墨西哥
墨西哥液化石油氣事故
有人知道這件事情的發生經過
出事原因與應該採行的措施嗎?找了好久~都沒有很好的資訊
勞工安全衛生研究季刊 民國九十一年六月 第十卷第二期 第116-126 頁液化石油氣槽車輸儲作業之安全理論評估陳錫仁張夙萱淡江大學化工系摘 要液化石油氣利用槽車運輸
供應國內車輛、工廠及家庭、餐飲業等之燃料
無疑地氣槽車對貨暢其流佔有相當重要的地位。
然而
液化石油氣係屬易燃高壓氣體
因此一直是許多化學災害的來源
包括火災、蒸氣雲爆炸與液體沸騰氣體膨脹爆炸。
LPG 儲槽灌裝區可說是液化石油氣輸、儲作業中深具潛在危害的區域
若因天然災害、人為疏失或機械故障等因素而引起火災爆炸時
往往會因為氣化體積量大搶救不易而導至重大的財產損失及人員傷亡。
液化石油氣槽車引起的事故
以民國87 年2 月27 日高雄縣林園鄉某液化石油氣灌裝場發生氣槽車爆炸案為例
造成4 死44 輕重傷
其中還包括數名消防人員。
此研究主要之目的首先在闡釋氣槽車在設計上之安全理念
其次提出氣槽車輸儲作業之安全理論。
關鍵詞：安全評估、輸儲作業、液化石油氣槽車前 言上了高速公路
有一個景觀一定令人印象深刻
那就是各式各樣的氣槽車與油罐車
南來北往
這種景觀的背後卻隱藏著一些危機
常見槽車因車禍而發生碰撞甚至翻覆
進而造成火災與爆炸
這是槽車輸送過程引起的事件；尤有甚者
事故發生在儲槽灌裝區內
以民國87 年2 月27 日高雄縣林園鄉某液化石油氣灌裝場發生氣槽車爆炸案為例 (本文以下簡稱高雄林園事件)
造成4 死44 輕重傷
其中還包括數名消防人員。
在此災害中
由媒體報導與電視轉播
曾見場區中幾個主要球型儲槽幾乎受鄰近火災侵襲
而險些釀成液體沸騰氣體膨脹爆炸(Boiling-Liquid
Expanding-Vapor Explosion
BLEVE)巨災
可謂驚險萬分。
液化石油氣 (LPG) 可說是一種「既期待又怕受傷害」的碳氫化合物；它是一種利用價值甚高的產品
除了廣泛當成燃料外也是石化工業的重要原料。
此外
液化石油氣也廣泛當成車用燃料
以降低汽車排放對環境的污染；然而
液化石油氣一直是許多化學災害的來源
包括火災、蒸氣雲爆炸 (VCE) 與BLEVE；BLEVE 係指液體貯存溫度大於大氣壓沸點溫度時
突然從封閉容器中釋放出來的一種物理現象。
由於壓力突然釋放而使部分的液體氣化產生具爆炸性的蒸氣雲。
大部分的BLEVE 與可燃性液體有關
且大部分的BLEVE 一旦被周圍的火源點燃常形成火球 (Fireball)
而產生極高的熱輻射是相當恐怖的事故
1984 年11 月19 日發生於墨西哥的液化石油氣貯存所爆炸事件
造成五百人死亡
七千多人輕重灼傷就是屬於這種狀況。
依據內政部消防署(http://www.nfa.gov.tw/)全台閩地區液化石油氣分裝場登記有案者總計有105 家。
民國78 年行政院開放液化石油氣作為車用燃料
於民國82 年能源委員會頒布「液化石油氣汽車加氣站設民國89 年5 月18 日收稿
90 年7 月25 修訂
民國90 年11 月2 日接受通訊作者：陳錫仁
淡江大學化工系
251 台北縣淡水鎮英專路151 號
E-mail: hjchen*mail.tku.edu.tw 116 置管理規則」後
目前已有加氣計程車穿梭於大街小巷。
此研究主要之目的首先在詮釋氣槽車之安全設計理念
