石油石化企业泄漏风险分析与防控

马端祝 王丽红（中国石油安全环保技术研究院大连分院）

石油石化企业的工艺装置、储运装置、长输管道、装卸站台或码头，一旦发生物料泄漏，就可能导致灾难性的工艺安全事故。如山东青岛“11·22”泄漏爆炸特别重大事故爆炸事故、河北盛华化工公司“11·28”重大爆燃事故，福建泉州泉港“11·4”碳九泄漏事故等，不仅能造成人身伤亡和严重经济损失，还能造成污染事件。所以对石油石化企业的泄漏事故事件分析研究，探索泄漏事故事件的防控措施，是石油石化企业重点关注的安全生产问题。

1 泄漏的危害

从泄漏的解释中可看到，工业生产中的泄漏是人们不期望发生的，尤其是在石油石化工业的业务链上，泄漏会严重威胁人民群众的生命安全，造成巨大的经济损失，使生态环境受到破坏，还会影响社会稳定，但在企业的安全生产事件中，泄漏事件占比却很大，某炼化公司2015—2019年各类安全生产事件中泄漏事件占比为42%，而且泄漏物料中有毒有害物料占比为76%。大量的事故数据信息表明工艺安全事故初期基本特征几乎都是泄漏[1]，但往往能引发火灾爆炸，中毒、环境污染等灾难性事故。

1.1 火灾爆炸事故

石油石化企业生产物料易燃易爆、有毒有害，生产工艺高温高压复杂，生产规模大而连续，导致工艺设备设施失效后，有的能在瞬间引发火灾爆炸事故，有的是应急响应不及时酿成灾难性事故。如2005年3月23日BP公司德克萨斯州（Texas）炼油厂异构化装置，由于残液分馏塔塔内物料过满和过度加热，造成残液分馏塔过压保护系统启动后，液相烃类开始从烟囱中泄漏出来，引发了严重的火灾爆炸事故，事故造成15名员工丧生，170余人受伤，爆炸产生的浓烟对周围工作和居住的人们造成不同程度的伤害。日本曾对该国化工厂发生的事故进行分析，其中火灾、爆炸、设备破坏、中毒等事故中，有54%是由于泄漏造成的[2]。

1.2 中毒窒息

石油石化企业的生产链中存在大量的有毒或有害的物质，当非控制泄漏时，暴露在环境中的人会通过食入、吸入、皮肤吸收等方式将有毒有害物质带入身体，给身体造成不同的伤害。如1984 年印度博帕尔的甲基异氰酸酯泄漏事故，当地有20 万人暴露于毒气当中，造成2 万人死亡，6 万人需要终身治疗；2003年“12·23”重庆井喷事故，失控的有毒气体（硫化氢）随空气迅速扩散，导致243人遇难，直接经济损失达8 200余万元。

1.3 环境污染

石油石化企业泄漏的物质不仅会对水体产生污染、对土壤产生污染，还会对大气产生污染。2018年3月1日，哥伦比亚北部Lizama158油田发生泄漏事故，约550 bbl 石油泄漏至河里。事故造成2 400只动物死亡，1 080 棵不同物种的树木受到溢油事故的影响。我国有数十万公顷的石油开采区和化工区，含油废水任意排放及石油开发过程中的各种事故也造成了非常严重的土壤石油污染[3]。国际石油工业环境保护协会（IP-IECA）的最新报告建议设备与管阀件泄漏占炼油厂VOCs 三排放总量的40%～50%。

2 泄漏原因分析

2.1 设备设施完好性不够

1）设计不合理。设计上的不合理有表现在工艺流程上，有表现在工艺参数、设备设施的压力等级、选材上等。2003年7月20日，霍尼韦尔一家制冷剂生产装置，设计时没有考虑到冷却液泵可能接触液氯的工况，冷却液泵材质选择了与液氯不相容的材质，导致冷却液泵失效，液氯泄漏进入大气环境中，造成7 名员工受伤，半径800 m 范围内的居民被要求采取就地避难措施。

