石油石化企業泄漏風險分析與防控

馬端祝 王麗紅（中國石油安全環保技術研究院大連分院）

石油石化企業的工藝裝置、儲運裝置、長輸管道、裝卸站臺或碼頭，一旦發生物料泄漏，就可能導致災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重經濟損失，還能造成污染事件。所以對石油石化企業的泄漏事故事件分析研究，探索泄漏事故事件的防控措施，是石油石化企業重點關注的安全生產問題。

1 泄漏的危害

從泄漏的解釋中可看到，工業生產中的泄漏是人們不期望發生的，尤其是在石油石化工業的業務鏈上，泄漏會嚴重威脅人民群眾的生命安全，造成巨大的經濟損失，使生態環境受到破壞，還會影響社會穩定，但在企業的安全生產事件中，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%。大量的事故數據信息表明工藝安全事故初期基本特征幾乎都是泄漏[1]，但往往能引發火災爆炸，中毒、環境污染等災難性事故。

1.1 火災爆炸事故

石油石化企業生產物料易燃易爆、有毒有害，生產工藝高溫高壓復雜，生產規模大而連續，導致工藝設備設施失效后，有的能在瞬間引發火災爆炸事故，有的是應急響應不及時釀成災難性事故。如2005年3月23日BP公司德克薩斯州（Texas）煉油廠異構化裝置，由于殘液分餾塔塔內物料過滿和過度加熱，造成殘液分餾塔過壓保護系統啟動后，液相烴類開始從煙囪中泄漏出來，引發了嚴重的火災爆炸事故，事故造成15名員工喪生，170余人受傷，爆炸產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生的事故進行分析，其中火災、爆炸、設備破壞、中毒等事故中，有54%是由于泄漏造成的[2]。

1.2 中毒窒息

石油石化企業的生產鏈中存在大量的有毒或有害的物質，當非控制泄漏時，暴露在環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，當地有20 萬人暴露于毒氣當中，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）隨空氣迅速擴散，導致243人遇難，直接經濟損失達8 200余萬元。

1.3 環境污染

石油石化企業泄漏的物質不僅會對水體產生污染、對土壤產生污染，還會對大氣產生污染。2018年3月1日，哥倫比亞北部Lizama158油田發生泄漏事故，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。我國有數十萬公頃的石油開采區和化工區，含油廢水任意排放及石油開發過程中的各種事故也造成了非常嚴重的土壤石油污染[3]。國際石油工業環境保護協會（IP-IECA）的最新報告建議設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 設備設施完好性不夠

1）設計不合理。設計上的不合理有表現在工藝流程上，有表現在工藝參數、設備設施的壓力等級、選材上等。2003年7月20日，霍尼韋爾一家制冷劑生產裝置，設計時沒有考慮到冷卻液泵可能接觸液氯的工況，冷卻液泵材質選擇了與液氯不相容的材質，導致冷卻液泵失效，液氯泄漏進入大氣環境中，造成7 名員工受傷，半徑800 m 范圍內的居民被要求采取就地避難措施。

2）制造質量不合格。受設備設施制造技術水平的限制，一些轉動設備的表面會存在各種缺陷和形狀尺寸上的偏差，導致連接處必然會產生縫隙。一些塔、罐類等大型容器在制造時，往往因焊接工藝或焊接材料問題，導致重大質量問題，進而引發重大事故。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，存在焊接質量問題的管線開裂泄漏物料，并引發爆炸。事故造成6人受傷，直接經濟損失9 457萬元。

3）施工安裝不達標。設備設施的安裝應嚴格按照設計標準要求，但在實際施工中往往為了趕工期、圖省事，經常發生誤用其他規格、其他材料、螺栓緊固不到位的現象，如不同材質的管道和彎頭就很容易誤用，給設備設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準絲堵，導致絲堵脫落、高溫渣油泄漏，引發大火，造成3人死亡、4人受傷。

4）維護不到位。設備設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，如果維護保養不及時不到位，就會把這些小問題擴大成大問題，大災難。因設備設施老化引發的事故層出不窮，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生火災爆炸事故，導致7 人死亡。當時這臺換熱器已經使用了將近38 年，而且長期連續暴露在高溫高壓的氫的作用下，換熱器的碳鋼外殼已經出現了裂紋。該煉廠在事故發生12 年前的一次檢查中，并沒有檢測到換熱器的裂紋，此后再未進行過檢查。

2.2 人的因素

人是生產要素的重要組成部分，是不可替代的，也是容易失控的要素。國家對危險化學品企業操作人員有嚴格的資質要求，但在實際生產中由于責任心缺失、教育培訓不到位，仍存在員工安全意識不強，操作技能不扎實、應急處理不夠準確迅速等，進而導致違規違章操作，甚至誤操作，造成系統超壓、物料泄漏等，甚至災難性的事故。如1997年6月27日北京東方化工廠儲罐區在從鐵路罐車經油泵往儲罐卸輕柴油時，由于操作工開錯閥門，使輕柴油進入了滿載的石腦油A罐，導致石腦油從罐頂氣窗大量溢出，進而引發特大火災爆炸事故，死亡9人、傷39人，直接經濟損失1.17億元。

