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2015年2月16日月曜日

フランスでガソリンタンクからオーバーフロー

 今回は、フランス環境省(現:フランスエコロジー・持続可能開発・エネルギー省)がまとめているARIA(事故の分析・研究・情報)の中のひとつで、2011年10月22日、フランスのレクステットで起った「製油所のガソリンタンクでオーバーフロー」(Overflow of a gasoline tank inside a refinery)の事例を紹介します。
                                        製油所の空撮写真   (写真はARIA資料から引用)
< 施設の概要 >
製油所の設備
■ 旧ペトロプラス社レクステット製油所は、フランス北東部ストラスブールの北方にあり、160ヘクタールの敷地面積を有している。製油所は1963年に操業を開始し、2011年までフランス東部での燃料油供給を担い、地元の液化石油ガス充填センターの役割を果たしていた。

■ 地役権に伴う管理上の許認可のため、製油所の施設はいろいろなクラス分けがされていた。実際、可燃性物質や毒性物質の製造・取扱い量に対してセベソ分類で厳しい階層になっていた。2011年以降、製油所のある部門は使用されていない。センシティブな装置は、事前に決定された日程に従って、段階的に安全操業モードに移行されていた。精製装置はオフラインで、稼働していない。

■ 石油貯蔵施設の方は、活動レベルが減少したとはいえ、操業が続けられている。交代直は6名のメンバーで構成されている。遠隔運転を操作する制御オペレータ1名、消防士5名で、この中には安全チームリーダーを含む。

事故のあったタンク施設
■ 事故が起ったのはタンクT495で、直径17m×高さ18m、浮き屋根式であった。タンクには、運転管理用としてレーダー式液面計器が垂直筒(ゲージポール)の上に設置され、さらに高液位計測安全システム(液位上限安全スイッチ)が採り入れられていた。高液位計測安全システムは、運転管理用液位計とは別に独立しており、これも垂直筒内で計測するようになっていた。(図を参照)
                                       貯蔵タンク T495が発災タンク                (写真はARIA資料から引用)
■ このレーダー式をベースとした液面測定システムには、3つの警報レベル、すなわち運転液位、高液位、高-高液位が設定されていた。

MIP液面計器の断面図
(図はARIA資料から引用)
■ 高-高液位安全計測は、MIP(Marine Instrument Petroleum)と呼ばれるシステムに依存しており、レーダー式液面測定とは別な原理に従って作動するようになっていた。(図を参照) このシステムは、ホース・コネクターとバネに吊るされたプランジャーに加えて、バネと水銀スイッチの両方が付いた垂直筒から構成されている。この設定によって、高-高液位信号でスイッチが作動し、タンク受入れ操作をただちに停止させる。この警報は計器室で見ることができるようになっている。

■ タンクはリテンション・ベースン(Retention Basin)型になっている。すなわち、豪雨水を集積するためのアウター・リングがある。浮き屋根から排水管を通じて水が排出される。タンク内の溜まった水は、アウター・リングに沿って走っている集積用パイプによって回収される。

■ 炭化水素検知器は現場の危険を知らせるための警報器であるが、アウター・リングによって回収される水の集積用パイプに設置されている。これは油のタンク間移送時に使用されるポンプ所の周辺で回収する水の集積用パイプに設けられるのと同じ使い方である。

< 事故の状況および影響 >
事故の発生
■ 10月22日、運転手順書に従って製油所タンク地区における石油製品の転送が行われていた。ガソリンのタンク間転送は標準的に行われる操作で、受入れタンクの運転液位を自動化システム(すなわち計算機)に入力して転送を実施する。

■  95オクタン価ガソリン3,750KLの出荷のため、タンクT488からT495への転送が午後の終わりに始められた。午後8時01分、“炭化水素ガス”検出の警報がポンプ所のアナライザー室で鳴った。技術担当はアナライザー室へ入ると、ガソリンの臭いを感じ、無線で制御オペレーターに連絡した。技術担当は、発報が現在行われているT488とT495間の転送に関係している可能性が大だと思った。転送はただちに停止された。それから、制御オペレーターはプログラムされている異常時対応を開始した。

リテンション・ベースン型のタンク 
(表題写真の拡大)
■ この状況について現場監視チームからの報告はつぎのとおりであった。
 ● タンクT495のアウター・リングにガソリンがあった。
 ● 排出ラインが開のままであり、ガソリンは排出ラインを通じて雨水排水系統に流れた。
 ● 雨水排出用バルブが開のままだったため、リテンション・ベースンにガソリンが留まることはなかった。
 ● 浮き屋根は、ガソリンによって押し上げられ、タンク構造物の上部端に衝突していた。

■ 監視盤に表示された情報から、制御オペレーターは、タンクからオーバーフローが生じ、200KLのガソリンが流出したと判断した。この推定値は、後述するように貯蔵タンク地区の操業者と消防署の双方によって行われた調査の結果、修正された。

