典型事故二十一：中石油兰州石化“1.7”罐区爆炸事故

典型事故二十一：中石油兰州石化“1.7”罐区爆炸事故
一、事故调查分析
（一）事故概要
1、事故简介
2010年1月7日17时24分，兰州石化公司316#罐区发生火灾、爆炸事故，事故共造成6人死亡、1人重伤、5人轻伤，未造成次生事故和环境污染。

2、事故原因
（1）直接原因
设备缺陷。

由于316#罐区R202球罐出料管弯头母材焊缝热影响区存在组织缺陷，致使该弯头局部脆性开裂，导致碳四物料大量泄漏，泄漏汽化后的碳四物料蔓延至罐区东北侧丙烯腈装置焚烧炉，遇焚烧炉明火引燃爆炸。

（2）间接原因
①特种设备安全监督管理不到位
Ⅰ、未按规程规定对事故管线进行定期检验
没有按照国家质监总局2003年6月试行的《在用工业管道定期检验规程》规定，对在用工业管道进行全面定期检验，致使R202球罐出料管线母材存在的组织缺陷未被发现和整改。

Ⅱ、未按规定落实事故管线更换计划
2007年3月，经检验发现R203、R206、R207球罐底部进出物料管线腐蚀严重、壁厚减薄，定为4级，企业下达了R201、R202、R203、R204球罐底部进出物料管线更换计划。

实际仅更换了R201球罐底部进出物料管线，R202、R203、R204球罐底部进出物料管线一直未更换。

②设备管理人员没有认真履行设备管理职责
设备管理部门和有关管理人员，没有按照规定要求对碳四车间R202等球罐进出物料管线进行全面检测检验，在R202球罐管线更换计划下达后，又没有履行监督落实职责，致使事故隐患长期存在并最终导致事故发生。

③安全应急处置设施不完善
316#罐区自1986年建成投运以来，未按照《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）规定，对储罐进出物料管道设置自动联锁切断装置，致使事故状态下无法紧急切断泄漏源，导致泄漏扩大并引发事故。

（二）基本情况
1、兰州石化公司基本情况
兰州石化公司拥有原油加工能力1050万吨/年、乙烯生产能力70万吨/年、化肥生产能力52万吨/年、合成树脂生产能力124.5万吨/年、合成橡胶生产能力17.5万吨/年、炼油催化裂化剂生产能力5万吨/年。

2、兰州石化公司合成橡胶厂基本情况
兰州石化公司合成橡胶厂是兰州石化公司的二级单位，主要生产合成橡胶、合成树脂和有机化工原料三大系列化工产品。

现有八个联合车间，有10万吨/年丁苯橡胶装置、5.5万吨/年丁苯橡胶装置、5万吨/年丁腈橡胶装置、1.5万吨/年丁腈橡胶装置、2万吨/年ABS树脂装置、1.5万吨/年SAN树脂装置、6万吨/年苯乙烯装置、4.5万吨/年碳四抽提装置、8万吨/年MTBE装置、丁钠橡胶装置和液体橡胶装置。

3、316#罐区基本情况
兰州石化公司316#罐区位于兰州石化公司西厂区，属生产过程中的中间罐区，主要承担石油化工厂烯烃联合车间、树脂厂、合成橡胶厂、乙烯厂相关上下游生产装置及黄河北罐区石脑油、拔头油、三苯、丁二烯、碳四及其烷烃类物料的储存、供给、装卸和转输任务。

共有各类储罐29个，分为3个罐区，其中碳四、丁二烯罐区由合成橡胶厂管理，拔头油罐区、常压罐区由石油化工厂管理。

兰州石化公司合成橡胶厂碳四、丁二烯罐区建成于1986年，共有7个400m3球罐，总容积2800m3，现储存物料有丁二烯、裂解碳四，其中R201、R202、R203、R204储存裂解碳四，R205、R206、R207储存丁二烯。