2）制造质量不合格。受设备设施制造技术水平的限制，一些转动设备的表面会存在各种缺陷和形状尺寸上的偏差，导致连接处必然会产生缝隙。一些塔、罐类等大型容器在制造时，往往因焊接工艺或焊接材料问题，导致重大质量问题，进而引发重大事故。2015 年4 月6 日，漳州古雷的腾龙芳烃(漳州)有限公司二甲苯装置开工引料过程中，存在焊接质量问题的管线开裂泄漏物料，并引发爆炸。事故造成6人受伤，直接经济损失9 457万元。

3）施工安装不达标。设备设施的安装应严格按照设计标准要求，但在实际施工中往往为了赶工期、图省事，经常发生误用其他规格、其他材料、螺栓紧固不到位的现象，如不同材质的管道和弯头就很容易误用，给设备设施的完好性埋下隐患。2015年7月26日，庆阳石化公司常压装置渣油原油换热器E-117/C 外头盖排液口因采用了非标准丝堵，导致丝堵脱落、高温渣油泄漏，引发大火，造成3人死亡、4人受伤。

4）维护不到位。设备设施与人一样在生命周期中都会遇到一些亚健康，小病的状况，如果维护保养不及时不到位，就会把这些小问题扩大成大问题，大灾难。因设备设施老化引发的事故层出不穷，2010年，美国华盛顿州的一家炼油厂因换热器外壳腐蚀裂纹发生火灾爆炸事故，导致7 人死亡。当时这台换热器已经使用了将近38 年，而且长期连续暴露在高温高压的氢的作用下，换热器的碳钢外壳已经出现了裂纹。该炼厂在事故发生12 年前的一次检查中，并没有检测到换热器的裂纹，此后再未进行过检查。

2.2 人的因素

人是生产要素的重要组成部分，是不可替代的，也是容易失控的要素。国家对危险化学品企业操作人员有严格的资质要求，但在实际生产中由于责任心缺失、教育培训不到位，仍存在员工安全意识不强，操作技能不扎实、应急处理不够准确迅速等，进而导致违规违章操作，甚至误操作，造成系统超压、物料泄漏等，甚至灾难性的事故。如1997年6月27日北京东方化工厂储罐区在从铁路罐车经油泵往储罐卸轻柴油时，由于操作工开错阀门，使轻柴油进入了满载的石脑油A罐，导致石脑油从罐顶气窗大量溢出，进而引发特大火灾爆炸事故，死亡9人、伤39人，直接经济损失1.17亿元。

2.3 环境因素

自然界的地震、台风、洪水、山体滑坡、泥石流、雷击等，都会对石油石化业务链的安全生产造成严重的影响和破坏。汶川地震中中石油的加油站累计受损908 座，停运65 座。油库受损累计47座。油气田受损油气场站165 个，受损净化厂1个，受损输油气管道71 条，这些受损设备设施会产生一定的物料泄漏。1999年8月17日，土耳其伊兹米特市Tupras 公司炼油厂地震事故[4]，事故造成了燃料储罐固定顶的焊缝（根据API650设计）50%发生了失效。

3 石油石化企业泄漏防控

3.1 细化泄漏管理，系统识别泄漏风险

企业要建立泄漏管理制度，规范泄漏的分类分级、泄漏风险管理、源头控制、泄漏检测、应急处置、泄漏事故事件的管理等。在借鉴《关于加强化工企业泄漏管理的指导意见》和API RP754 的基础上，结合企业的生产经营实际对泄漏进行分类分级。泄漏风险管理时，对于可能发生突发性泄漏的关键部位，要开展风险辨识工作，再根据可能泄漏的量、物料特性及可能预见的原因，评估现有防控措施的有效性，提出防控整改措施。如果可能发生严重泄漏，则要形成介质的流向图和泄漏后的影响图。如果工艺系统发生变更时，要严格履行变更程序，识别并防控变更带来的泄漏风险。按照法律法规标准要求建立完善泄漏报警系统，建立泄漏事故应急处置程序，确保应急设备设施的有效性。建立泄漏事故事件上报机制，并对泄漏事故事件进行大数据统计分析，辨识易泄漏的设备、易泄漏的部位，统计归纳泄漏的根本原因。

