フィリップス社ヒューストン石油化学工場爆発事故（フィリップスしゃヒューストンせきゆかがくこうじょうばくはつじこ）は、1989年10月23日にアメリカ合衆国テキサス州パサデナにあったフィリップス社（Phillips Petroleum Company）のヒューストン石油化学工場（Houston Chemical Complex）で発生した大規模な爆発・火災事故である平井純「米国フィリップス社の事故とOSHAの対応」『安全工学』第30巻第2号、1991年、122–127頁。doi:10.18943/safety.30.2_122。 J-STAGE本文U.S. Department of Labor, Occupational Safety and Health Administration, The Phillips 66 Company Houston Chemical Complex Explosion and Fire: Implications for Safety and Health in the Petrochemical Industry — A Report to the President, April 1990. 公開コピー。
事故は高密度ポリエチレン製造設備の反応器で保守作業を行っていた際、反応器内部のイソブタン、エチレン、ヘキセン、水素を含む大量の可燃性物質が開放されたバルブを通じて大気中へ放出され、形成された大規模な可燃性蒸気雲が着火したことによって発生した。最初の爆発の規模はTNT約2.4トン相当と推定され、その後もイソブタン貯槽などで複数の爆発と火災が発生した。
事故によって23人が死亡した。負傷者数は資料によって異なり、アメリカ合衆国労働省の労働安全衛生局（OSHA）は「130人を超える」としている一方、日本の安全工学資料および後年のInstitution of Chemical Engineers（IChemE）の事例研究では314人としているInstitution of Chemical Engineers, Safety and Loss Prevention Special Interest Group, Pasadena Incident Summary (23-Oct-89): Reactor Inventory Release Via Settling Leg, Lessons Learned Database, Rev.1, 31 July 2023. 公開PDF。物的損害は約7億5,000万ドルと推定された。
OSHAの調査では、直接的な事故原因となったバルブの状態だけでなく、設備の隔離方法、ロックアウト・タグアウト、プロセス危険性解析、請負業者を含む作業許可制度、可燃性ガス検知設備、施設配置、消防用水設備などにも重大な問題があったとされた。事故は、すでに進められていたアメリカ合衆国のプロセス安全管理（Process Safety Management、PSM）制度の整備、とりわけ石油化学工場における請負労働者の安全管理をめぐる議論にも影響を与えたOccupational Safety and Health Administration, “Process Safety Management of Highly Hazardous Chemicals, Notice of John Gray Institute Report on Contractors, and Request for Comments”, Federal Register, Vol.56, p.48133, September 24, 1991. OSHA公式ページOccupational Safety and Health Administration, “Process Safety Management of Highly Hazardous Chemicals; Explosives and Blasting Agents”, Federal Register, Vol.57, pp.6356–6417, February 24, 1992. OSHA公式ページ。
背景
ヒューストン石油化学工場 事故現場となったヒューストン石油化学工場は、テキサス州パサデナのヒューストン船舶水路付近に位置するフィリップス社の大規模石油化学コンビナートであった。日本の『安全工学』誌では「フィリップス社のヒューストン石油化学工場」と呼ばれている。
高密度ポリエチレンの生産は1956年に開始された。事故直前の2つのポリエチレン設備の生産能力は年間約15億ポンド（約68万トン）で、当時のアメリカ合衆国における高密度ポリエチレン供給能力の約15–20パーセントに相当した。日本の安全工学資料では、工場全体の主要製品として年間約68万トンの高密度ポリエチレン、約23万トンのポリプロピレン、約8万トンのKレジンなどが挙げられている。
事故当時、工場にはフィリップス社従業員約900人がおり、これに加えて主として保守作業や新設備建設に従事する約600人の請負会社従業員が勤務していた。OSHAによれば事故が発生した第1勤務時間帯には約1,150人が勤務していた。
高密度ポリエチレン製造設備 事故が発生したのは高密度ポリエチレンを生産するPlant Vの第6反応器であった。
この設備では、イソブタン中に溶解したエチレンを高温・高圧下で反応させ、生成したポリエチレン粒子を反応器下部に取り付けられた「settling leg」（セトリングレッグ、沈降脚）に集めて次工程へ送り出していた。各反応器には6本のsettling legが設置され、それぞれの上部には反応器本体からlegを隔離するDEMCO社製の空気圧作動式ボールバルブが設けられていた。
通常運転中、このバルブは開いており、ポリエチレン粒子がsettling legへ落下する。ところがポリエチレンによってsettling legが詰まることがあり、その場合には対象となるlegのDEMCOバルブを閉じて反応器から切り離し、配管の一部を分解して詰まりを除去する必要があった。
この保守作業中も反応器そのものは運転を継続しており、DEMCOバルブが開けば高圧下の反応器内容物が分解された配管から直接大気中へ噴出する状態にあった。
