历史上的3.17 美国休斯顿ITC罐区火灾事故


▌2019美国ITC罐区火灾事故(CSB初期调查报告-2019年10月30日发布)
2019年3月17日上午10点左右,美国德克萨斯州休斯顿市15公里处的Deer Park港一家石化油库发生火灾,该油库隶属于东京三井物产公司(Mitsui & Co.)旗下的洲际码头公司(Intercontinental Terminals Company,以下简称ITC)。
火灾起源于80-8号石脑油储罐附近,ITC公司无法隔离和控制石脑油的泄漏,大火持续燃烧、加剧,并逐步波及罐区内的其它罐体,大火于2019年3月20日上午被扑灭。事件没有对ITC员工和救援人员造成任何伤害。
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▲ 图1:2019年3月17日80-8号罐起火 (来源: ABC13 Houston)
公司背景
ITC是一家专门为石化行业服务的码头运营商和仓储设施。该公司成立于1972年2月24日,目前在德克萨斯州休斯顿附近拥有并运营两个码头ITC Deer Park和ITC Pasadena。
▲图2:ITC Deer Park 码头终端 总体布置图(来源: ITC)

ITC Deer Park码头设有铁路和罐车通道、5个船舶码头、10个驳船码头,多条管道连接。该设施共有242个储罐,总容量为1,310万桶(2,082,734m³)。储罐的大小从8000桶(1,272)到16万桶(25,438)不等,储存石化液体和气体、燃料油、船用加注燃料油和蒸馏物。根据该公司网站提供的数据,ITC Deer Park码头每年处理大约770艘船只、3700艘驳船、12,000辆铁路油罐车和33,600辆公路槽罐车,总吞吐量约为每年1.44亿桶(约2300万)。

石脑油-丁烷混兑作业

80-8号储罐是一个8万桶(12719)的地面常压储罐,于1972年在ITC Deer Park码头投入使用。该罐租给了另一家公司用于石脑油储存和石脑油-丁烷混兑作业。ITC使用外接管道和固定设备(管道歧管)将丁烷注入石脑油产品(图3),以增加燃料产品的辛烷值。

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▲图3:80-8号储罐管道歧管.照片摄于2016年前.(来源:ITC)
通过固定的注入系统,丁烷由槽罐车注入到80-8储罐中。丁烷注入系统起始于罐区西南方向的罐车装载架上,终止于80-8罐循环管线(管道歧管)的注入点。该控制系统设计存在缺陷:只有在80-8罐的泵处于开启状态确保介质循环流动的情况下,才可以启动丁烷注入作业。
ITC操作人员可以通过按下罐车装载架上的启动按钮打开气动阀,开始丁烷卸料作业。丁烷从货罐车上卸下,通过4英寸的管道,再由2英寸的管道进入循环管路,与石脑油产品混合。
为了便于石脑油和丁烷的混合(图4),泵在整个卸料过程中以及之后的几个小时内都处于开启状态。
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图4:ITC丁烷混合系统简化示意图。图中的箭头表示丁烷流动方向和石脑油产品通过管道的循环
路径

