2018年11月26日，上海賽科烯烴裝置發生一起人身傷害事故。寧波工程公司三名員工與賽科一名員工到達烯烴分離裝置的裂解氣壓縮機三段排出罐D-2006M進行檢查，發現罐內有一塊受限空間警示牌，寧波公司一名承包商人員進入罐內欲取出警示牌時，發生意外暈倒。賽科一名員工發現后，跨入罐內，欲將張某拉出，但也掉入罐內。經初步分析，事故原因是壓縮機在空氣試車時密封氣為氮氣，在完成空氣試車后，氮氣密封繼續維持工作，致使D-2006M罐內空間處于低氧含量狀態，兩人意外進入罐內后造成窒息。

無獨有偶，2005年11月5日發生在美國瓦萊羅能源公司一煉油廠的受限空間氮氣窒息事故和該起事故非常相似。本文將結合美國化學品安全與危害調查委員會（CSB）對2005年11月5日美國瓦萊羅能源公司一煉油廠發生的受限空間氮氣窒息事故的調查，詳細介紹該起事故的發生背景、發生過程與事故后果，并從技術和管理角度綜合分析、總結導致此次事故的各方面原因，分享CSB調查組根據事故調查結果總結的經驗教訓和建議措施。

2005年11月5日，美國瓦萊羅能源公司特拉華州煉油廠，兩名承包商人員在一個壓力容器上部進行作業，準備重新安裝一條管線。第一名作業人員在嘗試從該壓力容器中取出一卷膠帶時，因吸入氮氣失去意識，跌落到壓力容器中死亡。他的同伴在嘗試救援的過程中，也因氮氣發生窒息死亡。

氮氣占空氣成分的78%，沒有毒性。空氣中正常的氧氣濃度約為21%。在石油化工裝置中，經常使用氮氣通入工藝設備中，主要目的是降低工藝設備內部的氧氣濃度。在這種情況下，由于沒有足夠的氧氣支持人的呼吸，工藝設備內部的這種缺氧環境是非常危險的，如表1所示。另外，在未密封的設備開口附近的設備處也可能出現缺氧危險環境。

瓦萊羅能源公司（Valero Energy Corporation）擁有18家煉油廠，該公司于2005年9月從裴姆科煉油公司（Premcor Refining Company）收購了特拉華州煉油廠和其他三家煉油廠，使得瓦萊羅能源公司能夠北美最大的煉油公司。特拉華州煉油廠擁有約570名員工。

在瓦萊羅能源公司獲得特拉華州煉油廠所有權之前，裴姆科煉油公司委托Matrix和其他公司負責2005年的停車檢修。

在停車檢修期間，瓦萊羅煉油廠裝置操作人員負責裝置停車、控制和移除設備中的危險物料和設備的掛牌上鎖。瓦萊羅操作人員根據瓦萊羅公司現場操作程序，負責準備、審查并批準所有的承包商作業許可，包括安全作業、動火作業和受限空間進入控制。

瓦萊羅公司還為檢修期間每個班次安排了合同制管理員，白班和夜班的合同制管理員負責推進工作進度、向瓦萊羅檢修經理報告工作進展情況、監督安全和健康問題、以及協調承包商工作等。

Matrix服務公司主要為石油煉化企業提供維保和檢修服務。Matrix根據委托提供檢修需要的管工、鍋爐工和其他技術人員。Matrix公司和其他承包商負責提供具備常規工業知識和煉油廠相關安全培訓的技術工人。承包商人員應在他們的安全操作程序中引入瓦萊羅公司所有的安全要求。

Matrix負責準備書面的作業許可申請，并提交給瓦萊羅裝置操作人員審批。當作業許可申請得到瓦萊羅裝置操作人員的批準后，Matrix作業人員領隊在開始作業前，和相關的作業人員一起對作業許可進行審核。

根據Matrix公司與瓦萊羅公司煉油廠的聯合約定，管工負責執行管線及管線部件相關的維保作業，例如管線與管線的螺栓法蘭；鍋爐工則負責執行壓力容器相關的維保作業，包括管線與壓力容器連接用的螺栓法蘭。

