Craquage catalytique fluide (FCC)

SPEAKER : La raffinerie de Torrance est une installation de 750 acres située juste à l’extérieur de Los Angeles, en Californie. Au moment de l’explosion, la raffinerie était la propriété d’ExxonMobil. Une partie importante du processus de raffinage a lieu dans le craqueur catalytique fluide ou unité FCC de l’installation. Dans l’unité FCC, les hydrocarbures lourds du pétrole brut sont brisés ou craqués en hydrocarbures plus petits, qui peuvent ensuite être transformés en essence et autres produits combustibles.

Les hydrocarbures lourds sont d’abord introduits dans un réacteur où ils se mélangent à un catalyseur. Les hydrocarbures liquides lourds sont transformés en vapeurs d’hydrocarbures plus légers à mesure qu’ils remontent dans le réacteur. Au sommet du réacteur, les vapeurs d’hydrocarbures plus légères sont séparées du catalyseur. Les vapeurs d’hydrocarbures s’écoulent ensuite vers la colonne de distillation principale.

Le catalyseur tombe sur le côté du réacteur, où il passe par une vanne à tiroir vers un équipement appelé régénérateur. Au cours de la réaction, une couche de carbone appelée coke se forme sur le catalyseur et doit être éliminée. Dans le régénérateur, de l’air est ajouté et le coke sur le catalyseur est brûlé. Le catalyseur est ensuite réintroduit dans le réacteur par une vanne à tiroir, et le cycle est répété.

Lorsque le coke est brûlé sur le catalyseur, cela crée des produits de combustion appelés gaz de combustion. Les gaz de combustion sortent du régénérateur et entrent dans un système composé de plusieurs pièces d’équipement qui éliminent toutes les particules de catalyseur encore présentes. Le régénérateur et le système de gaz de combustion constituent le côté air de l’unité FCC.

La dernière pièce d’équipement du système de gaz de combustion est appelée précipitateur électrostatique ou ESP. L’ESP élimine les petites particules de catalyseur en utilisant l’électricité statique. Lorsque l’ESP est sous tension, il crée des étincelles, qui sont des sources d’inflammation.

Il est essentiel que les hydrocarbures inflammables dans le réacteur ne s’écoulent pas dans le côté air de l’unité FCC, car cela pourrait créer une atmosphère explosive. Pour éviter ce danger, les deux vannes à tiroir reliant le réacteur et le régénérateur sont utilisées pour maintenir une barrière de catalyseur entre les pièces d’équipement.

La séquence d’événements qui a finalement conduit à l’explosion à la raffinerie a commencé le lundi 16 février 2015, lorsqu’une pièce d’équipement du côté air de l’unité FCC, appelée l’expandeur, a vibré avec suffisamment de force pour que le système de contrôle de la raffinerie fasse automatiquement passer l’unité FCC en mode d’attente appelé  » safe park « .

En mode safe park, le flux d’hydrocarbures dans le réacteur est arrêté. Le flux d’air dans le régénérateur est également arrêté. Les deux vannes à tiroir reliant le réacteur et le régénérateur sont fermées pour assurer le maintien d’une barrière de catalyseur. La vapeur est ensuite forcée dans le réacteur pour empêcher les hydrocarbures de la colonne de distillation principale de refluer à l’intérieur.

L’ESP reste sous tension pendant le parc de sécurité. Une vanne à glissière s’était cependant érodée au cours de six années de fonctionnement. Et même si elle se fermait, elle ne pouvait pas maintenir une barrière de catalyseur dans le réacteur. Dans les sept minutes suivant la mise en sécurité de l’unité, tout le catalyseur du réacteur est tombé à travers la vanne à glissière dans le régénérateur.

Une voie directe a été créée pour que les hydrocarbures circulent entre le réacteur et le régénérateur. Mais la pression de la vapeur qui s’écoule dans le réacteur dans le cadre du mode de parcage sécurisé était suffisamment élevée pour empêcher les hydrocarbures de la colonne principale de refluer à l’intérieur.

L’unité étant en mode de parcage sécurisé, les opérateurs ont tenté de redémarrer le détendeur à plusieurs reprises, mais sans y parvenir. Le personnel de la raffinerie s’est réuni pour identifier une stratégie pour réparer l’expandeur et remettre l’unité FCC en service. Le personnel des opérations a prédit que l’expandeur ne pouvait pas redémarrer parce que le catalyseur s’était probablement accumulé à l’intérieur.

Le mardi 17 février, une réunion a eu lieu impliquant un groupe de personnel de la raffinerie. Le groupe a discuté d’une panne similaire de l’expandeur survenue en 2012 pour laquelle la raffinerie avait développé ce qu’on appelle une variance.

Une variance est une déviation de la procédure approuvée par la direction. Le groupe a décidé d’utiliser la variance de 2012, qui permettait de s’écarter des exigences habituelles pour isoler l’expandeur. Une partie de ce processus impliquait l’installation d’un aveugle dans l’une des brides de sortie du détendeur.

Le mercredi 18 février au matin, la maintenance d’Exxon Mobil a tenté d’installer cet aveugle mais n’a pas pu le faire parce que la vapeur s’échappait par la bride ouverte. La vapeur du réacteur avait voyagé à travers la vanne à glissière qui fuyait dans le côté air de l’unité FCC.

En utilisant la variance comme guide, le flux de vapeur dans le réacteur a été diminué pour tenter de réduire la quantité qui s’échappait de l’expanseur. Mais la variance n’a pas évalué si ce débit était suffisant pour empêcher les hydrocarbures de s’écouler dans le réacteur depuis la colonne de distillation principale.

Et, à l’insu des opérateurs, des hydrocarbures légers provenant d’une unité séparée s’étaient écoulés dans la colonne principale à travers un échangeur de chaleur qui fuyait, augmentant ainsi la pression à l’intérieur. Le débit de vapeur étant réduit et la pression dans le réacteur étant moindre, rien ne pouvait empêcher les hydrocarbures de refluer de la colonne principale de distillation. Les hydrocarbures se sont écoulés dans le réacteur, où ils se sont échappés par la vanne à tiroir qui fuyait dans le côté air de l’unité FCC.

À 8:07 AM, un superviseur de maintenance travaillant dans l’unité FCC a reçu une alarme sur son moniteur personnel de sulfure d’hydrogène l’avertissant que des hydrocarbures fuyaient à proximité. A 8h40, plusieurs travailleurs autour de l’expandeur ont reçu la même alarme et le FCC a été évacué.

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