Flixborough Kazası

Flixborough kazası İngiltere’de kimya sanayisinin en önemli kazalarından biridir ve ülkenin güvenlik ve kayıp önleme yaklaşımlarında çok önemli değişikliklere yol açmıştır. Böylece 1974 yılında Büyük Tehlikeler için Danışma Komitesi (Advisory Committee on Major Hazards, ACMH) kurulmuş ve birçok rapor ve yasal düzenleme yayınlanmıştır.

1 Haziran 1974 Cumartesi günü öğleden sonra saat 16:53’te Nypro firmasının İngiltere Flixborough’daki fabrikasında müthiş bir patlama oldu. 29 kişi öldü, 36 kişi yaralandı. Patlama sonucu fabrika çevresinde önemli hasar meydan geldi. Flixborough kazası İngiltere’de kimya sanayisinin en önemli kazalarından biridir

Fabrika ve site

Fabrika sahası 1938 yılında amonyum nitrat gübresi üretmek üzere satın alınmış, arazinin mülkiyeti ise 1964 yılında Duch State Mines (DSM) ve Fisons Limited şirketlerinin ortak olduğu Nypro tarafına geçmiştir. Nypro şirketi bu arazi üzerinde 1964-67 yılları arasında Nylon 6’nın hammaddesi olan kaprolaktam (caprolactam) üretmek üzere bir fabrika inşa etmiş ve 1967 yılında üretime başlamıştır. Kazanın gerçekleştiği 1974 yılına kadar İngiltere’deki tek kaprolaktam üretim yeri bu fabrikadır.

1967 yılında Nypro şirketi yüzde 45 DSM, yüzde 45 National Coal Board ve yüzde 10 Fisons Ltd. olmak üzere yeniden yapılandı ve yıllık 20 bin ton olan kapasiteyi 70 bin tona çıkardı. Bu yeni yatırım (Faz 2) ilk yatırımdan farklı bir süreçle kaprolaktam üretmek üzere tasarlanmıştı. Kaprolaktam üretimi için gerekli olan siklohekzanon (cyclohexanone) yeni tesiste siklohekzanın (cylohexane) yükseltgenmesi (oksidasyonu) ile elde edilecekti. Oysa eski tesiste siklohekzanon, fenolün hidrojenlenmesi ile elde edilmekteydi. 1974’te DSM şirketi Nypro’nun yüzde 55’ine sahip olduğundan (kalanı NCB’ye ait) fabrika yönetimi DSM’deydi.

Fabrika ve Süreç

Siklohekzan fabrikasında siklohekzan katalizör varlığında ortama hava verilerek siklohekzanon ve siklohekzanole yükseltgenmektedir. Siklohekzanondan daha sonra organik kimyada “Beckmann Yeniden Düzenlenme (Beckmann Rearrangement) Tepkimesi” olarak adlandırılan bir süreç ile kaprolaktam elde edilir (Şekil 1). Kaprolaktam, Naylon 6 olarak bilinen polimerin çıkış maddesi olan monomerdir.

Şekil 1: Siklohekzandan kaprolaktam elde edilişi

Fabrikada altı tane reaktör seri olarak birbirine bağlanmıştır (Şekil 2a, 2b, 2c). Bu rektörlerde taze ve geri dönen siklohekzan karıştırılarak beslenmektedir. Reaktörlerin çıkışında ürün içinde hala yaklaşık yüzde 94 oranında siklohekzan bulunmaktadır. Reaktörler arasında seviye farkı olduğundan sıvı girdiler bir reaktörden diğerine yerçekimi ile aktarılmaktadır. Daha sonraki aşamalarda damıtma (destilasyon) yoluyla tepkimeye girmemiş siklohekzan karışımdan ayrılarak yeniden reaktöre geri beslenmektedir. Böylece, siklohekzanon ve siklohekzanol kaprolaktama dönüştürülmektedir. Reaktörler 8,8 kg/cm² basınç ve 155 °C için tasarlanmış olup tepkime ısıveren (exotermic) bir tepkimedir.

