一起反應釜泄漏爆炸事故看風險管控層級
導讀
2021年4月8日，大約凌晨12:02，在俄亥俄州哥倫布市的Yenkin
本文翻譯自CSB事故調查報告。
事故介紹
2021年4月8日，大約凌晨12:02，在俄亥俄州哥倫布市的Yenkin Majestic涂料公司(Yenkin-Majestic) OPC聚合樹脂工廠，易燃石腦油溶劑蒸汽和樹脂液體的混合物從反應釜人孔蓋的密封泄漏。石腦油蒸氣彌漫在整個建筑物內，并在建筑物內外形成可燃蒸氣云。大約兩分鐘后，凌晨12點04分，可燃蒸汽云找到了點火源發生爆炸，點燃了更多的可燃物質，導致一場大火，大約11個小時后被撲滅。100多名消防員趕到現場，其中包括危險品處理小組。
爆炸事故導致1人死亡，多人受傷。
工藝介紹
Yenkin-Majestic使用其專有配方進行反應釜批量操作，這通常涉及在加熱、攪拌的反應釜內混合和反應各種化學物質。在每個批次操作結束時，操作人員大約每20分鐘分析一次釜內樣品，以監控批次的進度。在操作員根據實驗樣品結果確定反應完成后，操作員將按下控制面板上的“批量完成”按鈕。這個動作將關閉爐子，并通過冷卻盤管開始水循環，以冷卻反應釜中混合物。當水在冷卻盤管中循環時，通常還會向釜中加入溶劑，這種溶劑不會與樹脂發生化學反應，以幫助冷卻。溶劑降低了樹脂混合物的總體密度和粘度。
事故經過
事故發生在2021年4月8日。
員工A是負責監督樹脂廠3號釜批操作的操作員。
晚上10點19分，員工A離開反應釜區域到實驗室檢查樣品結果。
幾分鐘后，也就是晚上10點25分，又回來了，他沒有意識到在他不在的時候，攪拌器已經關閉了，而當時也沒有顯示流程異常的警報。
晚上10點33分，批處理溫度約為455華氏度，員工A按下控制系統的“批處理完成”按鈕，開始冷卻。按照程序，此時攪拌器應該運行。
大約在晚上11點06分，員工A開始通過反應釜頂部噴嘴向釜中添加溶劑(VM&P)。根據溶劑流量計的數據，大約300加侖的溶劑在大約26分鐘內以穩定的速度流入反應釜。
控制系統記錄顯示，在此期間，釜內測量的溫度約為430°F，而加入的溶劑溫度約為70°F。
大約在午夜時分，在員工A按下“批量完成”按鈕90分鐘后，記錄的釜溫為424°F，比他在冷卻90分鐘后的預期溫度高出約100°F。此時，員工A開始調查該工藝異常的潛在原因。他透過人孔的玻璃觀察孔注意到攪拌器是關著的(沒有轉動)。然后他檢查了人機界面屏幕，確認它是關閉的。
在凌晨12:02時員工A重新啟動了攪拌器。
當攪拌器關閉時，溶劑和熱樹脂沒有混合，并且大部分保持分離。當攪拌器在12:02開始工作時，液體溶劑開始蒸發，釜內壓力在15秒內從大約0 psig增加到4 psig。即使觸發了釜內的高壓報警和安全聯鎖，壓力仍在繼續增加。
2秒后，當釜內壓力達到約9psig時，3號釜的人孔蓋無法再承受壓力，樹脂液體和易燃溶劑蒸汽的混合物開始通過釜蓋周圍的密封處泄漏。
此時，3號釜的壓力仍低于破裂盤破裂壓力，因此沒有釋放3號釜的壓力。
監控攝像頭記錄到易燃溶劑蒸汽進入了鄰近操作區域，并開始從二樓流到一層。
12點04分，釋放出的可燃氣體遇到了點火源，發生了爆炸。
附近交通信號燈捕捉的爆炸瞬間。
事故原因
易燃溶劑蒸汽通過人孔蓋密封釋放，而該人孔蓋的設計、建造或壓力測試沒有符合工藝設計壓力。溶劑的泄漏原因是反應釜內攪拌器被重啟后引起溶劑的快速汽化。
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機械完整性
釜3通常在大氣壓或大氣壓附近運行，但已知在某些擾動條件下可能產生高達15psig的壓力。在事故發生當天，3號釜的人孔蓋承受不了超過9 psig的壓力，并將熱樹脂和易燃溶劑蒸汽釋放出來。
風險控制層級
在正常的批量反應工藝中，當攪拌器突發關閉時，Yenkin-Majestic沒有安裝或配置聯鎖裝置來防止溶劑添加到釜中，也沒有配備警報來提示操作人員，而僅僅依靠人的行為、感知和判斷。在高度危險的化學工藝生產中，不能僅依靠行政控制手段。