TALARE: Torrance-raffinaderiet är en 750 hektar stor anläggning som ligger strax utanför Los Angeles i Kalifornien. Vid tidpunkten för explosionen ägdes raffinaderiet av ExxonMobil. En viktig del av raffineringsprocessen sker i anläggningens fluidkatalytiska krackningsanläggning eller FCC-enhet. I FCC-enheten bryts eller krackas tunga kolväten från råolja till mindre kolväten som sedan kan bearbetas till bensin och andra bränsleprodukter.
De tunga kolvätena matas först in i en reaktor där de blandas med en katalysator. De tunga flytande kolvätena omvandlas till lättare kolväteångor när de rör sig uppåt i reaktorn. I toppen av reaktorn separeras de lättare kolväteångorna från katalysatorn. Kolväteångorna strömmar sedan till huvuddestillationskolonnen.
Katalysatorn faller ner på sidan av reaktorn, där den rör sig genom en skjutventil till en del av utrustningen som kallas regenerator. Under reaktionen bildas ett skikt av kol som kallas koks på katalysatorn som måste avlägsnas. I regeneratorn tillsätts luft och koks på katalysatorn bränns bort. Katalysatorn matas sedan tillbaka till reaktorn genom en skjutventil och cykeln upprepas.
När koks bränns av katalysatorn bildas förbränningsprodukter som kallas rökgas. Rökgasen strömmar ut ur regeneratorn och går in i ett system som består av flera olika delar av utrustning som avlägsnar eventuella kvarvarande katalysatorpartiklar som finns. Regeneratorn och rökgassystemet utgör FCC-enhetens luftsida.
Den sista utrustningen i rökgassystemet kallas elektrofilter eller ESP. ESP:n avlägsnar små katalysatorpartiklar med hjälp av statisk elektricitet. När ESP:n är strömförande skapar den gnistor som är antändningskällor.
Det är kritiskt att de brännbara kolvätena i reaktorn inte flödar in i FCC-enhetens luftsida eftersom detta kan skapa en explosiv atmosfär. För att undvika denna risk används de två skjutventilerna som förbinder reaktorn och regeneratorn för att upprätthålla en katalysatorbarriär mellan utrustningsdelarna.
Händelseförloppet som så småningom ledde till explosionen vid raffinaderiet började måndagen den 16 februari 2015 när en del av utrustningen i FCC-enhetens luftsida som kallas expanderaren vibrerade tillräckligt kraftigt för att raffinaderiets kontrollsystem automatiskt övergick FCC-enheten till ett standby-läge som kallas safe park.
Under safe park-läget stängs flödet av kolväten in i reaktorn. Flödet av luft till regeneratorn stoppas också. De två skjutventilerna som förbinder reaktorn och regeneratorn är stängda för att säkerställa att en katalysatorbarriär upprätthålls. Ånga tvingas sedan in i reaktorn för att förhindra att kolväten i huvuddestillationskolonnen flödar tillbaka in i reaktorn.
EESP:n förblir aktiverad under säker parkering. En skjutventil hade dock eroderat under sex års drift. Och även om den stängdes kunde den inte upprätthålla en katalysatorbarriär i reaktorn. Inom sju minuter efter det att enheten gått in i säker parkering föll all katalysator i reaktorn genom skjutventilen in i regeneratorn.
En direkt väg skapades för kolväten att flöda mellan reaktorn och regeneratorn. Men trycket i ångan som flödade in i reaktorn som en del av det säkra parkeringsläget var tillräckligt högt för att förhindra att kolväten i huvudkolonnen flödade tillbaka in i reaktorn.
Med enheten i det säkra parkeringsläget försökte operatörerna att starta om expanderaren flera gånger, men kunde inte göra det. Raffinaderipersonalen träffades för att fastställa en strategi för att reparera expandern och få FCC-enheten i drift igen. Driftspersonalen förutspådde att expandern inte kunde startas på nytt eftersom katalysatorn sannolikt hade ansamlats inuti.
Tiddagen den 17 februari hölls ett möte med en grupp av raffinaderipersonalen. Gruppen diskuterade ett liknande avbrott i en expander som inträffade 2012 och för vilket raffinaderiet hade utvecklat en så kallad avvikelse.
En avvikelse är en av ledningen godkänd avvikelse från ett förfarande. Gruppen beslutade att använda avvikelsen från 2012, som tillät en avvikelse från de typiska kraven för att isolera expanderaren. En del av den processen innebar att installera en blind i en av expanderens utloppsflänsar.
På morgonen onsdagen den 18 februari försökte underhållspersonal från Exxon Mobil att installera denna blind, men kunde inte göra det eftersom ånga släppte ut genom den öppna flänsen. Ånga från reaktorn hade vandrat genom den läckande skjutventilen in i FCC-enhetens luftsida.
Med avvikelsen som vägledning minskades flödet av ånga till reaktorn i ett försök att minska den mängd som läckte ut från expanderaren. Men i avvikelsen utvärderades inte om detta flöde var tillräckligt för att förhindra att kolväten flödade in i reaktorn från huvuddestillationskolonnen.
Och utan att operatörerna visste om det hade lätta kolväten från en separat enhet flödat genom en läckande värmeväxlare in i huvudkolonnen, vilket ökade trycket i kolonnen. När ångflödet reducerades och trycket i reaktorn minskade kunde ingenting hindra kolvätena från att strömma tillbaka från huvuddestillationskolonnen. Kolvätena flödade in i reaktorn, där de släppte ut genom den läckande skjutventilen till FCC-enhetens luftsida.
Klockan 8:07 på morgonen fick en underhållsansvarig som arbetade i FCC-enheten ett larm på sin personliga vätesulfidmätare som varnade honom för att det läckte ut kolväten i närheten. Klockan 8.40 fick flera arbetare runt expanderaren samma larm och FCC-enheten evakuerades.