在我的上兩篇系列文章中《上海石化“6.18”閃爆事故之思(1):不銹鋼管道為什么會整體斷裂》和《上海石化“6.18”閃爆事故之思(2):當值班長的指揮堪稱經典》，重點分析了不銹鋼管道的氯離子腐蝕問題和現場班組長對事故的應急指揮等，本篇作為上海石化“6.18”閃爆事故之思系列的第3篇文章，重點討論一下調查報告中提及的精制塔塔釜的低液位聯鎖設置的問題。
“經調查，精制塔T-450塔釜底部至斷裂處管道未設置針對泄漏的聯鎖關停裝置。中國石化工程建設公司參照美國科學設計公司的工藝設計包建設精制塔T-450系統，工藝設計包中針對精制塔T-450塔釜底部至斷裂處管道未設置針對泄漏的聯鎖關停裝置。上海石化公司針對該裝置的HAZOP（危險與可操作性分析）報告未對塔釜釜底液位過低進行分析，沒有提出防范建議措施。”
上面的這段調查報告的原話，實際上說到了兩個問題，第一個問題就是上海石化當初在針對該裝置的HAZOP分析報告中，沒有對精制塔T-450塔釜的低液位進行危害性分析，所以呢自然也就沒有提出防范措施。第二個問題是從精制塔T-450的塔釜底部至斷裂處的這段管道沒有設置針對泄漏的聯鎖關停裝置，也就是說，如果這段管道發生意外泄漏的話，并沒有相應的聯鎖設施來緊急切斷這根管道和塔釜之間的聯系。
上面的兩個問題，大家稍微仔細分辨的話，很明顯指的不是一回事，第一個問題說白了就是，如果塔釜內的液位過低，企業應當采取哪些措施。第二個問題說白了就是，如果這段管線泄漏了，那么從塔釜底部至泄漏處由于并沒有針對該泄漏的聯鎖切斷系統，所以想關但是關不了，最終導致事故擴大。
那么調查報告中指出的問題，到底有沒有道理呢？今天我們就來一次HAZOP實戰演練，發揮一下頭腦風暴，看看問題的根源到底在哪里？以及怎么去解決問題。
我們先分析第一個問題，就是精制塔的塔釜液位，如果液位低，會帶來哪些危害。HAZOP模擬表格如下圖：
原因如上所述，重點談一下后果。按照正常的HAZOP流程，再沒討論后果之前，我們先結合PID圖紙，了解一下精制塔的工藝流程原理。
上方流程圖來自事故調查報告的附圖，環氧乙烷精制塔接收上游的進料（粉色標記部分），然后在塔內進行精餾過程，塔內的精餾過程實際上是一個傳熱傳質的物理過程，本身不發生化學反應。精餾過程的靈魂主要靠三件套來實現，哪三件呢？冷凝、回流和再沸，通過持續的物料循環來實現高純度環氧乙烷的精制過程，然后達到純度的環氧乙烷從塔頂側壁處流出，輸送至產品罐。可以說，三件套中缺少任何一個，都會嚴重影響產品的純度和質量。
板式精餾塔原理圖
我們繼續回歸本體，精制塔塔釜液位過低，到底有什么危害？仔細看一下PID圖紙，可以知道底部再沸器的進口和塔釜泵的入口都是和塔釜底部封頭中間部位進行開孔連接的，也就是說，是和整個塔釜設備的液位最低點連接的，什么意思呢，只要這個塔內哪怕有少量的液位，泵和再沸器都是可以正常運行的，為什么呢？第一，泵的安裝位置一般在地面上，而塔釜底部至少距離地面2米以上（比裙座的高度略微低0.5m），所以這種高度差產生的重力流可以解決泵汽蝕余量的問題。第二，塔釜底部的再沸器從PID圖上看，是換熱器類型的，并且沒有泵輸，可以判斷是靠虹吸效應來實現循環的，類似于家用太陽能熱水器的原理，并且入口也是在最底部，所以只要塔內有液位，就不影響再沸器的運行。
問題是塔釜內的液位是一個動態變化的過程，如果塔釜底部的液位持續下降，并可能會達到零液位時，那么問題就嚴重了，首先第一就是泵會面臨抽空的風險，如果離心泵高速空轉的話，會嚴重損壞葉輪，造成不可逆的機械損壞，另外很可能也會燒毀電機。第二，就是再沸器會面臨干燒，被加熱介質沒有了，而加熱介質卻繼續加熱，類似于家里做飯，鍋里水燒干了，下邊火還沒關，結果鍋燒壞了。再沸器也一樣，干燒的話，會嚴重損害換熱器的管束，造成腐蝕加劇，管束變形甚至報廢。至此，我們接著完善HAZOP分析表格如下：
所以塔釜的低液位其危害性還是不小的，那么工藝上對塔釜低液位還是有必要進行控制的，一般都是在DCS系統中對塔釜液位進行低液位報警，這個報警值肯定不能是零了，必須得留出一定的緩沖空間，給操作人員留出響應和采取措施的時間。那么我們繼續深入一下，這個低液位報警是否必須要聯鎖呢？這個不是絕對的，當然也可以聯鎖，聯鎖誰呢，一般是和進液控制閥的開度進行聯鎖，當液位低時，自動增加進液控制閥的開度，達到增加進料的目的。當然也可以和下游出液的控制閥進行聯鎖，當液位低時，自動減小出液控制閥的開度。如下圖紅色虛線部分：