■ 午後8時15分、社内の緊急時対応基準が適用され、実施に移された。爆発・火災の危険性があると判断し、オペレーターは消防署へ通報した。地方自治体(県)へも事故の連絡が行われた。
 消防署は午後9時に現場へ到着し、続いて警察および地方自治体の担当者が構内へ入った。類別施設検査官には午後9時20分頃に連絡があり、午後10時30分に現場に到着した。
事故による被害

■ この事故に伴う犠牲者は報告されていない。設備的な損害は浮き屋根だけに限定された。浮き屋根はタンク側板の上部端で動かなくなってしまった。調べ始めてから数時間して、ガソリンの流出量は約20KLという推定結果になった。ガソリンは回収され、再処理のためスロップタンクへ送られた。
 
■ この事故によって構外へ影響を及ぼすことは無かった。
              オーバーフロー後のタンク浮き屋根の状況   (写真はARIA資料から引用)
欧州基準による産業事故の規模
■  1994年2月、セベソ指令を司るEU加盟国管轄庁の委員会は、事故の規模を特定するために18項目のパラメーターを用いる評価基準を適用した。わかっている情報をもとに検討された結果、当該事故は4つの分類項目に対してつぎのように評価された。
■ ガソリンの流出量は22~30KL、重量にして20トンほどであり、「危険物質の放出」はレベル1と評価された。
 犠牲者が出なかったので、「人および社会への影響」は評価対象にならなかった。環境への影響が観察されなかったので、 「環境への影響」は評価対象にならなかった。代替タンクによって操業損失はほとんどなく、「経済損失」はレベル0の評価だった。

< 事故の発端、原因および状況 >
■ 誤った操作の要因として疑われたは、ストラスブール石油港への製品輸送のため、油槽船への荷役を行なう前の準備作業だった。タンク地区マネージャーから制御オペレーターに提示された手順書では、タンクT488からT495へのガソリン転送は“最大運転高さ”の液位点に達するまでとされていた。これは、ガソリン移送時に警報で停止することがないようにするためである。この製品の転送運転は計器室の計算機に入力され、最大運転高さの液位に達すると自動停止するプログラミングのシステムになっている。

■ タンクT495の空き量(すなわち、タンクのガソリン高さ)は、垂直筒内のガソリン高さをレーダー型のレベル・センサーによって計測されたデータから計器室のコンソールに伝送される。(図参照)
タンクT495のレーダー式液面計器
(写真はARIA資料から引用)
■ 計器室の制御オペレーターは、タンク内のガソリン液位を監視画面で見ていた。レーダーによって計測された垂直筒内のガソリン液位が監視画面に表示されていたが、この値はタンク内の実際の液位ではなかった。タンク底には水が存在しており、転送中にタンク内でガソリンの増加で生じた推す力によって、タンク底の水が垂直筒内へ上がってきた。このため、タンク内のガソリン液位と垂直筒内の液位に高さの差が生じた。

■ レーダー式液位制御システムでは、制御オペレーターが観察している直接の表示データにもとづいて通常の運転が行われている。しかし、レーダーによって計測された液位はタンク内のガソリン液位より低かった。(図参照)
 タンクからオーバーフローするとき、レーダーによる表示液位と実際のガソリン液位の差は、3.3mだった。実際の液位がタンク高さに達したのに対して、計器室の監視盤に表示された垂直筒内のレーダー表示液位は、最大運転高さよりかなり低かった。
計測用の筒の中に水が入ってしまったタンクT495
事故時に液面が16mまで上がっていたにもかかわらず、計器はもっと下の値を示していた。 
(図はARIA資料から引用)
■ この誤動作が起ったとき、第2の計測装置である“MIP”システムの高-高液位警報は鳴らなかった。タンクのオーバーフローが起こり、ガソリンがタンクのアウター・リングの方へ流れていったが、排出用バルブが開のままだったので、結局、雨水排水系統へ流入した。この排出用バルブを開の位置にしていたのは、豪雨時のアウター・リングの詰まりを避けるためであり、浮き屋根の排水管からのドレンを流れやすくするために、経験的に採られていた方法である。

■ 雨水排水系のポンプ所付近で炭化水素が検出された後、勤務していた従業員の対応は早かった。ポンプ所はタンクから300m以上も離れていた。タンク地区の従業員は可燃性ガス検知器を使用して、ポンプ所、タンクT495周辺にある溝の中、および雨水排水系統の埋設導入部に炭化水素ベーパーがあることを確認した。これらの箇所におけるガス濃度の測定値は、爆発下限濃度より低かった。