该罐区由储罐、泵房、4#火车装卸栈桥和汽车装卸站台组成，4#火车装卸栈桥共9个货位，其中第4#、第9#货位可进行汽车装卸，总装卸能力为6万吨/年。

兰州石化公司石油化工厂拔头油罐区、常压罐区建成于1970年。

共有各类物料储罐22个，总容积7858m3。

拔头油罐区有10个120m3储罐，总容积1200m3。

常压罐区有储罐12个，1000m3储罐2个、700m3储罐5个、500m3储罐1个、
400m3储罐1个、86m3储罐3个，总容积6658m3。

其中拔头油罐区F1/A、F1/B、F1/C、F1/D储存拔头油，F2/A、F2/B、F2/C储存丙烯，F3/A、F3/B 储存丙烷，F4储存1-丁烯。

常压罐区F5储存重碳九，F6、F14储存抽余油，F7储存加氢汽油，F8/A储存甲苯，F9/A储存二甲苯，F10储存裂解油，F8/B 为清污分流罐，F8/C、F12储存轻碳九，F9/B储存二甲苯，F11储存正己烷。

该罐区由储罐、3#火车装卸栈桥和汽车装卸站台组成。

合成橡胶厂碳四、丁二烯罐区东侧为常压罐区，西南侧为拔头油罐区。

（三）事故发生时间序列
（四）事故损失情况
爆炸产生的冲击波造成合成橡胶厂碳四、丁二烯罐区操作工丁某死于操作室南侧铁路专用线站台上，当班班长孙某、操作工马某、谢某死于操作室附近，石油化工厂常压罐区与抽余油罐区外出检查的当班操作工杨某死于操作室西南方向铁路专用线两节罐车中间，扈某死于铁路专用线南侧距铁路槽车1米处。

同时造成碳四、丁二烯罐区球罐底部部分管线断裂，F1/C、F1/D拔头油罐气相管线断裂，球罐区西侧F2/A丙烯罐、F3/A丙烷罐顶部液位计法兰根部开裂泄漏着火燃烧，部分铁路槽车移位。

爆炸产生的冲击波造成常压罐区内部分管线断裂，罐内物料外泄，在防火堤内形成燃烧，先后引燃相邻F8/A甲苯罐、F5重碳九罐、F10裂解油罐、F6抽余油罐，并使其临近管线变形断裂，物料外泄燃烧，在围堤内形成较大火势。

辐射热使罐内压力、温度迅速升高，造成F6抽余油罐罐顶抛出至F7加氢汽油罐底部，F5重碳九罐罐顶向东北方向抛出落在冷却车间旁，F8/A甲苯罐罐顶向西南方向抛出落在铁路栈桥旁，F10裂解油罐罐顶抛出击中石油化工厂操作室附近管廊、栈桥，造成部分管线断裂，并落在操作室大门旁。

爆炸产生的冲击波造成316#-R201（碳四贮罐）、316#-R202（碳四贮罐）、316#-R205（丁二烯贮罐）、316#-R206（丁二烯贮罐）四个球罐底部大部分管线断裂，球罐内的可燃物料大量外泄，剧烈燃烧。

燃烧产生大量的辐射热造成316#-R202（碳四贮罐）、316#-R204（碳四贮罐）、316#-R205（丁二烯贮罐）温度过高、罐内压力过大，三个球罐先后爆裂。

燃烧产生的辐射热使F1/D拔头油罐罐内油气受热后压力升高，气相空间增
大，引发爆炸，造成F1/D拔头油罐罐体撕裂，并使撕裂的罐体向西北方向抛出约82m，撞击到罐区西北侧铁路罐车后落在铁路罐车旁，撞击力造成部分铁路罐车移位倾斜；同时，爆炸冲击波造成F1/C拔头油罐向南倾倒。

碳四泄漏量增大
无风
图1碳四向西北方向扩散
焚烧炉位于图示支架东南约20m处
碳四向西北方向扩散
无风
图2焚烧炉附近起火瞬间
图3火焰向周边蔓延
图4316#罐区爆炸（摄像头剧烈抖动造成影像模糊）
316#-R202罐顶部有一长度约3m，宽度大于1m的横向韧性裂口，裂口在
母材上扩展；316#-R205面向316#-R202一侧顶部有一爆裂口，底部有明显的黑色过火痕迹，但受热明显较316#-R201和316#-R204要轻。

底部部分管线断裂，316#-R204（碳四贮罐）裂口尺寸为550×1800mm。

爆炸产生的冲击波同时使石油化工厂F1/C、D（拔头油罐）气相管线断裂。

由于F1/D拔头油的储存量较少，罐内油气受热后发生爆炸，巨大的爆炸力将罐体撕裂并使罐体向西北方向飞出约82m，撞击西北侧环形道路基自备铁路枕木、编组的铁路罐车后落在铁路上。

