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        阿科瑪公司克羅斯比化工廠著火事故

        2018-08-17 05:46:46郁振山編譯
        現代職業(yè)安全 2018年8期
        關鍵詞:冷藏車化工廠過氧化物

        郁振山|編譯

        2017年8月24日,颶風“哈維”登陸得克薩斯州,為得州東南部和路易斯安那州西南部帶來強降雨,引發(fā)洪水。颶風共導致68人死亡,逾30萬棟建筑被淹,4萬人被迫轉移,讓它成為美國歷史上第二大破壞性颶風,僅次于2005年的颶風“卡特里娜”。

        阿科瑪公司在克羅斯比的化工廠,恰好位于被洪水淹沒的平原。強降雨導致水位超過設備的設計范圍,工廠停電,備用電源也無法使用。工廠生產的有機過氧化物必須冷藏,但由于制冷系統(tǒng)失效,最終化學品被轉移至冷藏車內。洪水中,冷藏車傾倒,化學品泄漏并發(fā)生分解反應,隨后著火。

        統(tǒng)一指揮中心在化工廠周圍建立了疏散區(qū),區(qū)內居民全部撤離,但疏散區(qū)內的90號公路仍然開通。之后,另外2輛冷藏車著火,分解產生的煙霧從工廠飄出。21人因吸入煙霧被送醫(yī)救治。綜合各種因素,統(tǒng)一指揮中心將其余冷藏車上的有機過氧化物點燃。3次大火共燃燒了150余噸有機過氧化物。

        背景信息

        阿科瑪公司克羅斯比化工廠約有50名員工,可生產30多種有機過氧化物。產品主要用于制造廚房臺面、軟管、聚苯乙烯水杯、餐盤等消費品。

        有機過氧化物分解會釋放熱量,若積聚熱量大于釋放熱量,周圍溫度便會升高,分解反應加快,最終導致失控反應。因此,這些過氧化物產品需低溫保存。

        克羅斯比化工廠有9個倉庫,其中7個為低溫倉庫(見圖1)。每個低溫倉庫有2套電力制冷系統(tǒng),其中1套留作備用。

        圖1 克羅斯比化工廠的低溫倉庫

        化工廠的作業(yè)流程詳細介紹了應對倉庫升溫的措施,具體包括加快制冷設備的維修;將有機過氧化物轉移到其他低溫倉庫;啟動備用發(fā)電機;使用液氮進行冷卻;將產品轉移至冷藏車內。

        工廠有7個柴油發(fā)電機,其中2個為應急發(fā)電機,在制冷系統(tǒng)故障時為低溫倉庫供電制冷。若系統(tǒng)出現嚴重故障,備用電源也無法使用,工人則會用軟管將液氮注入倉庫。通常液氮系統(tǒng)會上鎖,避免被誤用。

        最后一套備用方案是將有機過氧化物轉移至冷藏車內(見圖2)。化工廠主要用冷藏車給客戶運送貨物,工廠作業(yè)流程也允許在倉庫維修或緊急情況下使用冷藏車。滿載車輛的冷藏效果可持續(xù)1周多。

        圖2 可臨時儲存過氧化物的冷藏車

        事故描述

        8月24日

        2017年8月24日,熱帶風暴演變?yōu)轱Z風“哈維”。穿過墨西哥灣后,很明顯將從得州海岸的中北部地區(qū)登陸。氣象學家預計暴風雨會在25日來臨,得州的降雨量預計為300~500 mm,部分地區(qū)甚至將達到700 mm。工廠員工得知颶風來臨,開始做準備,但他們并沒想到颶風會直接經過工廠所在區(qū)域。

        化工廠有書面的颶風應急計劃,當中詳細說明了如何在颶風來臨前、期間和之后保護人員和財產安全。根據部分員工的經驗,降雨可能會淹沒周圍道路,因此要成立“應對小組”。小組成員要留在工廠,因為到時候其他員工出入工廠會很困難。

