含硫油品儲罐自燃事故魚刺圖分析

李 凡 董哲仁 劉 穎 陽富強

（福州大學環境與資源學院 福州 350116）

近年來我國對于含硫、高硫原油的加工數量日益增長，由硫腐蝕所導致的安全問題越來越嚴重，由儲油罐硫腐蝕氧化自燃而引發油罐火災、爆炸事故的形勢日益嚴峻。比如：2000年9月3日和10月19日天津石化某煉廠214#、213#石腦油儲油罐分別發生冒煙和爆炸事故[1]；2010年5月9日，中國石化股份有限公司上海高橋分公司上海煉油廠油罐發生火災；2016年4月13日，國內某輸油站2000m3拱頂泄壓罐清罐作業過程中，泄壓罐發生爆燃。導致這些事故發生的主要原因都是儲油罐內硫腐蝕產物硫化鐵氧化放熱，這些事故對事故單位造成了極大的經濟損失。因此，應用魚刺圖分析法，通過分析影響含硫油品儲罐自燃事故的眾多因素，建立因果魚刺圖，提出針對性的預防措施，對控制因儲油罐硫腐蝕產物自燃引發的火災、爆炸事故具有積極的意義。

1 魚刺圖簡介

魚刺圖，又稱因果圖，是一種發現問題“根本原因”的分析方法。它是利用“頭腦風暴法”列出導致事故發生的眾多因素，按照因素彼此之間的關聯性理順層次，整理成的條理清晰、標示出各重要因素的圖形。繪制魚刺圖第一步是要明確繪圖對象的特性，若要進行含硫油品儲罐自燃事故的因素分析，則繪圖對象就是含硫油品儲罐自燃事故；其次，根據有可能導致含硫油品儲罐自燃事故的各種因素，找出各種因素自身的大原因、中原因和小原因，并使用大箭頭和小箭頭依次標出，整個邏輯圖形的形狀似魚刺，使得大因素、中因素、小因素很清晰。

2 基于魚刺圖法的含硫油品儲罐自燃事故因素分析

發生含硫油品儲罐自燃事故必須具備的三個必要條件是：1）油品儲罐內壁有硫腐蝕產物硫化鐵生成；2）儲罐內部氧氣濃度達到一定水平；3）儲罐內部的溫度達到硫化鐵的自燃點。當環境滿足以上三個條件時，儲罐自燃事故就一定會發生。把可能導致這三個條件得到滿足的大原因分成人-機-料-法-環五個大因素，再對這五個因素分別進行分析。

2.1 人的因素分析

人的不安全行為是直接導致事故發生的人因失誤。在含硫油品儲罐的日常管理中，若管理人員未能及時發現或發現但未及時匯報罐體腐蝕情況等不安全因素時，會直接導致罐內壁腐蝕或溫度升高等危險隱患慢慢加劇；同樣，在操作人員操作失誤時，也會使自燃事故概率逐漸升高。這兩個中因素分別是由以下小因素引起的：

1）因安全教育不足致使管理人員無危險意識；

2）安全管理不到位；

3）管理人員及操作人員未經過安全培訓或培訓不充分；

4）操作人員違章操作；

5）操作人員操作不熟練。

2.2 機的因素分析

在這個事故分析中，“機”指的是裝有含硫油品的儲罐。當儲罐是由不耐腐蝕的材質制成、防腐涂層脫落，同時罐內存在電化學腐蝕的情況時，會造成含硫油品儲罐內壁腐蝕，生成硫腐蝕產物硫化鐵；空氣在罐體內浮盤密封圈失效或透氣孔不嚴時進入罐內，導致儲罐內部含氧量上升，加強儲罐內壁的腐蝕作用。由此，生成的硫化鐵越積越多，含氧量越來越高，儲罐發生自燃事故的可能性也同步上升。

2.3 料的因素分析

在這個事故分析中，“料”的因素分析針對的是儲罐內油品的含硫量。不同油品的含硫量相差很大（見表1[2]），所以發生自燃事故的概率也不同。硫含量高的油品在煉制和加工過程中會產生更多的活性硫，而活性硫對儲罐內壁的腐蝕作用很大。通常含硫量越高，發生自燃事故的概率越高，反之越低。

表1 幾種原油的硫含量

2.4 法的因素分析

在這個事故分析中，“法”指的是煉制含硫油品的工藝方法。采用不同的油品煉制工藝和方法所得到的含硫油品中的活性硫含量不同，通常脫硫效果差的工藝過程（如：一脫四注）或工藝條件控制不好（如：蒸餾裝置溫度控制不好）時，會產生更多的活性硫，導致儲油罐內硫化鐵的含量上升，從而增加了自燃事故發生的概率。

2.5 環的因素分析

環境的影響因素主要是罐內的溫度、大氣濕度和含氧量。通常環境的溫度越高，儲罐的蓄熱條件就越好，硫化鐵的氧化反應所釋放出的熱量就越不容易向外界輻射，從而發生熱積聚，儲罐內部環境溫度就越容易達到硫化鐵的自燃點溫度；空氣的濕度越大，硫化氫氣體就越容易離解，硫離子的生成量就越大，對儲油罐內壁的腐蝕程度就會越大，直接導致硫化鐵的生成量越大；采用低液位操作或在儲罐檢修時，空氣會進入儲罐內部從而使罐內氧氣濃度增大，在這些情況下儲罐自燃事故都會更容易發生。