2.3 環境因素

自然界的地震、臺風、洪水、山體滑坡、泥石流、雷擊等，都會對石油石化業務鏈的安全生產造成嚴重的影響和破壞。汶川地震中中石油的加油站累計受損908 座，停運65 座。油庫受損累計47座。油氣田受損油氣場站165 個，受損凈化廠1個，受損輸油氣管道71 條，這些受損設備設施會產生一定的物料泄漏。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的焊縫（根據API650設計）50%發生了失效。

3 石油石化企業泄漏防控

3.1 細化泄漏管理，系統識別泄漏風險

企業要建立泄漏管理制度，規范泄漏的分類分級、泄漏風險管理、源頭控制、泄漏檢測、應急處置、泄漏事故事件的管理等。在借鑒《關于加強化工企業泄漏管理的指導意見》和API RP754 的基礎上，結合企業的生產經營實際對泄漏進行分類分級。泄漏風險管理時，對于可能發生突發性泄漏的關鍵部位，要開展風險辨識工作，再根據可能泄漏的量、物料特性及可能預見的原因，評估現有防控措施的有效性，提出防控整改措施。如果可能發生嚴重泄漏，則要形成介質的流向圖和泄漏后的影響圖。如果工藝系統發生變更時，要嚴格履行變更程序，識別并防控變更帶來的泄漏風險。按照法律法規標準要求建立完善泄漏報警系統，建立泄漏事故應急處置程序，確保應急設備設施的有效性。建立泄漏事故事件上報機制，并對泄漏事故事件進行大數據統計分析，辨識易泄漏的設備、易泄漏的部位，統計歸納泄漏的根本原因。

3.2源頭把控，提升本質安全水平

1）設計階段。在設計階段，就要選擇安全的操作工藝與技術，減少密封點的設置，降低操作壓力和溫度。設備設施放空口、低點排凝口、采樣口等排放閥，要采用加盲板、絲堵、雙閥等措施。設備設施的選材和選型上，要嚴格符合相關規范的要求，選材一定要就高不就低，尤其是“被認為不太重要”的設備設施上，如管道附件，密封點的墊片等。為確保設計的可靠性，還要在借鑒以往事故案例的基礎上，進行系統化過程風險分析，重點從工藝安全角度檢查是否存在物料、設計壓力、溫度、設備選材選型等不符合設計要求的問題。

2）制造安裝階段。統計分析發現，泄漏的主要部位是設備設施的本體和密封點處，這都跟設備設施制造有關。目前石油石化企業的設備設施，如管材、閥門、罐、機泵、反應器等都由供應商提供，企業應該準確掌握相關設備設施質量要求和執行標準，確保供應商提供的設備符合國際標準、國家標準、行業標準等設計規格要求，嚴格驗收質量，切實做好加工過程中的檢測或測試，如材質試驗、焊縫檢測、水壓或氣壓試驗、尺寸和公差檢查等。在裝置新建、改擴建、檢修時，企業應建立設備安裝作業指導書或設備檢修作業指導書，為減少作業的自由度和隨意性，作業指導書中應規定每一道安裝工序所要達到的標準，確保管道、法蘭、墊片、緊固件的選型，壓力容器的現場安裝符合設備設計規格要求和供應商提出的安裝指南。

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

3.3 做實培訓，提升員工的綜合素質

知行合一是培訓的終極目標，要讓員工知其然，還要知其所以然，才能領會其重要性。因此培訓中，不僅要強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，了解工藝系統存在的危害，危害可能導致的后果以及緊急情況下的正確應對措施。統計分析發現，泄漏造成的中毒窒息事故，100%是安全意識不強，安全防護知識不足造成的，因此安全意識、安全知識教育應該是全員的警鐘長鳴[7]。工藝系統安全培訓企業最好是開發與工藝裝置真實環境一致的三維數字化虛擬場景，以角色扮演、交互操作、情景體驗為主要形式，對工藝流程、開停工、日常巡檢等進行虛擬仿真培訓，仿真培訓裝置盡量采用本質安全設計，允許學員違章操作或誤操作，并實時反饋違章或失誤所導致的生產異常波動、泄漏、火災、爆炸等后果。

4 結束語

泄漏不僅是一個部件、一個設備的問題，更是一個系統的問題，需要將健康完善的生產運行管理體系，貫穿于設備設施的生命周期中，不僅要關注泄漏本身，更要關注對泄漏的管理，包括設備設施工藝安全信息的管理，設備設施的本質安全管理、設備設施的工藝危害分析，設備設施泄漏檢測與維修、突發性泄漏的評定與上報，突發性泄漏的應急管理，泄漏事故事件的統計分析與分享培訓，每個環節都要做細做實，才能避免泄漏發生，確保系統的安全性、經濟性。