        但所有人都未料到,雨量會達到洪水級別,甚至有潛在毀滅性風險。擁有幾十年經驗的老員工也只認為會有輕微的洪水,但絕不會破壞工廠的安全系統(tǒng)。

        8月25日

        圖3 低溫倉庫的空調設備(紅線為洪水期間的最高水位)

        圖4 9輛冷藏車的位置(右下方為低洼區(qū)的3輛冷藏車)

        25日,化工廠停止作業(yè),準備應急工作。22時,“哈維”升級為3級颶風,登錄得州。按照事前的計劃,工廠停止了生產并采取了許多預防措施,包括固定住可能會被大風吹走的物料,將可移動的設備放到高處,避免被水淹沒;準備船只和叉車,轉運物品;準備沙袋及其他設備;保證有恰當的燃料儲備。8月26日

        26日,化工廠全部關停,“應對小組”待命。同時降雨持續(xù),水位不斷升高。

        8月27日

        27日降雨繼續(xù)。水位升高后,威脅到了電氣設備和低溫倉庫。員工提前切斷了幾個低溫倉庫的電源。14時,工廠部分區(qū)域的水深達到1.2 m。隨著水位繼續(xù)上漲,影響了低溫倉庫的運行。員工試圖使用液氮制冷,但倉庫連接液氮軟管的接口被水淹沒,于是“應對小組”將有機過氧化物轉移到冷藏車及其他建筑內,并關閉了低溫倉庫(見圖3)。

        8月28日

        28日,颶風帶來的降雨繼續(xù)。雖然工廠有段時間沒有降雨,但周圍區(qū)域的積水流向此處,水位繼續(xù)上升。14時,水位上漲至變壓器的位置,導致整個工廠的電源被切斷,“應對小組”將所有產品轉移到了9輛冷藏車內(見圖4)。其中3輛位于工廠的低洼地帶,因洪水過深,冷藏車無法被轉移至高地,隨后停止運行,不能繼續(xù)制冷。

        當天傍晚,工廠最便捷、最安全的交通方式是開船?!皯獙π〗M”將情況告知給阿科瑪公司的應急團隊,應急團隊隨即通知了哈里斯縣的應急人員,說可能存在化學品泄露和火災風險。

        8月29日

        29日上午,“應對小組”在低洼地帶看見1輛冷藏車翻倒,靠在建筑旁邊(見圖5)。翻倒原因可能是洪水水流太強,也可能是車輛內的產品超重,抑或兩者都有。阿科瑪公司的應急團隊收到員工發(fā)來的圖片后,推測可能會因為產品分解引發(fā)火災,于是要求哈里斯縣的應急人員疏散了工廠所有員工。應急人員還以工廠為中心,以2.4 km為半徑設立了疏散區(qū)(見圖6)。

        圖5 左方的冷藏車已在洪水中傾倒

        圖6 紅色圓圈為疏散區(qū),90號公路從中穿過

        8月31日

        31日,有人上報稱工廠著火,冒出煙霧。統(tǒng)一指揮中心通過遙感探測到冷藏車的溫度并沒有上升,于是派2名志愿消防員去確定工廠是否著火。消防員未發(fā)現任何有機過氧化物分解的情況。12時30分,官方由于沒發(fā)現著火證據,認為煙霧是“低層的云團”,便重新開通了90號公路。期間,指揮中心一直通過遙感數據判斷情況。

        之后,警察駕車在90號公路上行駛時,穿過了“云團”,但他們判斷那是泄漏的化學品煙霧,煙霧圖像被行車記錄儀拍到。警察上報了情況,于是另外3名警察被派往現場檢查。就在3名警察經過阿科瑪化工廠時,也穿過了從工廠飄來的“云團”。雖然當時車輛沒有開空調,但煙霧還是進入了車內。