80-8罐的输送管道未配置紧急或远程操作隔离阀。如果泵或管道出现故障,这种隔离阀可以阻止不受控制的介质泄漏。相反,为了隔离泵等设备,ITC操作员必须手动关闭80-8储罐通向泵的供应阀和从泵返回到储罐的回流阀。如果该设备附近发生重大泄漏或火灾,ITC操作员和应急响应人员都无法进入该区域关闭这些需要手动操作的阀门。
事故原因描述
2019年3月16日晚,按计划有2辆丁烷罐车到80-8号罐卸料作业,分配到the First & Second 80's 罐区的区域操作员(操作员1)到达80-8号罐管道歧管处。操作人员1将管道歧管阀门对准开启或关闭位置,为泵的运转做好准备。大约下午6点54分,确认阀门位置正确后,操作员1启动了泵。该泵位于储罐80-8管汇内,必须手动开启或关闭。操作员1打开泵后,通知罐车装载架上的操作员(操作员2)系统准备就绪,可以开始卸丁烷了。在确认泵正常运行,储罐已准备好接收丁烷后,操作员2启动罐车装载架上卸料程序,丁烷从罐车诸如到80-8储罐,如图4所示。
第一轮丁烷输送在晚上7点23分开始,并在晚上8点15分左右完成。大约170桶(27)丁烷输送到80-8储罐。第二批约193桶丁烷在晚上9点29分至10点29分之间卸货。在完成这两个丁烷的卸料后,泵继续运转以保持介质的流动。ITC预计第二天会有船到港,计划将80-8号罐的所有介质转移到船上。
2019年3月17日上午,ITC的集散控制系统(DCS)数据显示,监测中泵的工作压力和储罐容积发生了一系列意外变化。这些波动表明泵的循环系统中出现了机械问题。DCS数据显示,
上午7:25左右,泵出口压力读数开始缓慢上升;
上午8点45分左右,泵的排出压力读数从80psi(3.83kpa)增加到84psi(4kpa)。
与石脑油的意外泄漏一致的是大约从上午9:34开始,罐内容量开始逐渐减少。大约在同一时间,泵的排放压力读数突然回落到80psi(3.83kpa)。
上午9:45左右,DCS数据显示,第二次排放压力突然从80psi(3.83kpa)降至75psi(3.59kpa),在此期间,记录的罐容积继续减少。
上午9时34分至10时01分,DCS数据显示,储罐容量减少了约221桶(约35)。罐区没有安装固定的气体探测系统,当石脑油从80-8号罐中泄漏时,罐内液位和体积的降低没有触发ITC控制室的任何警报。因此,ITC人员在火灾爆发前并不知道石脑油的泄漏。
大约上午10点,80-8储罐管汇附近爆发了一场大火(图5)。上午10点01分,控制系统事件日志显示,泵已经关闭,随后80-8储罐的设备与DCS失去了通信联系。此后,没有关于80-8号储罐或泵的进一步控制系统数据。
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▲图5:80-8号储罐管汇在事故后的情况。(来源:ITC)
事故响应和火势发展
火灾爆发后几分钟内,ITC紧急响应小组(ERT)紧急出动。ITC是Channel Industries Mutual Aid(CIMA)的成员之一,CIMA是一个非盈利组织,结合了大休斯顿都会区的炼油和石化行业的消防和其应急响应力量。由于是CIMA的成员,另外几个CIMA组织成员的相邻公司向ITC罐区火灾提供了紧急响应资源,包括人员、消防设备和物资。

联合指挥部随之成立来监督协调救援行动,成员包括来自ITC、美国环境保护局(EPA)、德克萨斯州环境质量委员会(TCEQ)和哈里斯县消防局长办公室(HCFMO)的代表。来自其它联邦、州和地方政府力量增援。

80-8储罐位于the First & Second 80's 罐区的中心(图6),周围是其它8万桶(12919m³)储罐。ITC公司无法控制石脑油泄漏,大火继续肆虐并加剧。2019年3月17日晚,80-8号储罐以西的一个相邻储罐完全卷入大火。救援人员继续用水和泡沫试图控制火势;然而,风向的变化导致火势继续蔓延。

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图6:罐区平面图。这张图片显示了ITC Deer Park的总体规划,德州终端显示了First & Second 80's 罐区的位置。(来源:ITC)。

2019年3月18日上午,都位于80-8号储罐的西面的四个储罐起火。此时,ITC联系了第三方应急响应服务机构(Williams Fire &Hazard Control)请求帮助灭火。当天晚上,另外两个储罐也着火。救援人员继续用水和灭火泡沫来控制火势。

到2019年3月20日周三凌晨3点03分左右,ITC在CIMA和专业救援机构的协助下,成功扑灭了此次大火(图7)。

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图7:First & Second 80's 罐区场。图为2019年3月19日星期二大火肆虐,2019年3月20日星期三完全熄灭。(来源:KHOU 11新闻)

CSB 调查计划

CSB对该该事件的调查还在继续:确定石脑油泄漏点和点火源、确定为什么在发生火灾之前没有检测到石脑油泄漏情况?为什么着火后没有效地控制泄漏?