其次提出氣槽車輸儲作業之安全理論
冀望借此文能提昇國內業界對氣槽車輸儲作業本質安全之觀念。
氣槽車安全設計理念氣槽車裝載物質屬「易燃高壓氣體」
此類槽車除了受限於交通法規有關尺寸規格及重量負荷等要件外
氣槽車容器須通過勞委會委託代行檢查機構依據行政院勞委會發布之「危險性機械及設備安全檢查規則」第四節高壓氣體容器及CNS7248 Z3018 「液化石油氣汽車運輸槽體標準」的檢驗合格證明
才得以掛牌上路。
因此
液化石油氣槽車之安全設備是否完備對於運輸安全極其重要。
液化石油氣槽體屬高壓氣體容器
材料之抗拉強度須用高張力之鋼材外
槽體內部須裝設防波板 (Baffle Plates)
防波板之設計主要防止運輸過程中液化石油氣之激盪
防波板應於槽體內部與車輛進行方向成直角
其裝設以電焊為原則
須具有足夠強度不因液面衝撞而破壞
且以防波板隔開之內容積應在3 m3 以下
用厚3.2 mm 以上SS400 鋼板製成； 安全閥數量以45 m3 容量而言需有兩個安全閥
選用安全閥應為彈簧內藏式； 緊急遮斷閥 (Emergency Shut-off Valve) 以鋼絲繩操作型式
在安裝狀態下其連接處鎖緊部之鋼絲不得有鬆弛
且放鬆鋼絲繩張力時
應具立即關閉機能
同時應連接於槽車尾端遙控操作遮斷之機構； 裝卸液化石油氣之管路除裝設緊急遮斷閥外
尚需裝設超流閥(Excess Flow Valve)
如此即使緊急遮斷閥未關
管路拉斷後
超流閥啟動而自動關閉
可保槽內液體不致噴出； 液面計應採用於常溫狀態能夠確實測定液化石油氣最高液面之差壓式、滑管式或旋臂式
尤以旋臂式(Rotary-Type) 液面計較佳； 壓力錶應裝設在槽體內之氣相部分
且應有基部閥； 溫度錶其感溫部應裝設在槽體之液相部位；操作箱應採用厚3.2 mm 以上SS400 鋼板製成；曳引車須裝排氣管、消音器及火花防止裝置 (熄燄器)
且與槽體液化石油氣灌裝口保持200 mm 以上距離；此外
針對國人駕駛惡習
槽車「防止駛離裝液化石油氣槽車輸儲作業之安全理論評估外
針對國人駕駛惡習
槽車「防止駛離裝置」或亦應考慮裝設 [1]。
45 m3 氣槽車之安全設備如圖1 所示
表1 則為圖1 的編號說明。
液化石油氣氣槽車中隨車之附屬安全設備尚有：1. 滅火器： 檢驗合格之乾粉滅火器兩側各一具。
圖1 四十五公秉氣槽車之安全設計簡圖表1 編號說明編號名稱尺寸數量1. 釋壓閥(安全閥)2 吋2 個2. 旋臂式液位計5 吋1 個3. 液相緊急遮斷閥(附超流閥)3 吋1 個80A-20k 4. 氣相緊急遮斷閥(附超流閥)2 吋1 個50A-20k 5. 液相停止閥(附排氣閥)2 吋1 個50A-20k 6. 氣相停止閥(附排氣閥)1 吋1 個25A-20k 7. 液相接頭蓋2 吋1 個8. 氣相接頭蓋1 吋1 個9. 溫度計(-30 至70℃) ∫100 1 個10. 壓力錶(0 至25 kg/cm2) ∫100 1 個11. 壓力錶之停止閥3/8 吋1 個12. 人孔蓋∫500 1 個13. 操作桿(緊急遮斷閥之作動1 個控制) 14. 作動線(氣液相緊急遮斷閥)2 個15. 作動線(緊急遮斷閥)1 個16. 緊急遮斷閥桿1 個17. 排放孔1 個2. 車高測驗棒：裝在車輛駕駛室頂部高於槽頂10117 勞工安全衛生研究季刊 民國九十一年六月 第十卷第二期公分以上具有可撓性。