        警察將車駛到疏散區(qū)的東北邊緣處,開始檢查錄像,但3名警察的眼部和喉嚨出現不適。為了快速獲取醫(yī)療救助服務,他們向西行駛,下高速公路。但向西行駛時途中,再次暴露在煙霧中,有5名警察的情況加重。最終,他們到達了疏散區(qū)南部,呼叫了醫(yī)療救助人員。之后90號公路關閉,直到9月4日事故處理完畢才再次開通。

        14時左右,傾倒車輛中的過氧化物產品分解、燃燒,并將車輛引燃。

        9月1日

        9月1日5時,另外2輛冷藏車著火(見圖7)。9月2日

        圖7 第2和第3輛冷藏車著火時釋放的黑色煙霧

        2日,其余6輛裝有過氧化物產品的冷藏車似乎還在運行,但無法確定還能持續(xù)多久。13時20分,統(tǒng)一指揮中心通過飛行器偵查了工廠情況,發(fā)現至少1輛已失去冷藏能力,并在該車輛周圍發(fā)現了泄露的化學品和煙霧,但沒有火焰。根據紅外圖像,人們判斷至少1輛冷藏車在升溫。指揮中心聯系了阿科瑪公司的代表,確定了車內儲存的物質。雖然阿科瑪的代表不清楚泄漏化學品的具體成分,但推測是有機過氧化物的分解產物。

        由于疏散區(qū)保持封閉,不能回家的居民開始擔心家內情況,向當局施壓,希望盡快解除疏散狀態(tài)。18時,統(tǒng)一指揮中心與地方應急團隊溝通,商議將其余6輛冷藏車點燃,并制定了實施計劃。19時,包括阿科瑪公司在內所有相關方就實施計劃達成一致。

        指揮中心對該提議的最大擔憂是,距冷藏車36 m處有1個異丁烯儲罐。如果不能控制火勢,儲罐被點燃后,可能會發(fā)生爆炸。但應急人員認為該距離足夠安全,并且儲罐有泄爆裝置,不會發(fā)生嚴重事故。為了安全起見,應急人員仍然制定了嚴密的計劃:先點燃其中的5輛冷藏車,把距儲罐最近的車當作屏障,之后單獨點燃最后1輛。

        9月3日

        3日,統(tǒng)一指揮中心再次用飛行器對工廠進行偵查,發(fā)現泄漏量增多,分解反應也在持續(xù)。應急人員認為,此時若再靠近車輛處理過氧化物產品,已非常危險。

        10時左右,統(tǒng)一指揮中心再次召集人員,商討下一步計劃。應急人員擔心冷藏車不斷發(fā)生分解反應,但不清楚反應的后果,也不知道將所有過氧化物點燃后,燃燒會持續(xù)多久。與此同時,被疏散的居民還在焦急地等著回家。這種情況下,指揮中心決定按照前一天的計劃,將6輛冷藏車點燃,進行控制燃燒。

        阿科瑪方面為指揮中心提供了異丁烯儲罐的信息,幫助其評估風險。之后,指揮中心確定,儲罐不會在車輛燃燒期間發(fā)生泄漏。

        12時45分,指揮中心向行動小組講解了作業(yè)計劃。在燃燒前,會有專人通過視頻監(jiān)視異丁烯儲罐的情況,確保儲罐周圍不存在分解物,因為分解物會著火,能危害到儲罐。如果發(fā)現情況,必須重新評估行動,或將儲罐抽空后再行動。

        15時40分,監(jiān)視人員確認安全后,哈里斯縣的應急人員點燃了6量冷藏車。哈里斯縣的消防部門發(fā)布聲明,警告公眾留心事態(tài)發(fā)展。21時,應急人員再次檢測了疏散區(qū)的空氣,確定各項指標不超過基線,由此確定現場不存在健康風險。

        9月4日13時,疏散解除。

        事故經驗和教訓

        有機過氧化物屬于不穩(wěn)定物質,易發(fā)生化學反應。為防止其分解、放熱或生成副產品,需儲存在低溫環(huán)境中。溫度不同,分解速率也不一樣。

        自加速分解溫度(SADT)是非常重要的安全數據。為了將分解速率控制在安全范圍,化工廠所有的有機過氧化物都必須儲存在低于SADT的環(huán)境中。冷藏車失效后,有機過氧化物產品加速分解,燃燒并引發(fā)火災。因此,公司要確保有足夠的安全措施將儲存溫度控制在SADT之下。