■ タンク地区の従業員は、消防署の支援を受けて、ガソリンベーパーの放出源(タンクの上部、タンクのアウター・リング部、ポンプ所周辺域)を泡で覆う作業を進めた。危険区域が設定され、対応状況で変更されていった。雨水排水系統について一箇所ずつガソリンベーパーが無いことを確認していくことで、この危険区域は徐々に小さくなった。
 タンク地区の操業者から提供された図面によって、消防署はリテンション・ベースンのマンホールにおいてガソリンの有無を確認をすることができた。消防署は、貯槽を減圧にできるタンク・ローリーでガソリンを回収しようと試みたが、うまくいかなかった。10月23日午前2時、操業者は、危険地区でも使用できる“ATEX”ローリーを持っている環境保全専門会社に応援を要請した。しかし、その会社では、すぐに人員を確保できなかった。

■ 気象条件が悪くなっており、対応者の疲労と適切な資機材が揃わないことから、異常事態対応本部は、ガソリンの回収を翌日まで延期することを決めた。しかし、現場の監視対策は実施された。危険区域の疑わしい箇所は泡で覆い、可燃性ガス検知器で状況が確認された。

■ 操業者の調査によれば、今回のオーバーフローが起った要因はつぎのとおりである。
 ● レーダー式液位計測システムの垂直筒には、運転液位を保証するために設ける筒長手方向の開口部が無かったため、筒内にガソリンが無制限に流れ込んでしまった。この欠陥によって筒内に重い水が入り込み、タンク内のガソリン液位の表示値が違ってしまった。計器室の制御オペレーターが読んだ液位は、実際よりも低い値だった。

 ● 高-高液位計測(MIPシステム)は、少し前に確認試験が行われていたにもかかわらず、作動不能の状態だった。センサー用の垂直筒には、長手方向に開口部が設けられてつうつうになっており、ガソリンより重い水のために生じる読み値の誤りを回避できるようになっていた。

< その後の対応 >
■ 類別施設検査官は午後10時30分に現場に到着した。そのときの現場の状況は、まだ制圧下に入っていなかった。タンクから流出したガソリンの実際量について意見が交わされた。一方では、消防署による調査が行われ、転送に関する計算機の他の監視データを分析すると、流出量は22~30KLの範囲であることが分かった。

■ 事故報告書では、今回のオーバーフローの原因が説明され、改善を要する問題点が当該操業者から提起された。操業者が提起した問題点はつぎのとおりである。
 ● タンク地区における類似設備の調査が行われ、浮き屋根式および固定屋根式のタンク34基が確認された。この結果、タンクに設置されていたMIPには、3種類の異なった技術が存在していることが分かった。すなわち、タンクT495と同じプランジャー・システムを使用したものが7基、フロート方式が14基、機械的スケールのものが13基だった。

 ● 高-高液位(MIP)制御の機械装置に伴う機能不全について、これまでに生じた原因が評価された。実際に現場のMIPシステムについてテストが行われ、1基を除いて正常に作動した。原油タンクに設置されたMIPシステムはプランジャー・システムであったが、自力で静止位置に戻らず、機械的に引き戻す必要があった。わずかなかじり付きが観察された。

 ● 環境に関わる事故時の対応を支援してくれる環境保全専門会社と協定を結んでおくことが、事故の状況改善に有効である。これには人員および資機材の両方が必要である。

< 教 訓 >
■ この事故が、貯蔵タンク基地の人たちに示した教訓はつぎのとおりである。
 ● 制御オペレーター用コンソールに入れるべき情報の質が見直された。この中には、移送過程中に起こる悪い状況をオペレーターへ知らせる情報の適確性を含む。タンクの使用パターンを変えれば、運転条件を修正する必要がある。タンク間転送はやめた。タンク地区が製油所操業の中で組み込まれていたときに、定期的に実施していたベーパーを使用したパージをやめた。

 ● 液位計測としてプランジャーを使用したMIPシステムはやめ、テストが容易で信頼性があると思われるフロート方式または機械的スケール方式のMIPシステムに取替えた。なお、プランジャー・モデルはすでに製造されておらず、製油所が閉鎖される以前に取替えの計画があった。

 ● 実際の運転時にMIPシステムが機能不全を起こさないようにするため、MIPシステムのテスト条件が見直された。例えば、フロート方式MIPのテストでは、分解を義務付け、外部機関によるテスト協定を課した。供用中に弱ってくるバネ部品は、当該液位計測技術において弱点であることが知られている。

 ● 制御装置の定期テストは、実際の条件に近い環境を作って運転の範囲で行なうように見直された。MIPのテストは実液(ガソリンや原油)を使用する本来のやり方にした。

 ● タンクのアウター・リングに設置されている排出用バルブや排出時の考え方に関して、手順書が一本化された。豪雨時にとられる方法は技術担当によって考え方が違っており、厳密に運用されていなかった。