3. 側面護欄： 裝於前後兩輪間底部
離地面高度不得超過45 公分
以防人車捲入。
4. 擋泥板：裝於輪蓋板後部。
5. 接地： 裝置於液相與氣相配管連通銅板
使各部電位相同。
6. 電氣設備應有防止電氣短路且燈光及配線確實固定並保持不受外來因素損傷之狀態。
7. 曳引車須裝排氣管、消音器及火花防止裝置
與其槽體液化石油氣灌裝口保持200 mm 以上距離。
8. 曳引車之燃料系統
輔助油箱之位置應較主燃料油箱位置稍高
使油料能經常流向主油箱
必須之油管接頭外其他開口應加盲蓋。
氣槽車輸儲作業之安全理論密度
並將其圖形繪製於圖2 與圖3。
由圖2 我們可看出
於相同的溫度下丙烷含量愈多
其蒸氣壓愈高； 而液化石油氣之密度
亦會隨丙烷與丁烷之混合比例及溫度而變
由圖3 我們可看出
於相同的溫度下丙烷含量愈多
其密度愈低。
丙烷、丁烷各50 mol% 在一般溫度下之蒸氣壓及比重如表3 所示。
表2 丙烷與丁烷之蒸氣壓溫度(℃) 0 10 20 30 40 蒸氣壓丙烷3.9 5.4 7.4 9.5 12.7 ( kg/cm2 ) 丁烷0 0.4 1.1 1.8 2.8 60 10 1.液化石油氣之蒸氣壓與比重0 C3/C4C3/C4C3/C4C3/C4C3/C4 = 90/10 = 10/90 = 30/70 = 50/50 = 70/30 槽車灌裝或卸載時
槽體內部與儲槽間的液0 20 40 60 80 100 化石油氣蒸氣壓是一個值得注意的重要指標
應溫度 (℃) 時時保持警戒
以免超出安全範圍。
液化石油氣之蒸氣壓
依丙烷與丁烷之混合圖2 丙烷與丁烷不同混合比之蒸氣壓變化比例及溫度而變。
若組成與溫度一定
不管多少50 氣槽車安全之理論解析主要針對輸儲作業中之幾個重要步驟予以分析
期望能夠「知其蒸氣壓 (kg/cm2) 40 然
更知其所以然」。
以下就蒸氣壓與比重、靜30 電控制、槽體灌裝容量與液位關係、爆炸威力等20 提出理論解析 [2]。
量
仍然一定。
表2 為純丙烷、純丁烷之蒸氣壓。
700 容器內充滿液化石油氣時
若溫度維持一定
蒸600 氣壓保持在一定狀態
則應有一定的組成。
液化混合氣達到平衡狀態後
液相與氣相之組成並不相同
氣相低沸點成分之濃度常高於液相中低沸點成分之濃度。
在丙烷與丁烷混合而成的液化石油氣中
氣相中丙烷之濃度常高於液相中丙烷之濃度。
因此
由某一比例的混合液化石油氣進行洩放時
從容器內蒸發出來的氣體中比液體中含有更高濃度的丙烷
隨著洩放的進行
液體中丙烷的濃度會愈來愈低
其蒸氣壓也跟著下降。
我們使用化工製程模擬軟體CHEMCAD [3]
以Peng-Robinson 的狀態方程式 (Equation of State) 模擬出不同丙烷/丁烷混合氣的蒸氣壓與1000C3/C4 = 50/50 C3/C4 = 90/10 C3/C4 = 70/30 C3/C4 = 30/70C3/C4 = 10/90 0 20 40 60 80 100 溫度 (℃) 圖3 丙烷與丁烷不同混合比之液體密度變化表3 丙烷、丁烷各50 mol% 之蒸氣壓及比重液體密度 (kg/m3) 500 400 300 200 118 溫度20℃ 25℃ 30℃ 35℃ 40℃ 45℃ 50℃ 蒸氣壓(kg/cm2) 5.18 5.92 6.74 7.63 8.61 9.68 10.84 比重0.542 0.535 0.528 0.520 0.513 0.505 0.497 2.靜電安全理論任何兩種不同物質間之相互移動或接觸均可產生靜電