CSB亦会研究此次事故救援过程中出现的问题:为何花了77个小时才将大火扑灭?为此,CSB仍然需要收集额外的应急响应证据,包括各种事故指挥记录、照片、视频和无人机镜头。

在调查完全结束后,CSB将发表一份详细的最终报告,其中将包括额外的信息、分析、结果和安全建议。我们会继续跟进CSB的后续完整调查。



2020年山东临沂固邦环境科技分为仓库爆燃

2020年3月17日16时14分左右,山东省临沂市临沭县山东固邦环境科技有限公司,其仓库(内存约有22吨亚硝酸钠和27吨氯酸钠)突然发生爆燃,并引燃附近净水剂生产厂房,无人员伤亡。临沭县生态环境分局对周边环境空气质量进行检测,未发现有毒有害物质。

事故原因据初步分析,该公司仓库内电气线路老化着火,仓库内存放的氯酸钠、亚硝酸钠遇热后发生爆燃。




2012年广州华南理工大学实验室爆炸

2012年3月17日上午9点多,华南理工大学大学城校区一名学生在生物催化实验室做实验引起火灾,实验室仪器突然发生爆炸,瞬间冒出巨大的浓烟所幸未造成人员伤亡。整栋楼弥漫着一股刺鼻的焦味,该气体有毒。实验室窗上的玻璃基本完全破碎,门口、窗口的墙壁多处被烧黑,损害的程度比较严重。起火原因初步判断为天气潮湿引起。



2008年湖北随州大地化工氨气泄漏致3人中毒

2008年3月17日凌晨4时左右,随州市大地化工有限公司液氨贮罐区2号罐驰放气管道连接法兰垫片处发生氨气泄漏,致使3人中毒,50人紧急疏散。

大地化工公司原为随县化肥厂(始建于1966年),2004年被收购重组成立。该公司主要产品的生产能力为合成氨6万吨/年,碳酸氢氨20万吨/年;液氨罐区有2个贮罐(1、2号贮罐),容积各为100m³,设计压力为1.6MPa。事故发生时,1号罐为空罐,2号罐内贮存约40液氨,贮罐内的驰放气不定期送至氨回收系统回收。驰放气系统正常工作压力为0.5MPa。  

3月16日下午,维修人员在对氨回收系统进行常规检修时,更换了2号贮罐驰放气管道连接法兰的石棉垫片;3月17日凌晨,氨回收和驰放气系统相继投入使用;投用半小时后约4时许,2号贮罐驰放气管道连接法兰处发生氨气泄漏。3名操作人员未佩戴任何防护用具,就试图关闭驰放气控制阀,因现场氨气浓度太大,未能成功,立即报警求援。消防人员和厂部救援人员赶到现场后,进行紧急救援处置。5时40分,驰放气控制阀被关闭,成功消除漏点。

事故原因分析:1.液氨罐区2号罐驰放气管道法兰连接处在检修、更换石棉垫时,未对角拧紧法兰螺栓,造成石棉垫受力不均;2.更换后对驰放气管道系统未进行试压试漏;3.未及时关闭驰放气控制阀;4.送氨岗位操作人员缺乏基本的应急救援知识,施救时未按要求佩戴防毒用具。



1993年山西化学厂农药车间爆炸

1993年3月17日中午山西化学厂农药车间灭多威工序脱溶岗位发生一起爆炸事故,大量气体冲出脱溶釜发生着火爆炸,1000L搪瓷釜盖上的一百多个釜卡断裂,减速机飞出厂房,全部物料碳化,所幸未造成人员伤亡。

事故前一批在酰氯计量槽内遗留大约30kg酰氯(液位计不能显示),下一班不知情况,造成该批物料在合成时多加酰氯,使用了较多的碱中和产生的酸,从而造成加碱过量,灭多威肟分解。



1992年上海硫酸厂发生爆炸致4死17伤

1992年3月17日,上海硫酸厂五车间二甲基亚砜工段氧化器在开车过程中发生爆炸,事故造成4人死亡,1人重伤,16人轻伤。

该厂工艺操作规程规定,二甲基亚砜停止生产时,应在停止通入二甲硫醚的同时,立即切断氧化氮和氧气。但工艺员和当班操作者违反了这一规定。在停车时,将氧化氮和氧用量减半通入,而且在连续通入近20小时后,才开始通入二甲硫醚,使母液过量吸附氧化氮,导致爆炸事故的发生。