3.2源头把控，提升本质安全水平

1）设计阶段。在设计阶段，就要选择安全的操作工艺与技术，减少密封点的设置，降低操作压力和温度。设备设施放空口、低点排凝口、采样口等排放阀，要采用加盲板、丝堵、双阀等措施。设备设施的选材和选型上，要严格符合相关规范的要求，选材一定要就高不就低，尤其是“被认为不太重要”的设备设施上，如管道附件，密封点的垫片等。为确保设计的可靠性，还要在借鉴以往事故案例的基础上，进行系统化过程风险分析，重点从工艺安全角度检查是否存在物料、设计压力、温度、设备选材选型等不符合设计要求的问题。

2）制造安装阶段。统计分析发现，泄漏的主要部位是设备设施的本体和密封点处，这都跟设备设施制造有关。目前石油石化企业的设备设施，如管材、阀门、罐、机泵、反应器等都由供应商提供，企业应该准确掌握相关设备设施质量要求和执行标准，确保供应商提供的设备符合国际标准、国家标准、行业标准等设计规格要求，严格验收质量，切实做好加工过程中的检测或测试，如材质试验、焊缝检测、水压或气压试验、尺寸和公差检查等。在装置新建、改扩建、检修时，企业应建立设备安装作业指导书或设备检修作业指导书，为减少作业的自由度和随意性，作业指导书中应规定每一道安装工序所要达到的标准，确保管道、法兰、垫片、紧固件的选型，压力容器的现场安装符合设备设计规格要求和供应商提出的安装指南。

3）设备设施使用与维护。每个设备、每套装置都是有其自己生命属性的，操作和维护要按照他们的属性，才能确保其完好性。因此操作人员要严格按照操作规程、操作纪律进行操作，避免鲁莽操作，以免发生工艺异常波动引发泄漏，尤其是在开停工过程中，要严格按升温曲线控制温升速度，按操作规程要求对法兰、封头等部件的螺栓进行逐级热紧或冷紧。设备运行管理中要充分运用可靠性评估及维护策略优化技术、腐蚀检查技术、失效分析技术、腐蚀监检测优化技术等[5]，尤其是在确定设备设施的检测频率时，应结合工艺条件，对于易发生磨损、腐蚀的设备设施，如可能含有催化剂高温物料的管线和强酸强碱的工艺设备管线，检测频率就应比法规要求的检测频率要严格[6]。

3.3 做实培训，提升员工的综合素质

知行合一是培训的终极目标，要让员工知其然，还要知其所以然，才能领会其重要性。因此培训中，不仅要强化操作人员安全意识和安全知识，更要让他们清楚工艺原理、熟悉工艺流程、掌握操作程序，了解工艺系统存在的危害，危害可能导致的后果以及紧急情况下的正确应对措施。统计分析发现，泄漏造成的中毒窒息事故，100%是安全意识不强，安全防护知识不足造成的，因此安全意识、安全知识教育应该是全员的警钟长鸣[7]。工艺系统安全培训企业最好是开发与工艺装置真实环境一致的三维数字化虚拟场景，以角色扮演、交互操作、情景体验为主要形式，对工艺流程、开停工、日常巡检等进行虚拟仿真培训，仿真培训装置尽量采用本质安全设计，允许学员违章操作或误操作，并实时反馈违章或失误所导致的生产异常波动、泄漏、火灾、爆炸等后果。

4 结束语

泄漏不仅是一个部件、一个设备的问题，更是一个系统的问题，需要将健康完善的生产运行管理体系，贯穿于设备设施的生命周期中，不仅要关注泄漏本身，更要关注对泄漏的管理，包括设备设施工艺安全信息的管理，设备设施的本质安全管理、设备设施的工艺危害分析，设备设施泄漏检测与维修、突发性泄漏的评定与上报，突发性泄漏的应急管理，泄漏事故事件的统计分析与分享培训，每个环节都要做细做实，才能避免泄漏发生，确保系统的安全性、经济性。