冲击力造成部分铁路罐车移位、倾斜。

冲击波使石油化工厂罐体倾倒。

F1/D（拔头油罐）爆炸，泄漏的物料燃烧产生大量高温辐射热造成其西侧丙烯、丙烷罐区中的F2/A（丙烯罐）、F3/A（丙烷罐）上部液位计法兰根部泄漏着火，并形成稳定燃烧。

碳四、丁二烯蔓延至常压罐区，常压罐区内同时发生着火爆炸，冲击波使其中部分罐区管线断裂，罐内物料外泄。

碳四罐区爆炸后飞出的设备残骸击中F6（抽余油罐，储存物料283吨）罐体中部，造成F6罐内物料外泄燃烧，持续的燃烧使浮盘烧毁，罐内物料燃烧膨胀，使罐顶飞出至F7底部，在隔堤内形成池火蔓延。

强大的辐射热先后引起相邻的F8/A（甲苯罐）、F5（重碳罐）、F10（裂解油罐）燃烧，造成飞出的F5罐顶击中栈桥、合成橡胶厂316#操作室附近管廊，并将部分管线拉断。

使管线中物料直接排放并燃烧。

其强大的辐射热使邻近的管线变形断裂，直接排放的物料在罐区地沟、泵房进出线汇集燃烧，形成较大的火势。

由于消防队的及时进入并采取冷却保护、隔离，316#罐区的其他设备才免于燃烧爆炸。

（五）事故原因分析
技术组通过仔细分析事故发生全过程的视频资料、电话录音、事故当事人的笔录、事故现场勘察情况和316#-R202球罐1#出口管线失效分析结论，反复核查事故证据，查找事故区域的碳四泄漏点和事故点火源。

1、事故区域内的设备及管道勘察
316#-R201球罐：支柱部分防火层脱落，支柱、拉杆等受热变形，球罐保温层脱落，梯子、平台和喷淋管线等附件脱落，部分接管断裂。

球罐向316#-R202方向倾斜，球罐本体无显著变形，罐体未开裂。

316#-R201A放水槽：罐体基本
完好，无过火痕迹，保温层脱落，罐体向北位移0.3m ，连接管道变形、断裂，支腿受热变形。

316#-R202球罐：支柱隔热层完全脱落，支柱受热变形，罐体坍塌，球罐保温层脱落，梯子、平台和喷淋管线等附件脱落。

罐顶部有一长度约3m ，宽度大于1m 的横向韧性裂口，裂口在母材上扩展。

支柱受热，严重变形。

罐底部及其接管严重受热变形、有严重氧化痕迹。

个别接管部分表面无氧化痕迹或氧化较轻，出料口接管弯头开裂。

316#-R203球罐：罐体基本完好，支柱基本完好，球罐保温层脱落，梯子、平台和喷淋管线等附件脱落，面向316#-R202一侧有明显的黑色过火痕迹。

316#-R204球罐：球罐支柱基本完好，球罐保温层脱落，梯子、平台和喷淋管线等附件脱落。

面向316#-R202一侧有明显的黑色过火痕迹，下部球壳板出现一处韧性裂口，长度约1800mm ，最大宽度550mm 。

进口接管弯头部位一处韧性裂口（80×40mm ）。

底部管线受热严重、断裂，表面严重氧化。

图5 316#-R202球罐底部接管
316#-R205球罐：支柱基本完好，球罐保温层脱落，梯子、平台和喷淋管线等附件脱落，罐体面向316#-R202一侧和底部有明显的黑色过火痕迹，但受热明物料出口管（1#）
表面无氧化痕迹 物料进口管
（3#）
严重受热变形
物料出口管（2#
） 表面无氧化痕迹
显较316#-R201和316#-R204要轻，且上部球壳板出现一处韧性裂口，底部部分管线断裂。

316#-R207球罐：罐体面向316#-R202一侧有明显的过火痕迹。

上述事故现象表明：
（1）泄漏在事故区域的碳四遇“火”燃烧后，火焰最后集中在316#-R202球罐进行燃烧；
（2）燃烧产生强大的辐射热使316#-R201、R202、R204、R205球罐存在不同程度的过火；
（3）与316#-R202相邻的316#-R201、R204、R205球罐由于受到辐射热的加热分别表现为：
316#-R201球罐3根支柱（面向316#-R202侧）受热强度降低，由于不堪重负，3根支柱失稳。