事故發生的前幾天，Matrix公司承包商作業人員在加氫裂化裝置的反應器R1上安裝了臨時的氮氣供給系統。作為向反應器R1裝催化劑操作程序的一部分，瓦萊羅煉油廠操作人員打開氮氣閥門，向反應器R1中進行氮氣吹掃。通入的氮氣從反應器R1頂部的人孔緩慢排出，如圖2所示。向反應器R1持續通入氮氣可以防止新裝入的催化劑與空氣中的氧氣發生反應，對催化劑性能造成影響。

事故發生前2天，催化劑公司承包商人員完成了向反應器R1裝入新催化劑的作業，并在反應器R1頂部敞開的人孔上放置了一個臨時的塑料防水布和木質封蓋，防止濕氣和雜物掉入反應器中。他們還在人孔周圍的螺柱上懸掛了受限空間警示牌。事故發生前約5小時，催化劑公司承包商人員在螺柱周圍纏繞了一些紅色警示膠帶。

加氫裂化裝置開始維保作業前，瓦萊羅公司加氫裂化裝置操作人員向Matrix公司夜班承包商人員簽發了關于在反應器R1上安裝頂部彎頭和管線的安全作業許可證。根據該操作人員描述，他和Matrix公司承包商領隊經溝通達成共識，承包商作業人員此次只負責建立工作區域，午飯后承包商領隊將返回控制室申請一個新的作業許可證，執行安裝作業。但是，這個已經簽發的作業許可證沒有進行修改，沒有明確限制此次作業內容僅限于“建立工作區域”。另外，雖然反應器R1持續進行氮氣吹掃，作業許可證上的“氮氣吹掃狀態”一欄被標記為“無”。

下午約11點，為了重新安裝管線組件，Matrix公司兩名承包商作業人員移除了反應器R1頂部人孔上的木質封蓋和塑料防水布，并清理人孔法蘭的表面，如圖3所示。兩名承包商作業人員清理人孔法蘭表面的過程中，另一名Matrix公司承包商人員告訴他們有一卷管線膠帶遺落在距離反應器頂部人孔約1.5m距離的塔盤上，如圖4所示。這兩名承包商作業人員知道，根據反應器清潔標準，禁止把膠帶遺留在反應器中，所以他們和領隊商量了一下取出膠帶的方法。

圖3：DN300工藝管線通過管線組件連接至反應器R1頂部人孔（事故發生后拍攝照片）

圖4：反應器R1內部塔盤上的一卷管線膠帶（事故發生后拍攝照片）

他們考慮了進入反應器取出膠帶的方案，但是他們知道，進入反應器需要經過特殊培訓并配有特殊設備的人員，并且需要受限空間進入許可證，這樣的話會嚴重耽誤作業進度。所以，他們決定制作一個帶有彎鉤的長線（如圖5所示），通過人孔取出膠帶。

圖5：自制的長約4.6m的線鉤

事故發生前的幾分鐘，附近區域的工作人員看見第一名遇難者站在人孔周圍的螺柱旁邊，使用線鉤試圖取出反應器中的膠帶。一名工作人員看見他使用線鉤的過程中跪在螺柱旁邊。沒有人看見他進入充滿氮氣的反應器，他有可能是跌落掉入反應器中的，也可能是有意進入反應器中的。

正在旁邊反應器工作平臺上作業的一名目擊者看見承包商領隊（第二名遇難者）和夜班管理員通過人孔向反應器中查看，然后該目擊者看見承包商領隊急忙抓起一個梯子，伸入反應器中，然后立刻爬了下去。目擊者然后看到夜班管理員靠近梯子，有點猶豫的樣子，接著就聽到他通過無線電呼救，現場的應急警報啟動。

瓦萊羅能源公司應急響應專家和Matrix公司安全人員在2分鐘內到達現場，看見兩名遇難者躺在距離反應器頂部人孔約1.5m的塔盤上。他們通過人孔放入氧氣濃度檢測儀，檢測儀立即發生報警，氧氣濃度接近零。

瓦萊羅能源公司的一名操作人員和一名承包商人員穿上自給式空氣呼吸器，通過梯子爬進反應器中救助遇難者。由于人孔直徑只有約0.6m，而且這兩名遇難者都沒有穿戴安全帶，要從反應器中救出他們很困難。營救人員使用受限空間回收三腳架，把起重索纏繞在遇難者身上，把遇難者吊出反應器。雖然應急響應人員迅速趕到，但是兩名遇難者暴露在缺氧環境中已接近10分鐘，經搶救無效死亡。