因此兩種物質都帶有電荷。
但如其中一種物質是導體並裝有接地線
則所產生之電荷即消失。
靜電之主要危險
是當相當能量的電荷積聚到放電的程度而產生了火花
以致引發可燃性混合物
造成燃燒或爆炸等災害[4]。
藉由排除靜電的方法
以防止電荷積聚至足夠能量而跳火
可大為減少由靜電引發的事故。
極大多數導電性物質或裝置
可利用聯結 (Bonding) 與接地(Grounding) 的方法以排除靜電。
「聯結」與「接地」兩個名辭不能互相混用
因為這兩種方法有兩種不同的作用： 聯結是消除兩個物體間的電位差
接地是消除物體與大地間的電位差。
然而「聯結」與「接地」均是可應用於導電性的物體才能有效。
聯結可平衡物體與物體間的電位差
但卻不能消除物體與大地間的電位差。
在裝設聯接的物體上仍會有電荷停留
除非物體之一連有適當的導線通至大地─接地裝置。
專家們同意須用聯結的方法來平衡兩物體間的電位
使靜電火花無從由一物體跳過間隙至另一物體之上
但並未一致同意於何時應將裝有「聯結」的物體加裝「接地」以消除靜電荷。
在某些情況下
有「聯結」而無「接地」的裝置已被認為是適當的。
在另一些情況下
「聯結」與「接地」卻皆屬必需。
除了在儲槽內部表面之感應電荷被緊牢束住以外
一個有效的接地裝置可隨時使導體放電。
政府主管機關應規定何種情況下應採用接地裝置
並宜規定在有懷疑存在之情況下
應加裝「接地」
以強化安全措施。
聯結或接地裝置的結合器應有適當的導電性強度起見
宜採用AWG8 號或10 號或更粗的電線作為導體。
對經常需作結合與打開的導體或設備常作運動者
宜採用股線。
聯結或接地所用的導線可加以絕緣包紮或不加絕緣包紮
無絕緣包紮的導線易發現其折斷之處
絕緣的導線卻應定期檢查導電的連續性。
聯結與接地均需定期檢查其機械強度。
整個系統的電阻可用電阻錶來測定
接地系統的有效液化石油氣槽車輸儲作業之安全理論評估的電阻可用電阻錶來測定
接地系統的有效性則可用靜電電壓計測出。
粗略的估測可用檢電器。
對非導電性的物質
可利用以下方法使靜電減至最少：(1) 用接地的靜電收集器使該物質內靜電荷排出。
(2) 在該物質四周佈置一個離子化的氣層。
(3) 在該物質四周維持高的相對濕度。
靜電之產生並不一定表示會發生災害
靜電放電到達0.25 微焦耳以上
且高於最低跳火電壓350 伏特
與空氣混合即發生爆炸。
在裝卸作業中安全措施的重點
即在防範靜電的發生與積聚
以及設法使靜電荷消失。
以汽油而言
在裝卸作業時
開始灌裝的速度不得超過每秒3 公尺
灌裝管入口完全浸沒入後
灌裝速度應限於每秒7 公尺。
目前以容量為19 噸之液化石油氣槽車
內裝有15 噸之液化石油氣
灌裝作業時間約一小時
其灌速度為4 m/s。
圖4 為一氣槽車將液化石油氣卸入球形儲槽之示意圖
而圖5 為一氣槽車將液化石油氣卸入地下臥式儲槽之示意圖。
茲將灌裝與卸收作業中靜電產生之相關理論及符號說明於下 [5]： 圖4 氣槽車將LPG 卸入球形儲槽示意圖圖5 氣槽車將LPG 卸入地下臥式儲槽示意圖 參考資料 http://www.iosh.gov.tw/data/f16/shp10_2_4.pdf