Başlangıçtaki ısıtma ve tepkime süresince ortam sıcaklığını ayarlamak için reaktörlerin besleme hattı üzerinde buharla çalışan bir ısı değiştirici (heat exchanger) mevcuttur. Isı değiştiricinin buhar akışı otomatik bir vana ile kontrol edilmektedir. Bu vananın yakınında da gerektiğinde kullanılmak üzere bir yan bağlantı (bypass) hattı bulunmaktadır. Normal işletme koşullarında reaktörlerde açığa çıkan ısının bir kısmı buharlaşan siklohekzan tarafından alınmaktadır. Buharlaşan siklohekzan reaktörden çıkan atık gazların içine karışmaktadır. Reaktörden çıkan atık gazın (off-gas) içinde başlıca azot ve bir miktar da tepkimeye girmemiş oksijen bulunmaktadır.

Atık gazlar önce bir ısı değiştiriciden ve gaz yıkama kulesinden (scrubber) geçerek içindeki siklohekzanın tutulduğu bir soğurma (absorpsiyon) kulesine verilmektedir. Kule çıkışı ise bir otomatik kontrol vanası ile son yakma (flare) bacasına bağlıdır. Reaktörlerin atmosferi tanklardan gelen azot ile kontrol altında tutulmaktadır. Basıncı ise atık gaz hattındaki kontrol vanası ile denetlenmektedir. Bu kontrol vanası 11 kg/cm²’de açacak şekilde ayarlanmıştır. Atık gaz içinde oksijen aşırı arttığında veya azot tankındaki seviye çok düştüğünde alarm verecek bir uyarı (trip) sistemi konulmuştur. Bu uyarı sistemi gaz ile temizleme esnasında veya istendiğinde devre dışı bırakılabilmektedir.

Şekil 2a: Flixborough’daki siklohekzan yükseltgenme tesisinin basitleştirilmiş akım şeması¹

Şekil 2b: Flixborough’daki reaktörler (S25A) inşaat halindeyken²

Şekil2c: Flixborough’da reaktörlerin dizilişi ve geçici yan bağlantı hattı³

Kaza öncesi durum

Kazadan yaklaşık 2 ay önce 27 Mart 1974 akşamı fabrikadaki 5 nolu reaktörden siklohekzan kaçağı tespit edilmiştir. Reaktör dışı yumuşak çelik ve içi paslanmaz çelikten yapılmış iki katlı bir reaktördür. Çelik reaktörün dışında dikine bir yarık tespit edilmiş, iç kısımda da çatlak olduğu kanısı ile fabrika durdurularak inceleme başlatılmıştır. Ertesi gün sabah yapılan incelemede çatlağın yarığın yaklaşık 180 santimetreye ulaştığı gözlenmiştir. Bu durum çok ciddi olarak kabul edilip derhal 5 numaralı reaktörün sökülmesi, 4 ve 6 numaralı reaktörleri birbirine bağlayacak bir yan bağlantı (bypass) yapılması kararlaştırılmıştır. Reaktör üzerindeki yan bağlantı hattının bağlanacağı deliğin çapı yaklaşık 71,12 santimetre olmasına karşın o sırada fabrikada bulunabilen en büyük borunun çapı ancak 50,8 santimetredir. Esnek bağlantı için kullanılacak flanşlar ise farklı yükseklikte olduklarından yan bağlantı (bypass) hattı ancak 3 adet boru birbirine köşeli (dog-leg) bir biçimde kaynak yapılıp iki ucundan da körüklerle reaktörlere bağlanarak gerçekleştirilebilmiştir. Yan bağlantının şematik gösterimi Şekil 3’te verilmiştir^1,2.