在作業開始前，Matrix公司作業人員和瓦萊羅公司裝置操作人員應對作業任務有共同的了解。瓦萊羅公司安全作業許可程序還要求一名瓦萊羅公司裝置操作人員和一名作業人員代表（通常是領隊）一起檢查作業現場，辨識所有的已知或者潛在風險和安全作業條件，然后才能簽發作業許可。

與瓦萊羅公司作業程序要求相反，2005年11月5日Matrix公司作業領隊關于安裝管線組件的作業許可，在沒有按照要求進行作業現場安全檢查的情況下得到了批準。

然后，Matrix公司作業領隊被要求在開始作業前，所有的相關作業人員應對作業任務有共同的了解。每一個作業人員在作業許可證背面簽字，表示他們都理解了作業任務和安全條件。

針對在反應器R1上安裝管線組件的作業，Matrix公司作業人員獲得了兩份作業許可。Matrix公司管工人員負責把DN300的法蘭組裝到工藝管線上，如圖6中的法蘭A所示。作業許可文件上描述的作業內容僅要求管工人員建立作業現場，即把作業工具和設備拿到平臺上的作業區域。該作業許可文件上正確地向作業人員提醒了持續進行的氮氣吹掃情況。

和管工人員的作業許可不一樣的是，鍋爐工人員的安全作業許可文件上沒有提醒他們反應器R1正在處于氮氣吹掃狀態。而且，該作業許可文件沒有把作業任務限制于“僅建立作業現場”，雖然瓦萊羅公司作業許可簽發人員表示，他和Matrix公司鍋爐工領隊討論了作業內容限制范圍，并口頭達成了共識。

沒有特定的限制條件，這份作業許可文件允許鍋爐工人員執行所有的安排任務，包括起吊并將5噸重的管線組件放置在人孔上，再安裝螺母和墊片。

隨著午餐時間鄰近，鍋爐工領隊被告知之前被催化劑處理人員占用的起重機可以使用了。由于瓦萊羅公司管理層希望在夜班結束前完成管線安裝作業，并密封反應器，所以鍋爐工領隊和合同制管理員決定利用午餐時間使用起重機完成管線安裝作業。

但是，在開始管線安裝作業前，鍋爐工領隊需要從反應器R1內部取出遺落的一卷管線膠帶。目擊者告訴CSB調查員，第一名遇難者使用自制的長線彎鉤多次嘗試取出膠帶，他剛開始站在人孔旁邊，然后進一步靠近，跪在人孔旁邊的平臺上再次嘗試，都沒有成功勾住膠帶并從反應器中取出。

CSB調查組認為，根據收集到的物理證據，包括驗尸報告、反應器頂部人孔尺寸以及人孔周圍較高的螺柱，第一名遇難者不太可能是從站立位置、人孔旁邊或者跪在人孔旁邊時掉入反應器中的，如圖7所示。但是，如果他跨過螺柱，坐下，然后把腿伸入反應器中的話，他是可以穿越人孔進入反應器中的。

雖然沒有人看見第一名遇難者進入反應器，CSB調查組認為，第一名遇難者可能是跨過人孔旁邊的螺柱，然后坐在狹窄的邊緣上（如圖8所示）。在這個位置上，他才可能使用柔軟的線鉤取出距離他約1.5m塔盤上的膠帶。

關于第一名遇難者進入反應器的方式，有兩種可能性：①由于缺氧喪失意識或者不小心從狹窄邊緣滑落而導致的無意進入；②故意進入。

（1）    非故意進入反應器

氮氣吹掃氣從反應器頂部人孔緩慢排出，根據當時天氣情況，空氣很平靜，所以反應器頂部人孔上部可能集聚了氮氣，降低了氧氣濃度。

第一名遇難者為了盡可能靠近膠帶，坐在人孔邊緣，還可能一個手臂進入反應器內部倚靠著，可能因此暴露在人孔上部的缺氧環境下，因缺氧喪失意識，掉落進入反應器中。他還可能是因為沒有抓牢而從狹窄邊緣滑落掉入反應器中的。

（2）    故意進入反應器

還有一種可能性，就是第一名遇難者是故意進入反應器中，試圖取出膠帶。使用自制的線鉤多次嘗試均沒有成功取出膠帶，他可能是想通過降低身體進入反應器中，快速抓到膠帶，然后再爬出來。

