事故树分析法在MTBE储罐爆炸事故中的应用

李鑫 邵博强

摘要：以某公司MTBE储罐泄漏发生爆炸为例，采用事故树分析法对其进行定性分析，得出此事故发生的最小割集、最小径集以及基本事件的结构重要度排序，并以此为依据，对于减少顶上事件的发生提出切实可行的建议来保障储罐安全。

Abstract：Taking the explode accident of MTBE tank in certain company as example，this paper makes a qualitative analysis on fault tree to obtain the minimal cut set，the path set and the importance of elementary event structure.And then on the basis of this，put forward suggestions to reduce the top event for the safety of the tank.

关键词：MTBE储罐，爆炸，事故树分析法

MTBE，即甲基叔丁基醚，是一种高辛烷值含氧汽油组分，主要用作汽油添加剂用于获得高辛烷值无铅汽油。MTBE调和汽油可提高汽油辛烷值，同时降低汽油中烯烃、芳烃的含量，有利于环境保护，因此在炼油企业广泛生产。MTBE属于易燃液体，有醚样气味，其蒸气与空气能够形成爆炸性混合物，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险；其蒸气比空气重，能在较低处扩散到远处，遇火源会着火回燃[1]。

MTBE储罐做为危险源，对其进行安全评价十分重要，本文以某公司化工车间罐区MTBE储罐为例，选取最严重的后果场景--爆炸--建立事故树进行定性分析，并根据分析结果对预防事故的发生提出可行性意见，保障储罐安全。MTBE储罐的相关参数见表1。

1 MTBE储罐爆炸事故树定性分析

事故树分析法（Fault Tree Analysis，简称FTA），是从一个可能的事故开始，自上而下寻找顶上事件的直接原因和间接原因事件，直到基本原因事件，并用逻辑图把这些事件之间的逻辑关系表达出来。事故树分析法能够提高事故原因分析主动性，对事故的预防和检测也能够提供全面的数据。

1.1 MTBE储罐爆炸原因分析

本文将MTBE储罐泄漏引发爆炸做为事故树的顶上事件。通过分析，MTBE泄漏主要原因是储罐罐体、管道和其他附件发生泄漏，其主要原因和点火源的存在都主要是人、物和管理方面存在缺陷，依据此判断建立事故樹进行定性分析。

1.2 事故树的建立

将MTBE储罐发生爆炸做为顶上事件，结合上述分析，将中间事件、基本事件利用逻辑门相连接，建立事故树，见图1，具体的符号说明见表2。

1.3事故树分析

1.3.1 最小割集的计算

能够引起顶上事件发生的最低限度的基本事件的合集，称为最小割集。割集为系统的薄弱环节[2]。最小割集数目越多，系统越危险；最小割集的容量越小，对应的故障模式就越易发生。

通过运用布尔代数法对其运算，得到共计81个最小割集，具体如下：X1X8X9，X2X8X9，X3X8X9，X4X8X9，X5X8X9，X1X15，X1X20X18，X1X24，X1X26，X2X15，X2X20X18，X2X24，X2X26，X3X15，X3X23X18，X3X24，X3X26，X4X15，X4X23X18，X4X24，X4X26，X5X15，X5X23X18，X5X24，X5X26，X1X16，X1X17，X1X25，X1X27，X1X28，X2X16，X2X17，X2X25，X2X27，X2X28，X3X16，X3X17，X3X25，X3X27，X3X28，X4X16，X4X17，X4X25，X4X27，X4X28，X5X16，X5X17，X5X25，X5X27，X5X28，X1X13X14，X2X13X14，X3X13X14，X4X13X14，X5X13X14，X1X19X18，X2X19X18，X3X19X18，X4X19X18，X5X19X18，X1X8X10，X1X8X11，X1X8X12，X2X8X10，X2X8X11，X2X8X12，X3X8X10，X3X8X11，X3X8X12，X4X8X10，X4X8X11，X4X8X12，X5X8X10，X5X8X11，X5X8X12，X1X21X18，X1X22X18，X1X23X18，X2X21X18，X2X22X18，X2X23X18。

1.3.2 最小径集的计算

如果事故树中的某些事件发生，则顶上事件就不发生，这些基本事件的集合称为径集。顶上事件不发生所需的最低限度的径集即最小径集。

根据事故树的构造，得出MTBE储罐爆炸的最小径集如下：

P1={X1，X2，X3，X4，X5}

P2={X6，X15，X20，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X13，X19，X21，X22，X23，X7，X8}

