Авария на воздухоразделительной установке - Китай, Хэнань, г. Има, 19 июля 2019 г.

Общая информация

Техногенные аварии на крупных предприятиях в масштабах всего мира происходят довольно часто, в том числе и при реализации процессов в области криогенной техники.

В отечественной и зарубежной специальной литературе подобные инциденты, как правило, не освещаются в связи с необходимостью поддержания деловой репутации и имиджа крупных игроков на рынке криогенных технологий. Однако, при обучении инженеров-криогенщиков принципиально необходимо рассматривать и включать в образовательную программу не только методы и принципы реализации достижений науки, но и негативный опыт человечества, полученный в процессе эксплуатации реальных установок и систем. 

Как отмечалось в статье Методологические аспекты теории сверхпроводимости и в опубликованном коротком видео (см. ниже) криогенная техника развивается в большей степени в части обслуживания технологических процессов в других отраслях науки и техники (ускорительные системы, космические программы, металлургия, квантовые вычислительные комплексы, медицина и пр.). На фоне стремления коммерческих структур к финансовому обогащению контроль за безопасностью реализации вспомогательных процессов в области криогенной техники отходит на второй план. Эксплуатирующие криогенные установки организации пренебрегают выполнением требований руководств по эксплуатации и регламентов обеспечения безопасности и противоаварийной защиты.

Именно такой сценарий развития событий имел место быть на крупной воздухоразделительной установке в г. Има провинции Хэнань, Китай 19 июля 2019 года. В прикрепленном к посту видео отражен весь процесс развития аварии с действительной временной шкалой. При трагических обстоятельствах погибло 15 человек, 16 человек получили серьезные травмы, более 100 человек пострадали. Инфраструктура предприятия была уничтожена полностью.

🤫Отметим, что рассматриваемый случай не единственный - аналогичная авария произошла в прошлом десятилетии на одной из воздухоразделительных установок компании Linde. Однако, силами юридических служб компании и их своевременными грамотными действиями доступ к видеоматериалам этого события строго ограничен, а сами материалы были продемонстрированы узкому кругу студентов кафедры Э4 в процессе месячной летней стажировки в европейских университетах.

Хронология развития аварии на ВРУ в г. Има, Китай

1️⃣ 26 июня 2019 года во внутреннем объеме холодного блока, заполненного перлитовым песком, было зафиксировано повышенное содержание кислорода - прямой признак наличия свища в кислородных коммуникациях или оборудовании блока. Персонал принял решение продолжить эксплуатацию установки в виду повышенного спроса на продукты разделения и отсутствия резервов для компенсации простоя установки.

2️⃣ 12 июля 2019 года (спустя 16 дней после обнаружения утечки) на внешней поверхности обшивки холодного блока было зафиксировано наличие трещины. Персонал принял решение продолжить эксплуатацию.

3️⃣ 19 июля 2019 года (спустя 23 дня после обнаружения утечки) в течение 1 минуты холодный блок вместе со всем оборудованием массой более 60 тонн испарился в среде пропитанного кислородом перлитового песка.

Важное уточнение:

Под понятием испарение металла понимается не фазовый переход в классическом смысле, а локальное повышение температуры в месте контакта этого металла (топлива) с кислородом (окислителем) вплоть до температуры плавления с интенсивным окислением, образованием твердых частиц окислов и их аэрозолей, белого и серого дыма с последующим охлаждением за счёт низкотемпературной теплоты газов в окружающем пространстве. 

4️⃣ Разрушающийся холодный блок столкнулся к криогенными танками для хранения жидкого кислорода и криогенными полуприцепами-цистернами (ППЦ), сцепленными с тягачами. Спустя 10 секунд после полного разрушения холодного блока, с учетом дополнительного выброса кислорода из танков системы хранения при контакте с топливом в баках тягачей, алюминием и сталью произошла серия вторичных взрывов с мощной детонацией.

