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用“噴濺”方式從罐頂進料造成罐內霧化并在雷暴中被閃電擊中點燃

事故概況

2023年5月8日18時01分,Delek US Holdings Inc.(以下簡稱"Delek")旗下Lion Oil煉油廠(位于阿肯色州埃爾帕索)一臺容量85萬加侖的儲罐爆炸并起大火(圖1)。該儲罐由Delek子公司Delek Logistics擁有。Delek估計事故財產損失127萬美元。
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圖1. 阿肯色州埃爾帕索Delek煉油廠85萬加侖儲罐(黃色星標)。(圖片來源:Delek,CSB修改)
事發當日,1臺85萬加侖固定頂常壓儲罐(以下簡稱"儲罐")被注入澄清油(clarified oil),一種以碳原子數大于C20的重質烴類為主的液態烴。澄清油通過罐頂噴嘴進入儲罐,從約30英尺高處自由落體至液面。裝料時使液體自由下落的做法稱為"噴濺進料"(splash filling)。CSB發現,噴濺進料的危險性自1970年(ICI Safety Newsletter No. 20, Incident 20/6)以來已有認識和記錄。噴濺進料可在液面上方形成霧化氣溶膠,增加可燃性,且因靜電荷積聚和放電而被認為具有較高的引燃風險。
事發當日晚,埃爾帕索地區出現雷暴。監控錄像記錄到18時01分雷電擊中儲罐。數秒后儲罐爆炸,罐頂噴出大火球(圖2)。應急救援人員于19時21分撲滅火災。Delek報告儲罐內21,500加侖澄清油被燒毀。
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圖2. 儲罐爆炸(左)及事故后狀態(右)。(圖片來源:Delek)
Delek調查認定,儲罐的噴濺裝填在罐內形成可燃環境。Delek發現該廠其他同類用途儲罐均未采用噴濺進料,且均從底部進料。Delek調查認定,儲罐接地線引燃了從罐頂通氣口逸出的可燃蒸氣。接地線從兩個常壓通氣口附近經過,當接地裝置泄放雷電時,引燃源(電弧)靠近通氣口。蒸氣被引燃后不久,火焰傳回罐內,引發爆炸。儲罐弱頂焊縫(frangible roof seam,有意設計為較弱的頂板與殼體焊接接頭,超壓時優先撕裂泄壓)開啟泄放爆炸壓力。Delek調查還發現,儲罐兩個常壓通氣口均未安裝阻火器(flame arrestor),否則可防止外部火焰回火至罐內。
可能原因
根據Delek的調查,CSB認定事故的可能原因為:噴濺進料——使烴類液體從罐頂自由下落約30英尺至液面。噴濺進料可能形成可燃氣溶膠,被雷電擊中儲罐時引燃。通過底部進料避免罐內形成可燃環境可防止事故。