Şekil 3: Reaktörler arasında (4 ve 6 nolu) yapılan yan bağlantı (bypass) hattı²

Bu köşeli bağlantı yapılırken detaylı bir hesaplama yapılmamış, sadece boru çapının akış için yeterli olup olmadığı ve basınca dayanıp dayanmayacağı göz önüne alınmıştır. Böyle bir köşeli dirseğin maruz kalacağı kuvvetler hiç göz önüne alınmamıştır. Borular reaktörlere şekilde görüldüğü gibi körüklerle bağlanmış ancak bu körüklerin böyle köşeli boruların neden olacağı yüklere dayanıp dayanmayacağı hesaplanmamıştır. Yan bağlantı boruları iskelelerle desteklenmiştir. Bu iskele hat yapılırken körüklerin korunması amacıyla düşünülmüş olup sürekli olarak hattı koruyacak özellikte değildir. Gerçi hat monte edildikten sonra fabrikada bir basınç testi yapılmış ancak bu test 9 kg/cm² basınçta gerçekleştirilmiştir (emniyet vanasının 11 kg/cm² basınca ayarlandığını hatırlayınız). Bundan başka basınç testi hidrolik değil pnömatik olarak gerçekleştirilmiştir. Hattın montajından sonra fabrika hemen devreye alınmış ve yan bağlantı hattında herhangi bir sorun çıkmamıştır. Ancak, yan bağlantı hattının montajından sonra fabrikadaki azot kullanımının arttığı daha sonra anlaşılmıştır.

29 Mayıs’ta reaktörlerden birindeki gözetleme penceresinin alt yalıtım vanasında bir kaçak tespit edilmesi üzerine fabrika yeniden durduruldu. 1 Haziran sabahı üretim yeniden başladığında herhangi bir anormallik yoktu, ancak reaktörler her zamanki işletme basıncı olan 8,8 kg/cm²’den daha yüksek bir basınç altında kaldı. 1 numaralı reaktör daha henüz 110°C sıcaklıkta iken 8,5 kg/cm² basınca ulaşmıştı. Daha sonra sıcaklık normal işletme koşullarına çıktığında basınç da 9,1-9,2 kg/cm^2’ye ulaşmıştı. Bu değer işletme koşullarının üstündeydi.

Reaktörlerin basınç kontrolü atık gazlar boşaltılarak yapılmaktaydı. Bu işlem esnasında fazla miktarda azot gazı kaybı olduğu bilinmekteydi. Yapılan incelemede reaktörlerde yükseltgenmeyi başlatacak miktarda azot gazı olmadığı tespit edildi. Azot gazı dışarıdan tankerlerle temin edildiğinden azot gazı ancak gece yarısından sonra gelecekti. Bu durumda atık gaz vanası açılarak basıncın düşürülmesi fikrinden vazgeçildi.

Patlama

1 Haziran günü öğleden sonra 4 ve 6 numaralı reaktörler arasına yapılan 20 inçlik yan bağlantı koptu ve siklohekzan kaçağı başladı. Kaçak kısa süre sonunda bir buhar bulutu şeklinde fabrika çevresine yayıldı. Saat 4.53’te çevrede yoğun bir buhar bulutu oluşmuştu ve büyük bir patlama oldu. Patlamayı takiben birçok yerde yangınlar çıktı. Sadece kaprolaktam fabrikasında değil, diğer fabrikalar ve tank çiftliğinde önemli hasarlar meydana geldi. Patlamadan sonraki yan bağlantı enkazı Şekil 4’te görülmektedir.

Şekil 4: Patlamadan sonra 4 ve 6 nolu reaktörler arasındaki yan bağlantı hattı enkazı

Patlamanın etkisi ile kontrol odasının camları patladı ve çatısı çöktü. Patlama ile 28 kişi öldü. Bunlardan 18 kişi kontrol odasındaydı.  Kontrol odasından hiç kimse sağ kurtulamadı.

Patlama ana binada da önemli hasara neden oldu. Ancak günlerden Cumartesi olduğu için ofislerde az kişi çalışmaktaydı. Eğer başka bir gün olsaydı ölü sayısı çok fazla olabilirdi. Patlama sonrası fabrika günlerce yandı. İtfaiye ve kurtarma ekipleri 10 gün çalıştı. Flanşında hafif bir kaçak olan büyük bir amonyak tankı da bu esnada sökülerek kaldırıldı.