Технологические особенности аварии

1️⃣ В рассматриваемом случае процессы, связанные с накоплением ацетилена и углеводородов в основном конденсаторе, не являлись причиной катастрофы, поэтому уроки, которые следует вынести из произошедшего, распространяются на все ВРУ без учета классификации по типу криогенного цикла и методу исключения накопления взрывоопасных примесей.

2️⃣ Утечка кислорода или обогащенного кислородом воздуха во внутренний объем холодного блока в течение 23 дней привела к тому, что перлитовый песок, используемый для тепловой изоляции криогенных аппаратов и трубопроводов, пропитался кислородом.

3️⃣ Конструктивные материалы, используемые в границах холодного блока (сталь аустенитная и углеродистая, алюминий), горят в среде кислорода.

4️⃣ Конструкция холодного блока и относительно хрупкий внешний кожух не рассчитаны на длительную работу под избыточным давлением.

5️⃣ По умолчанию в объем технического оснащения анализаторы для контроля концентрации кислорода в изолированном объеме холодного блока не предусматриваются. Распространенное решение - контроль уровня давления по принципу 2oo3. Поэтому с учетом наличия сведений о повышенной концентрации кислорода в изолированном объеме отсутствие адекватных действий со стороны эксплуатирующего персонала не поддается объяснению.

Значительная часть продуктов горения разносится в стороны с большой скоростью за счёт расширения среды в процессе испарения жидкости в объемах колонн (для рассматриваемого случая порядка 30 тонн).

Проще: происходит прогорание металла с последующим, почти мгновенным, охлаждением образовавшихся окислов.

Проблемы, проявившиеся в результате аварии

1️⃣ В соответствии с руководствами по эксплуатации, регламентами противоаварийной защиты и местными нормативными документами (чаще отраслевыми), при обнаружении аномально высокого значения давления по двум из трех сигналов от преобразователей давления, размещенных по высоте блока, или концентрации кислорода эксплуатация установки должна быть аварийно остановлена. Налицо грубое нарушение регламентов и процедур.

2️⃣ Начальник станции / производства не придал ситуации должного внимания, не провел адекватную оценку рисков и не отреагировал своевременно на нештатную ситуацию должным образом. Выполнение плана по выдаче продуктов, очевидно, было поставлено в приоритет.

3️⃣ Можно отметить недостатки в корпоративной культуре в части безопасности и соблюдения нормативных требований. Операторам станции известно, какие последствия могут быть при игнорировании документально фиксируемых дефектов в работе установки. Со стороны руководства, однако, никаких адекватных действий для огласки имеющихся проблем не последовало.

Уроки аварии

1️⃣ Жизнь и здоровье людей есть высшая ценность.

Обеспечение безопасности и безаварийной эксплуатации - главный приоритет, который должны преследователь лицензиары, проектные и эксплуатирующие организации.

2️⃣ Необходимо привлекать специалистов в области криогенной техники и технологий для оценки уровня безопасности импортной технологии с учетом особенностей криогенного цикла, реализуемого в установке, а также применяемого основного технологического оборудования, в том числе в рамках процедуры HAZOP.

В эксплуатации находятся установки с принципиально разными подходами по обеспечению безопасности в части накопления взрывоопасных примесей, которые непонятны / неочевидны для специалистов общего энергетического профиля.

3️⃣ Для каждой установки следует разрабатывать руководства по эксплуатации и регламенты противоаварийной защиты, в которых на примитивном уровне описываются подобные данной аварии особенности развития и протекания процессов. При этом эти документы должны быть соответствующим образом разъяснены персоналу эксплуатирующей организации.

4️⃣ Задача эксплуатирующей организации - выполнять установленные требования. В моем опыте взаимодействия с эксплуатирующими организациями имеется фраза - ... мы не опорожняем кубы после 8 часов простоя ..., что в некоторых схемных решениях может быть недопустимо. Рекомендации порой становятся правилами, когда пишутся кровью.

На фотографиях ниже (см. рисунки 1, 2, 3 и 4) отражены ситуации, когда повышенное давление в изолированном объеме холодного блока было обнаружено, а также предприняты необходимые действия для аварийного останова установки и её отепления с минимальными последствиями.