理過(guò)程的重要原因。企業(yè)需要安排專人負(fù)責(zé)變更的管理，并制定詳盡的變更管理程序，對(duì)變更的分類進(jìn)行明確劃分，做好變更各個(gè)階段的風(fēng)險(xiǎn)管理，把變更過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

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文章來(lái)源：青島賽諾      編輯：青島賽諾

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