Kaza neden oldu?

Kaza sonrası şirket ve mahkeme tarafından ön incelemeler yapıldı. En önemli inceleme ise Maden Araştırmalarında Güvenlik Kurumu (Safety in Mines Research Establisment, SMRE) tarafından yapıldı. Daha sonra birçok resmi kurum ve üniversite tarafından da kaza incelendi. DSM şirketinin danışmanı yan bağlantı hattının kopması ve kaçağın olası nedenleri üzerinde çeşitli olasılıklar üzerinde durmuştur^1,2.  Bu olasılıklar sırasıyla; 1) 20 inçlik yan bağlantı borusunun kopması, 2) yakınlardaki 8 inçlik boruda patlama ve 3) boru hattına su kaçağı olmasıdır. Ancak resmi kaza raporunda patlamanın yan bağlantı hattında olduğu konusunda herhangi bir kanıt gösterilememiş ve “yüksek basınç ve sıcaklık altındaki siklohekzan kaçağı nedeniyle oluşan ve büyük olasılıkla siklohekzan tesisinin 25 A bölgesindeki buhar bulutu patlaması” şeklinde ifade edilmiştir. Kaza raporunda en fazla ilk olasılık üzerinde durulmuş ve mahkeme de bu yönde karar almıştır. Son yapılan çalışmalar bu olasılığı doğrulamıştır^2,4.

Patlamanın etkisi ile kontrol odasının camları patladı ve çatısı çöktü. Patlama ile 28 kişi öldü. Bunlardan 18 kişi kontrol odasındaydı.  Kontrol odasından hiç kimse sağ kurtulamadı.

Flixborough kazası incelemesinin başka bir boyutu da patlamanın kendisidir. Kaza raporunda patlama üzerinde de detaylı olarak görüş belirtilmiştir. Fabrikada 5 reaktör ve sonrasında 120 ton siklohekzan bulunmaktaydı. Patlamadan sonra sistemde kalan siklohekzan 80 ton olarak ölçülmüştür. O halde patlama ile ilgili siklohekzan 40 ton olmalıydı. Bu siklohekzanın 30 ton kadarının patlamadan önce sızdığı tahmin edilmektedir. Siklohekzanın hava ile alt ve üst patlama sınırlar (LEL ve UEL) sırasıyla yüzde 1,2 ve 8’dir. Alt patlama sınırı göz önüne alındığında (yüzde 1,2) ise 30 ton siklohekzan buharının yaklaşık 400 bin m^3’lük bir buhar bulutu oluşturduğu anlaşılabilir.

Flixborough Kazasından Çıkarılan Dersler

Flixborough kazasından çok önemli dersler çıkarılmıştır. Bunların önemli bir kısmı ayrıca mahkeme kararında da altı çizilerek belirtilmiştir. Bu tür tehlikeli tesislerin kamu yönetimi ve halk tarafından denetiminin önemi çıkarılan derslerin başında gelmektedir. Aşağıda kazadan çıkarılan dersler toplu olarak verilmiştir^1,5.

 Kaynaklar:

• Frank P.Lees(1996) “ Loss Prevention in the Process Industries” Volume 3, Second Ed., Butterworth-Heinemann, , pp 109–128, (2004)
• E.S. Venart(2007), “Flixborough: A final footnote” Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol 20, pp 621–643
• Trevor A. Kletz(2006), “Accident investigation: Keep asking “Why?”, Journal of Hazardous Materials, Vol 130 , pp 69–75.
• E.S. Venart(2004), “Flixborough: The Explosıon and Its Aftermath”, Process Safety and Environmental Protection, 82(B2): pp 105–127.
• J.Parker(1975), “The Flixborough Disaster. Report of the Court of Inquiry “ London.
  

Not: Bu yazı Önlem Dergisi’nin Temmuz – Ağustos 2008 tarihli 4. sayısından alınmıştır.