上述標記出來的聯鎖，本質上來講，是一種基于工藝生產的反饋調節聯鎖，并不是我們經常講到的安全切斷聯鎖，所以二者是有本質區別的。當然也有的工藝是只報警不聯鎖的，這種情況下報警后只能靠人工來識別并遠程操作DCS控制閥進行人工調節。那么二者孰優孰劣呢？表面上來看聯鎖自動調節似乎更勝一籌，如果沒有意外發生的話。一旦發生了像本次事故中管線整體斷裂的話，那么自動聯鎖調節只會幫倒忙，帶來更大的損失和危害。這時候必須人工干預聯鎖，并強制關閉上游和下游的進出口管線。所以我們常說的優勢并不是絕對優勢，只是相對優勢罷了。
文章至此，我們把第一個問題也就是塔釜低液位危害和控制措施講完了，接著進入第二個問題，就是從塔釜底部出口至事故泄漏處，該怎么去設置針對意外泄漏的聯鎖切斷問題。這個聯鎖切斷問題和上面那個工藝調節的反饋聯鎖不同，該聯鎖純粹是基于安全風險而采取的切斷聯鎖，本質上可以歸結為SIS系統。那么調查報告中指出的針對意外泄漏的聯鎖切斷系統又該怎么實現呢？
理論上來講實現起來并不難，就是增加一套泄漏監測聯鎖切斷罷了，大致如下圖所示：
如果我們按照右圖在底部出液管線上增加一個切斷閥，然后在可能泄漏的位置附近增加一個氣體檢測報警器，并讓二者之間實現聯鎖切斷。以達到一旦現場泄漏，氣體檢測報警器報警并自動聯鎖切斷閥關閉的目的。這么做真的能避免事故的發生嗎？我們深入分析一下，第一，氣體檢測報警器的嗅覺范圍是有限的，而管道的長度甚至有的可達上百米，并且在立體空間上縱橫交錯，整個管道長度方向的任何一個點都可能會發生泄漏，所以根本做不到全覆蓋的。第二，當前的氣體檢測報警儀只是被動探測泄漏出來的氣體，目前的技術水平還沒有智能到能辨識出漏點位置的地步，所以這就極大可能造成一種誤判誤聯鎖的后果。也就是說，其他管道的泄漏一樣能讓氣體檢測報警儀報警并聯鎖關閉切斷閥。這種非正常的聯鎖關閉產生的后果也是相當嚴重的。所以歸根結底，調查報告中指出的這種做法在實際應用中還需要一定的技術支持，如何在泄漏中準確定位漏點，這目前也是當前化工泄漏檢測領域函待解決的技術攻關難題。不過目前的光譜分析、色譜分析等技術應該可以應用于這一領域吧（純屬個人臆斷）。
當然事故調查組的專家還是比較慎重的，本著對事故調查高度負責的精神，以實事求是的態度，咨詢了該工藝包的供應商，美國科學設計公司（簡稱SD公司，是全球領先的化學工藝專利轉讓及高性能催化劑供應商，是全球環氧乙烷/乙二醇(EO/EG)工藝包的主要供應商），SD公司的答復原文是這樣的：
“如在精制塔T-450塔釜底部至斷裂處設置聯鎖關停，可能導致再吸收塔T-320吸收水突然部分中斷，增大火災爆炸危險”
，這段話什么意思呢，吸收塔T-320突然中斷，為什么能增加火災爆炸風險呢？
要理解上述這段話，還是再回頭看一下流程圖，實際上調查報告中的流程圖只是一個示意圖，并不是一個完整的PID流程圖。為了便于大家理解SD公司的這段話，我補充了這個示意圖，如下：
如上圖所示，把T-320吸收塔的上游來料和尾氣回收的示意圖給補充加上了，吸收塔的主要功能就是用工藝水盡可能多的吸收環氧乙烷，所以一旦吸收用的工藝水不足或者斷流，那么從吸收塔頂部出去的尾氣肯定會含有大量的本該吸收的環氧乙烷，環氧乙烷本身易燃易爆，爆炸極限為3%~100%，所以一旦尾氣回收系統管道內含有大量的環氧乙烷的話，安全風險就大大增加了，尤其是當下游采用了焚燒法處理工藝時，那就更危險了，整個管路系統都會時刻面臨爆管的危險。所以美國SD公司的答復，
“增大火災爆炸危險”
，是有一定的道理的。但是美國SD公司的答復只對了一半，為什么呢？因為這個答復有個前提條件，那就是
“如在精制塔T-450塔釜底部至斷裂處設置聯鎖關停”
這句話，大家設想一下，工藝水管線都已經整體斷裂了，那么去往吸收塔T-320的吸收水肯定是已經中斷了，所以這種情況下無論設不設聯鎖，下游的尾氣處理設施的爆炸風險是必然加大的。但是設置聯鎖的額外好處就是可以把精制塔的環氧乙烷緊急隔離開來，避免精制塔內大量的環氧乙烷繼續泄漏，造成潛在的VCE蒸汽云爆炸。所以設置聯鎖還是有必要的。
總結：
截止到本篇文章為止，關于上海石化“6.18”閃爆事故之思系列文章寫到這里就結束了，歸根結底，這起事故的關鍵原因還是設備完整性管理出現了疏忽和漏洞，所以做好現場的設備完整性管理，加強設備運行狀態和性能的監視，從源頭上做好設備管理，那么后期管理起來就會得心順手，如果源頭沒控制好，那么后續我們只能付出加倍的心血來不斷地彌補這個窟窿。在補窟窿的過程中，一旦稍微不慎，出現任何閃失，只會導致這個窟窿越來越大，直至失去控制，最終釀成事故。
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