P3={X6，X15，X18，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X13，X7，X8}

P4={X6，X15，X18，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X14，X7，X8}

P5={X9，X15，X18，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X14，X10，X11，X12}

P6={X6，X15，X20，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X14，X19，X21，X22，X23，X7，X8}

P7={X9，X15，X18，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X13，X10，X11，X12}

P8={X9，X15，X20，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X14，X19，X10，X11，X12，X21，X22，X23}

P9={X9，X15，X20，X24，X26，X16，X17，X25，X27，X28，X13，X19，X10，X11，X12，X21，X22，X23}

1.3.3 結构重要度分析

采用近似公式计算MTBE储罐爆炸事故树中各项基本事件的结构重要度，结果如下：

I（1）=I（2）=0.090534979424

I（8）=0.082304526749

I（3）=I（4）=I（5）=0.078189300412

I（20）=I（21）=I（22）=0.008230452675

I（18）=0.065843621399

I（24）=I（26）=I（16）=I（17）=I（25）=I（27）=I（28）=I（15）=0.030864197531

I（23）=I（13）=I（14）=I（19）=I（10）=I（11）=I（12）=I（9）=0.020576131687

各基本事件结构重要度系数按大小排序如下：

I（1）=I（2）>I（8）>I（4）=I（3）=I（5）>I（18）>I（15）=I（24）=I（26）=I（16）=I（17）=I（25）=I（27）=I（28）>I（13）I（23）=I（14）=I（19）=I（10）=I（11）=I（12）=I（9）>I（20）=I（22）=I（21）

2 结果分析和改进措施

从事故树分析的结果可以看出，防止MTBE储罐发生爆炸事故，要从点火源和储罐泄漏两个方面入手，控制各基本事件的发生，尤其是结构重要度系数较大的基本事件，如“管道损坏”、“下引线损坏”、“使用电子设备”、“阀门失效”、“罐体破裂”、“法兰密封失效”、“吸烟”、“周围动火作业”、“使用非防爆工具”、“穿铁钉鞋”等基本事件，从而达到预防MTBE储罐发生火灾、爆炸事故的目的。具体可以从以下几方面加强管理：

（1）加强储罐罐体、阀门、法兰和安全附件等的日常检查，防止因腐蚀或应力作用造成罐体和其他部位开裂导致储存物料泄漏；

（2）定期进行设备测厚，重点监护管道弯头部位，避免因流体冲蚀等原因造成器壁减薄[3]；

（3）雨季来临前对装置和罐区的避雷设施进行全面排查，检查接地端等部位是否生锈，零部件是否完整，有损坏及时处理，避免接地失效；

（4）加强人员管理。施工队伍和巡检人员进罐区前必须穿好防静电服，禁止穿铁钉鞋，触摸静电消除器，严禁带烟带火；

（5）规范使用工具，使用防爆工具和防爆电器，使用无线电通话设备，禁止使用手机；

（6）设置可燃气体报警仪，并在室内设置声光报警，定期校验，确保完好状态[4]。

3 结论

本文通过将事故树定性分析法应用于MTBE储罐爆炸事故中，利用事故树分析法直观、灵活的特点，对储罐的可靠性进行全面分析。采用近似计算法，算出影响因素的结构重要度排序，找出重大的影响因素[5]，结合实际，在设备可靠性和人员管理方面提出切实合理的改进建议，为MTBE储罐实现本质安全提供参考依据。

参考文献：

[1]王广生.石油化工原料与产品安全手册[M].北京：中国石化出版社，2010

[2]徐志胜，姜学鹏.安全系统工程[M].北京：机械工业出版社，2012

[3]谢运新.MTBE装置基于风险的安全管理[J].石油和化工设备，2015（18）：80-81

[4]王涛.MTBE装置潜在危险性分析及物料泄漏扩散后果模拟研究[J].中国安全生产科学技术，2018（7）：103-110

[5]郝彩霞，许彦，龚声武.事故树分析法在LPG储罐火灾爆炸事故中的应用[J].中国安全生产科学技术，2018（8）：154-159

作者简介：李鑫，中国石油锦州石化分公司任工艺员，目前在中国石油大学（华东）在职研究生学习。