在這種情況下，他可能需要他的同伴幫助他從反應器中爬出來，可能需要伸入一個梯子，因為距離反應器頂部人孔約1.5m，他無法在沒有幫助的情況下從反應器里爬出來。但是，除非他能憋住呼吸，否則當他進入反應器拿膠帶時，一次或者兩次呼吸后就可能因缺氧而暈倒。

和第一名遇難者一起在工作平臺上作業的承包商領班很可能是看見了他在進入反應器后立即暈倒在了塔盤上。如果這位承包商領班正確應用了他所接受的應急響應培訓知識，他應該立即通過無線電呼救，然后和人孔保持安全距離，直到應急響應人員趕到。但是，根據目擊者的描述，這位承包商領班拿起附近的一個梯子，伸入人孔，然后迅速爬進了反應器。承包商領班在反應器內因缺氧而窒息死亡。他迫切希望救助他的同伴，完全忘記了他長期的煉油廠工作經驗、接受的安全培訓以及正確地應急響應要求。

已經發生過很多起類似這樣的事故，救援者成為了遇難者。根據一份安全研究報告顯示，因受限空間進入作業導致88人死亡，其中34人（39%）是因嘗試救助同伴而死亡的。另外一份研究報告中，在18個月時間內發生8起事故，其中10個救援者在嘗試救援的過程中死亡，在其中2起事故中，最初的遇險人幸存，而救援者死亡。

CSB曾在一份名為“氮氣窒息危害”的安全公告中提出，針對危險環境緊急事件，最困難的問題之一是救助遇險人的人性本能。

根據培訓記錄和作業人員訪談，可以確認這兩名遇難者應該知道氮氣存在的窒息風險。第一名遇難者已有接近10年的煉油廠工作經驗，第二名遇難者則有25年的工作經驗，而且還曾為許多同事進行過關于危險意識方面的培訓。

另外，瓦萊羅公司員工和Matrix公司員工都接受過關于危險意識和受限空間方面的培訓，特別提到了受限空間氮氣窒息的風險。但是，接受CSB調查組訪談的瓦萊羅公司員工和Matrix公司員工表示，他們參加的培訓沒有提到受限空間外部靠近人孔的位置也可能出現缺氧環境。

很多行業安全出版物中都提到了關于受限空間氮氣窒息的風險，但是，CSB調查組發現，不管是行業安全指導規范，還是瓦萊羅公司指導手冊、現場安全操作程序和相關的培訓材料，都沒有提到關于氮氣吹掃過程中在受限空間外部因氮氣聚集形成的窒息風險。

這種在受限空間外部存在的窒息風險還沒有被廣泛認識。OSHA發布的“受限空間作業許可”標準特別提到了關于受限空間內惰性氣體（例如氮氣）的危害。NIOSH（National Institute of Occupational Safety）和ASSE（the American Society of Safety Engineers）也發布了一些關于受限空間作業的安全規范。這些出版物全面解釋了有關受限空間內部氮氣窒息方面的預防措施和安全要點，但是，沒有針對在受限空間外部靠近人孔處可能存在的窒息危害給予足夠的重視和提示。

瓦萊羅公司員工和Matrix公司員工的培訓中，沒有強調存有高濃度氮氣吹掃氣（氧氣濃度低于10%）的設備會在毫無預兆的情況下對人員造成致命傷害。僅需一次或者兩次呼吸后，人員血液中的氧濃度會急劇下降，人員可能在60s內失去意識，幾分鐘內就可能導致死亡。

救援者試圖幫助同伴的行為，第一名遇難者可能是故意進入反應器的行為，從這些行為我們可以看出，有些作業人員可能認為他們可以憋住呼吸足夠長的時間，進入缺氧環境，然后再安全返回。這兩名遇難者可能錯誤地認為，他們可以在反應器內部憋住呼吸，類似于他們在水面下游泳時憋住呼吸那樣。

游泳者知道，吸入水會導致突然的、無法控制的咳嗽。這對于游泳者來說是一個強有力的刺激，可以幫助他們抵抗身體的呼吸反應，即使已在水下潛伏了很長時間。但是，氮氣是一種無色、無味的氣體，無法刺激人體自主抵抗呼吸反應。在一種高度緊張和高強度體力需求的緊急事件中，一個人要想憋住自己的呼吸是極不可能的。