3 建立魚刺圖

根據上述含硫油品儲罐自燃事故的原因分析，按人-機-料-法-環五個大因素進行分類挖掘來繪制魚刺圖。把“含硫油品儲罐自燃事故”作為分析的事故，位于圖的右邊，劃出干線。在干線上方為三個支線（大因素）即人、物料和環境，下方為儲油罐和工藝方法，將各類大因素層層展開，逐層分析，從中因素、小因素到細因素，畫出含硫油品儲罐自燃事故的魚刺圖，如圖1所示。

圖1 含硫油品儲罐自燃事故魚刺圖

4 預防與控制措施

由上述含硫油品儲罐自燃事故魚刺圖分析，應從對人-機-料-法-環五個方面因素的分析出發，采取針對性措施預防含硫油品儲罐自燃事故發生；重點采取以下預防控制措施，確保含硫油品儲罐的存儲管理安全性和可靠性。

4.1 人的因素

1）安全生產責任制必須嚴格落實，企業安全管理責任必須明晰；專職從事安全工作的機構設置應逐步科學化、完善化；專業人才數量充足。

2）在員工上崗前必須進行安全教育以及相關安全技能的訓練，并在通過考核合格后才能上崗；完善規章制度，強迫員工遵章守紀，實現“要我安全”；日常生產中通過教育、座談、產前會等形式著重提高員工自我的安全意識，實現“我要安全”。

3）建立完善的安全管理制度，加強對儲油罐區的安全檢查和巡察力度，發現異常或事故苗頭應及時進行上報，并由專業人員及時采取恰當措施排除隱患；例如：儲罐局部異常高溫、溫度監測器報警，通風孔、結構連接處等處冒出白煙或發出刺激性氣味等。在條件允許的情況下可設閉路電視監控系統或多種形式的無人監測器。

4.2 機的因素

1）將耐腐蝕金屬用于儲罐內壁腐蝕高發部位的制作或將現有儲罐進行局部耐腐蝕材料噴鍍或涂鍍，使易腐罐體與氧氣和硫化氫隔離開來，消除腐蝕發生的條件，既可以延長含硫油品儲罐的壽命，還可以有效防止硫腐蝕產物的生成與自燃。

2）要加強油罐的切水工作，減少罐底的墊層中含硫水的切除，以降低氣相空間的硫化氫濃度和水蒸汽濃度，減少電解質的形成，降低對儲罐材料的電化學腐蝕。

3）確保儲罐內浮頂及透氣孔的密封性良好。

4）應使儲罐的運行周期盡量短，同時增加儲罐清罐檢修的頻率，并重點檢修易損關鍵零部件。檢修過程中應完全清除儲罐內壁及底部堆積的硫化鐵，防止其發生自燃。

5）應在油品儲罐頂部安裝水噴淋設施，在高溫環境下，在儲罐上噴淋水可降低油罐內氣相溫度達5～15℃，溫度降低可以極大程度延緩硫化氫對碳鋼的腐蝕速度，同時還能減少腐蝕產物硫化鐵的堆積量，減少硫化鐵的量也可極大延緩儲罐腐蝕速度和降低罐內溫度。最高氣溫超過30℃的工作日必須啟用水噴淋設施降低儲罐溫度。同時，為控制蓄熱條件，應在設備設計時就注意到儲罐內部的散熱問題，進行合理設計或增加安全設施以減少在儲罐內部的熱量積聚，防止達到硫化亞鐵的自燃點溫度。

4.3 料的因素

嚴格控制各類進罐油品的硫含量，應盡量儲放含硫量低的原油。若必須儲放含硫量高的原油則應采取必要措施降低油品的含硫量，例如將含硫量高和含硫量低的油品按照一定混合比例混裝，將儲罐中油品的硫化氫單位體積濃度降低，減少腐蝕程度。通過控制硫含量從源頭上控制硫腐蝕速率。

4.4 法的因素

在工藝上應改進“一脫四注”技術，減少粗汽油組分中的硫化氫等腐蝕介質；蒸餾裝置初、常頂汽油冷卻要控制好(不小于40℃)；減少硫化氫氣體等進入汽油中間罐；利用加氫脫硫、微波脫硫等技術降低原油的含硫。也可使用適合于高硫原油的緩蝕劑，降低腐蝕速度[3]。

4.5 環的因素

1）向儲罐內部充裝氮氣等惰性氣體，使儲罐內部氧氣含量降低，可以有效防止硫化鐵的氧化，降低硫腐蝕產物自燃的危險性。

2）儲罐付油操作時，使用低壓瓦斯代替進入儲罐的空氣。可保護儲罐的氣相空間始終處于無氧狀態，硫化鐵將無法氧化自燃[4]。

3)儲罐在付油操作時，采用收付混合操作方式，使浮盤在較小的范圍內上下浮動，減少浮盤以下硫化鐵與空氣接觸氧化的機會[5]。

5 結論

應用魚刺圖分析法對含硫油品儲罐自燃事故進行分析，可以直觀清晰地查清影響儲油罐自燃的主要因素及各細項原因。通過分析，提出從人-機-料-法-環五個方面采取防范含硫油品儲罐自燃事故的措施，可有效促進含硫油品儲罐的安全管理工作。