 ● 異常事態など環境問題に直面したとき、危険地区で使えるATEX仕様機材(適切なタンクローリーや付属機器)とそれを使用できる人材を確保するため、環境保全専門会社との支援契約が見直された。
API RP 2350によるカテゴリーの貯蔵タンク遠隔管理標準
運転液面計器(ATG)とは独立した高-高液位検出装置を推奨している。さらに誤作動や
 欠陥の自己診断能力を有するものを勧めている。        (図はARIA資料から引用) 
補 足               
■  「フランス環境省 : ARIA」(French Ministry of Environment : Analysis, Research and Information on Accidents)は、フランス環境省(現:フランスエコロジー・持続可能開発・エネルギー省 French Ministry of Ecology, Sustainable Development and Energy)がフランスにおいて発生した事故について情報を共有化し、今後に活用するため、1992年から始めた事故の分析・研究・情報のデータベースである。有用な海外事故も対象にしている。

■ 「ペトロプラス社」(Petroplus Holdings)は、スイスを本社として1993年に設立された石油企業である。 同社は、2008年には西欧7か国に計87万バレル/日の製油所を有する欧州最大の独立系石油会社に成長したが、その後の厳しい経営環境から2012年に経営破綻した。
 フランスの「レクステット製油所」(Reichstett Refinery)は売却の検討が行われたが、買い手が見つからず、油槽所に転化される方針となった。レクステットはフランス北東部にあり、ドイツとスイスの国境に近い町である。
                      現在のレクステットの町と製油所     (図はグーグルマップから引用)
■  MIP(Marine Instrument Petroleum)と呼ばれるシステムに依存した「高-高液位安全計測」とは、ディスプレースメント式液位計の一種だとみられる。ディスプレースメント式液位計は、大きく浮力比例式とサーボバランス式に分けられるが、発災タンクで使用されていたものは、浮力比例式でバネによる旧式の液位計ではないかと思われる。「プランジャー」とは一般に「ディスプレーサー」と呼ばれているものとみられる。
 注記:液位計(液面計)の種類と原理については、「プロセス計測制御機器の技術解説 レベル計」(日本電気計測器工業会;JEMIMA)および「ディスプレーサ式レベル計」(松山技術コンサルタント事務所)を参照。

■ 「ATEX」とは、爆発の可能性がある雰囲気内での使用を目的とした機器および防護システムで、EU(欧州連合)では、 2003年7月、爆発の危険性のある雰囲気で使用される機器について、ATEX指令に準拠することが義務付けられた。 ATEXは、ATmosphères Explosivesの略である。  

所 感
■ 2005年12月の英国バンスフィールド火災事故は、自動タンク計測システムおよび独立した上限安全スイッチが設置されているのもかかわらず、液位の誤表示と自動停止の不作動により、過充填でタンクからガソリンがオーバーフローし、爆発・火災を起こした大災害事例としてよく知られている。
 当然、今回の発災事業所でも知っていただろう。バンスフィールド火災事故は偶然が重なった事故で、自所では起こらないと思っていたに違いない。しかし、原因は違っていても、 液位の誤表示と自動停止の不作動という同じ経緯をたどって過充填によるガソリンのオーバーフローが起こっている。50年近く安全操業されていても、事故の潜在要因があれば、事故は起こるということを示す事例である。

■ 今回の事故は、爆発や構外流出が避けられ、大事に至っていないが、貯蔵タンク関係者にとって大きな教訓となる事例である。事故に至る要因について調査され、その内容が公表されている。貯蔵タンクを管理する事業所では、この内容をよく吟味し、自所における事故に至る潜在要因を排除する行動が期待される。

備 考
 本情報はつぎのインターネット情報に基づいてまとめたものである。
  ・Aria.development-durable.gouv.fr, Overflow of a gasoline tank inside a refinery,  22 October 2011,  Reichstett (Bas-Rhin), France - DGPR / SRT / BARPI - DREAL Alsace , No. 41148 , File last update: March 2013


後 記: 今回のARIA資料も思っていた以上に興味深いものでした。ただし、初めのうちは欧州で使われるタンク用語が今ひとつ理解できない(具体的なイメージが頭に描けない)で、いろいろ調べたり、考えたりして時間がかかりました。例えば、リテンション・ベースンがわかりませんでした。理解のきっかけは表題に使った写真でした。タンク外側に輪があり、防油堤とは別に設置され、いわゆるガード・ベースンの一種だと理解しました。欧州では、このような型のタンクがあるようですし、コンクリート製防油堤を指すこともあるようです。
 事例を読んで思い浮かんだのは、「マーフィーの法則」です。もともとは「失敗する可能性のあるものは、失敗する」に代表される経験則や法則の形式で表明したユーモア本ですが、危機管理分野では、 「起こる可能性のあることは、いつか実際に起こる」(If it can happen, it will happen)としてとらえられています。現実化せず、ユーモアとして笑えればよいのですが。  



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