另外，作業人員可能沒有意識到另一種危險因素：吸入氮氣或者其他惰性氣體會抑制大腦的呼吸反射響應。呼吸反射主要受血液中二氧化碳含量的控制，而不是氧的缺失。正常情況下，自主憋住呼吸的能力最終會被大腦的呼吸控制中心壓制，而大腦的呼吸控制中心是被血液中增加的二氧化碳含量和血液PH值的下降所觸發。如果人員吸入高純度氮氣或其他惰性氣體，身體可能會直接停止呼吸，因為血液中積累的二氧化碳不足以刺激呼吸反射。

瓦萊羅公司煉油廠針對使用氮氣的作業，制定了安全作業操作規程，但是事故發生當晚，作業人員沒有完全按照氮氣安全作業操作規程進行作業。氮氣安全作業操作規程中要求，在氮氣吹掃開始之前，作業人員要在相關設備所有的通道處設置路障，并張貼警示標識（如圖9所示），還要在受控區域進入記錄表中列出所有在路障范圍內作業的人員。事故發生當晚，反應器R1正在進行氮氣吹掃，通入的氮氣直接排到工作平臺區域，但是，反應器R1頂部的人孔處沒有按照操作規程的要求設置路障和人員進入控制記錄表。

瓦萊羅公司規定，在已知的或者懷疑可能對人員生命或健康造成立即危害的區域，應使用新鮮空氣作業程序。但是，此次事故中，瓦萊羅公司作業許可審查人員沒有在管工人員和鍋爐工人員的安全作業許可文件上提示這項預防措施。

CSB調查組還發現，瓦萊羅公司作業許可審查人員在審查該二人的作業許可文件時存在不一致的地方。簽發給管工人員的作業許可文件上，涉及到法蘭組件安裝作業，在“氮氣吹掃或者惰化”一欄上正確地標記了“是”；另一方面，鍋爐工人員需要在緊靠反應器頂部人孔（氮氣從反應器排出的位置）的區域作業，如圖10所示，人員可能暴露在缺氧環境中。但是，簽發給鍋爐工人員的作業許可文件上，在“氮氣吹掃或者惰化”一欄卻標記了“否”。另外，作業許可文件上也沒有提示作業環境需要新鮮空氣的相關內容。

ASSE和API發布了一些關于惰性氣體安全作業方面的指導規范，也有很多關于受限空間進入安全作業方面的出版資料。但是，CSB調查組經過總結分析，認為這些指導規范和文件資料沒有完整地分析關于惰性氣體吹掃方面的潛在風險，主要包括以下三點：

在受限空間外部靠近開口處的位置也可能存在危險環境（缺氧環境）；

急性缺氧會在沒有任何征兆的情況下對人員造成致命傷害；

在缺少保護措施的情況下進入缺氧環境，無論時間長短，對人員都是致命的。

此次事故因受限空間氮氣窒息造成兩名作業人員死亡，在風險意識和應急響應培訓方面給了我們一些非常重要的安全啟示。

（1）風險辨識

作業人員培訓工作應該重點強調惰性氣體窒息危害意識，主要包括：

人員在受限空間內的缺氧環境中只需呼吸幾口就可能造成致命傷害；

如果沒有經過專業培訓并佩戴正確的呼吸防護設備，在任何情況下都不允許進入缺氧環境中；

作業前計劃和現場勘察應重點強調進入受限空間的限制條件，特別是當作業區域內存在未保護的受限空間入口時；

當人孔沒有設置有效保護時，作業過程中應始終張貼受限空間危險警示標識；

作業前的現場勘察應準確辨識出惰性氣體吹掃向作業區域內排氣的所有設備；

在惰性氣體吹掃過程中，應始終在敞開的吹掃排放口周圍設置路障和警示標識。

（2）安全的救援行動

作業人員培訓應重點強調：

在很多案例中，希望救助遇險人員（特別是朋友或者同事）的強烈本能最終導致了救援人員的死亡；

突然參與到應急響應活動中的作業人員必須不能讓沖動和個人情感沖昏頭腦，忘記安全作業程序和相關培訓。只有具備能力的、經過培訓的、并佩戴必要的安全裝備的人員才能嘗試營救行動。