造成该球罐向316#-R202侧倾斜；
316#-R202、R204、R205球罐本体由于在极短的时间内受到高温加热，球罐气相空间的球壳板温度升高，强度降低；同时由于3个球罐内储存的物料随着温度升高，蒸气压力急剧升高【物料温度为38℃时：1、2丁二烯饱和蒸汽压力为0.27459MPa，160℃时：1、2丁二烯饱和蒸汽压力为3.7844MPa，（2002.5化学工业出版社《化学化工物性数据手册》P232）】，也就是说，受热后的球壳内物料的温度由38℃提高到160℃时，内压力被剧烈提高到了设计压力的2.37倍。

160℃时的压力还不足以使其爆裂，但从裂口钢板的颜色可以确定其当时的温度超过了600℃。

因此，在如此环境下3个球罐都在其气相空间破裂。

316#-R202、R204、R205球罐开裂后，加剧了316#罐区的燃烧状况，使邻近的其他设备如：拔头油罐F1/C、F1/D，西侧丙烯、丙烷罐区中的F2/A（丙烯罐）、F3/A（丙烷罐），常压罐区的F6（抽余油罐）、F7（加氢汽油罐）、F8/A（甲苯罐）、F5（重碳罐）、F10（裂解油罐）和316#罐区的部分管线造成相应的破坏。

（4）316#-R202底部接管中球罐物料出口接管与球罐的物料进口接管的宏观形貌表明：该球罐物料出口接管（1号）为第一泄漏点的结论除与班长孙景林、合成橡胶厂值班调度电话录音吻合外，还有如下分析。

出料口接管（1号）：管子外表面残留有绿色油漆，外表面无高温氧化痕迹。

表明该管子表面温度一直处于较低状态，说明该管子在火灾中，持续有物料从管
内流出，降低了管子的表面温度。

出料口接管（2号）：管子外表面呈褐色，氧化皮厚重，呈严重氧化态，表明管子在火灾没有介质泄漏，处于高温状态。

进料口接管（3号）：管子外表面呈铁锈色，阀门上残留有绿油漆。

表明管子在火灾处于高温状态，但温度较2号管低，有介质在管道中通过对管子表面起到了降温的作用。

（5）316#-R202球罐1#出口管线失效分析结论：
弯头和管线化学成分符合GB9948-88中20钢要求；除1#管线母材、弯头焊缝外，其余部分S含量不符合GB9948-2006中20钢的要求；
管线材料力学性能中抗拉强度符合GB9948-2006和GB9948-88中20钢要求，但延伸率部分低于GB9948-2006/88中20钢标准值。

冲击韧性随温度降低明显下降，冲击韧性较低；
1#弯头和直管金相组织晶粒较粗大，含有少量的魏氏组织，焊缝热影响区有魏氏组织存在；在塑性变形较大区域，珠光体明显分解，渗碳体分布于晶粒晶界；
受热影响区中魏氏组织的影响，材料冲击韧性降低；
裂纹源位于焊缝热影响区附近－平断口区域；材料低温脆性是造成开裂的直接原因。

介质的泄漏对开裂口的冲刷以及温度和塌压等原因，导致开裂部位继续撕裂，引起局部塑性变形减薄。

2、事故点火源的确定
技术组对事故区域内所有可能导致事故发生的点火源进行了认真的排查，确定丙烯腈装置污水焚烧炉（位于事故区域东北方向距316#-R202约105m，角度北偏东25.37°，当时处于工作状态，有明火）为事故点火源。

与2010年1月7日17时24分32秒视频资料提供的事实相符。

3、事故结论
316#-R202碳四球罐1#出料口弯头焊缝热影响区组织缺陷使弯头局部脆性开裂，导致易燃易爆的碳四物料泄漏并扩散至整个事故区域，遇丙烯腈装置污水焚烧炉的明火着火、爆炸是造成此次事故的直接原因。

二、事故应急处置
2010年1月7日17时24分爆炸事故发生后，兰州石化公司立即拨打“119”
请求支援，启动公司重特大事故应急预案，组织搜救事故受伤人员，控制火势蔓延，保护储罐安全，紧急切断物料，周边生产装置立即停车检查，密切监控消防污水收集处理。