        克羅斯比化工廠有多重措施來保證過氧化物的冷藏。工廠過程風險分析小組確定了如下層面的防護:為低溫倉庫配備了充足的制冷系統(tǒng);為低溫倉庫配備應急發(fā)電機;將液氮作為備用冷卻手段;用冷藏車暫時儲存有機過氧化物。但這些措施都在颶風中失效。這是因為停電應對措施均未達到工廠標準和行業(yè)標準。洪水導致斷電后,應急發(fā)電機、液氮系統(tǒng)和冷藏車也紛紛失效。因此,要確保防護層不會因普通故障而失效。

        美國聯邦應急管理局的洪水地圖可提供重要的風險信息。1985年,化工廠所在地區(qū)的洪水地圖首次發(fā)布。地圖顯示,工廠發(fā)生洪水的風險很小。2007年,地圖經過大幅修訂,新圖顯示化工廠正好處于容易出現洪水的平原區(qū)。另外,2016年9月法特瑞互助保險公司識別出工廠的洪水風險,但除了一位前任經理之外,沒有任何人注意到該信息。聯邦的過程安全法規(guī)也要求公司整合過程安全信息,但法規(guī)并未說明信息必須包括洪水地圖。事故調查人員發(fā)現,還有其他公司也未意識到洪水風險。

        對低溫倉庫進行過程風險分析的小組,并沒有記錄任何洪水風險。就算當初該小組評估了洪水風險,行業(yè)指南也不足以應對颶風哈維。行業(yè)安全指南是專門指導公司應對洪水風險的文件。它能從多個途經獲取,比如化工過程安全中心和聯邦應急管理局。但該文件不是過于籠統(tǒng),就是并不要求采取過多的預防措施。比如,文件未要求將關鍵設備放到高處,避免洪水損害工廠的安全系統(tǒng)。因此,為了更好地幫助公司應對洪水、暴風雪、龍卷風、干旱等極端天氣事件,要制定更健全的行業(yè)指南。

        克羅斯比化工廠在40年前遭遇過洪水,但老員工印象中沒有出現過高于0.6 m的洪水,所以工廠并未將其視為一項重要風險。確定洪水風險等級時,不能依賴個人經驗。比如,化工廠老員工認為2001年的熱帶風暴“阿利森”是工廠此前遭遇到的最大洪水,但實際上1994年的颶風“羅莎”,甚至2015年未命名的暴風雨都比阿利森的水位要高。因此,各公司應保留以往事故的主要信息文件。雖然發(fā)生洪水的可能性比較低,但一旦遭遇,會嚴重威脅人員和財產安全。

        90號公路從疏散區(qū)穿過,但在事故期間卻處于開通狀態(tài)。對統(tǒng)一指揮中心而言,這確實難以抉擇,因為開通90號公路能將人員和資源向颶風哈維的東面轉移,也能讓應急人員在工廠第一次著火后,快速到達事故現場。除90號公路之外,應急人員幾乎沒有其他線路保證交通,但結果是至少21人暴露在分解物和燃燒煙霧中。

        另外,遙感數據顯示,冷藏車沒有升溫,也未發(fā)生燃燒,但警察在開車進入到煙霧中后聞到了泄露的化學品。由此可知,緊急情況下,測量的數據可能不完整,甚至與實際相反,應急人員必須盡可能采取保守的手段,這樣才能保證公眾的安全與健康。

        在英國,環(huán)境部門為工廠制定了洪水應對預案指南,建議工廠了解作業(yè)場所的洪水風險,獲取洪水模擬結果,制定預案,保護危險的生產過程。指南還詳細說明了如何保護易受洪水影響的化學品和關鍵設施,如電源和液氮系統(tǒng)。

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