省、市两级公安消防力量赶赴事故现场实施救援。

17时26分，第一批出动的兰州石化公司消防四大队到达事故现场，立即对碳四储罐、轻碳九储罐及南侧液化气槽车实施外围强制冷却保护，并从站台南侧救出1名受伤人员，其余受伤人员通过自救互救先后脱险。

17时35分，兰州石化公司消防支队6个大队，3个气防分站45台消、气防车辆，160名消防队员与同时到达事故现场的兰州市公安消防支队西固中队，立即开展事故救援。

针对多罐燃烧、火势凶猛、燃烧区域大的紧急情况，采取外围堵截，用干粉车压制罐区东侧燃烧区，隔绝火势向毫秒炉装置蔓延；用56米高喷车穿越障碍物对着火罐实施冷却降温；用重型泡沫车、移动水炮对高位管廊、物料管线、装卸栈桥、着火罐体及相邻储罐实施了外部强制冷却。

18时15分左右，省公安消防总队、兰州市公安消防支队、白银市公安消防支队40台消防车、322名消防官兵先后到达事故现场，与石化公司共同成立了联合指挥部，审定完善了扑救方案，明确了职责分工，调整了救援部署，开展事故现场抢险救援工作。

按照联合指挥部分工，公安消防队伍部署了12条干线10门移动水炮，负责栈桥以南及立式丙烯、丙烷罐组区域的扑救；石化公司消防队伍部署了16条干线13门水炮和两门车载水炮，负责油品储罐、碳四储罐以北区域的扑救，使事故现场的火势得到了有效控制。

1月8日6时50分，兰州石化公司消、气防人员和公安消防人员根据指挥部命令，两次对爆炸着火区域进行了地毯式搜寻，分别在铁路槽车、控制室区域找到6名遇难人员。

1月8日下午，事故现场燃烧范围已控制在常压储罐区、拔头油储罐区和泵房集油沟3个区域内。

此时抢险救援指挥部决定转入重点监控防护阶段，采取移动水炮重点冷却保护立式液态烃罐组，保护丙烯、丙烷着火罐稳定燃烧；采用移动水炮冷却R206球罐、泡沫管枪控制泵房集油沟燃烧区域。

1月9日14时10分左右，常压储罐区、拔头油储罐区、泵房集油沟燃烧区火灾相继扑灭，火灾得到全面控制。

为防止罐内轻组分物料挥发造成次生事故，
消防抢险采取氮气及蒸气保护，实施工艺处置。

1月13日2时56分，最后一处稳定燃烧的丙烯、丙烷罐自然熄灭，事故抢险救援工作全面结束。

此次事故爆炸当量强，燃烧时间长，救援难度大，共有482名消防官兵，85台消防车投入事故救援。

在救援过程中，各部门密切配合、连续作战，历时117小时，成功救出1名重伤、5名轻伤人员，保护了41个储罐、43节液化石油气和甲苯槽罐车及毗邻8万吨乙烯裂解装置和近百条生产工艺管线安全，避免了次生恶性爆炸事故的发生；确保了消防污水收集处理后达标排放，防止了黄河水质和周边环境污染。

三、反思与建议
（一）加强特种设备安全管理工作，完善特种设备安全管理制度，按照《在用工业管道定期检验规程》要求，定期组织开展在用工业压力管道在线检验和全面检验，切实落实检维修工作，及时发现和消除事故隐患，确保安全运行。

（二）加大设备改造力度，提高本质安全水平。

对存在安全隐患的设备设施进行彻底整改，对不能满足安全生产条件的压力容器和压力管道要坚决淘汰更新，特别对液态烃、液氯、液氨及剧毒化学品等重点储罐，按照《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）的要求，设置紧急切断阀，装备安全联锁装置，完善泄漏检测报警系统，全面提升危险化学品储罐区等重大危险源安全监控水平。

（三）加强企业应急管理工作，提高全员应急处置能力。

完善事故应急救援预案，采取多种形式强化教育培训，定期开展事故应急预案演练，提高全员对事故的分析判断和应急处置能力。

同时储备必要的应急器材和物资，确保在突发事故中，做到及时有效、科学果断处置。