同年8月の事故 ヒューストン石油化学工場では大事故の約2か月前にあたる1989年8月24日にも、請負業者の保守作業に関連する爆発・火災事故が発生していたOccupational Safety and Health Administration, Accident Summary No.14412233, “Employee Killed in Explosion Due to Chemical Release”, Event Date August 24, 1989. OSHA記録。
この事故では、約50フィート離れた場所で一方の請負作業員が火気作業、別の作業員が非火気作業を行っていたところ、off-gas scrubberのドレン配管が外れ、可燃性液体およびガスが火気作業区域へ流入してフラッシュ火災と爆発を起こした。OSHAの事故記録によれば、ドレンバルブおよび配管はロックアウトもタグアウトもされていなかった。この事故では1人が死亡し、4人が入院した。
事故 保守作業 事故前日の1989年10月22日、保守請負会社Fish Engineering and Constructionの作業員は、第6反応器にある6本のsettling legのうち3本について詰まりを除去する作業を開始した。
証言によれば、フィリップス社の運転員は作業対象となる3本のlegを保守作業用に準備し、DEMCOバルブを閉鎖するとともに、そのバルブを作動させる空気ホースを取り外した状態で請負作業員へ引き渡したとされる。最初のNo.1 legは問題なく分解され、詰まりが除去された。
翌10月23日午前8時ごろから、2本目となるNo.4 legの作業が始まった。作業員は配管を部分的に分解し、ポリエチレンの塊を一部取り除いたが、DEMCOバルブの約12–18インチ下方の配管内には詰まりの一部が残った。
正午に作業員はいったん昼食のため現場を離れ、午後に作業を再開した。その後Fish Engineeringの作業員1人が、フィリップス社の運転員に助力を求めるため反応器制御室へ向かったと証言されている。その直後、分解中のsettling legから大量の可燃性物質が噴出した。OSHAは、少なくとも5人が実際にこの蒸気の放出を目撃したとしている。
可燃性物質の放出 事故後のOSHA調査では、第6反応器とNo.4 settling legを隔離するDEMCOバルブが開いた状態であったことが確認された。
反応器は高圧で運転されていたため、内容物のおよそ99パーセントにあたる約85,200ポンド（約38.6トン）の可燃性物質が数秒間で大気中へ放出されたとOSHAは推定している。放出物は主としてイソブタン、エチレン、ヘキセン、水素からなる混合物であった。
放出された物質は急速に気化・拡散し、設備内を風下方向へ移動する巨大な非拘束型可燃性蒸気雲を形成した。
最初の爆発 ガス放出から約90秒ないし2分後、蒸気雲は何らかの着火源に接触して爆発した。
OSHAは最初の爆発をTNT約2.4トン相当と推定した。爆発による破片は最大約6マイル（約9.7キロメートル）離れた地点でも発見され、ポリエチレン製造設備約16エーカーが完全に破壊された。
米国環境保護庁（EPA）のChemical Safety Auditでは、ライス大学の地震計が爆発をマグニチュード3.8相当として記録したとされているU.S. Environmental Protection Agency, Region 6, Chemical Safety Audit: Phillips 66 Corporation, Houston Chemical Complex, Pasadena, Texas, November 6–7, 1989, Final Report, 1990. EPA公開資料（監査報告収録）。一方、OSHA発表を報じた当時の業界誌などには3.5相当との数字もあり、資料間で差がある“OSHA Proposes Big Fine After Houston Blast”, Oil & Gas Journal, April 30, 1990. 記事。
二次爆発と火災 最初の爆発から約10–15分後、イソブタンを貯蔵していた約20,000ガロン（約75立方メートル）の貯槽2基が爆発した。
さらに最初の爆発から約25–45分後には別のポリエチレン設備の反応器が重大な損傷を起こし、追加の爆発が発生した。OSHA報告書には、約2時間の間に10回の爆発音を聞いたとする目撃証言も収録されている。
こうして最初の蒸気雲爆発によって周辺配管や容器が破壊され、そこからさらに可燃物が放出される連鎖的な火災・爆発へ発展した。
人的・物的被害 死傷者 事故による死者は23人であった。OSHAによれば22人の遺体が工場内から収容され、23人目は搬送先の病院で死亡した。
現場で死亡した者は全員、最初のガス放出地点から250フィート（約76メートル）以内におり、このうち15人は150フィート（約46メートル）以内にいた。
EPAの監査報告書では、死者のうち19人がフィリップス社の従業員、4人が請負会社の従業員としている。
負傷者については資料間で数字が一致していない。OSHAは「130人を超える」としている。一方、平井純の『安全工学』掲載論文は314人、2023年のIChemEの事故要約も314人としている。英国のHealth and Safety Executive（HSE）は130–300人としているHealth and Safety Executive, “Phillips 66, Pasadena, USA. 23rd October 1989”, COMAH Major Accident Case Studies. HSE事例。
EPAのChemical Safety Auditでは、地域の病院で治療を受けた者を124人とし、そのうち5人はヒューストン船舶水路北側の住民であったとしている。この数字は事故による負傷者全体ではなく、地域の病院で治療された者についての集計である。
施設被害 OSHAは、事故による物的損害を約7億5,000万ドルと推定している。平井も同額を記載している。
Plant IVおよびPlant Vのポリエチレン製造設備は大きく破壊され、約16エーカーにわたるポリエチレン製造施設が壊滅した。周辺建物や設備も爆風、飛散物、火災によって被害を受けた。
事故当時のChemical & Engineering Newsは損害額を約10億ドルとする初期推定を報じておりWil Lepkowski, “PHILLIPS EXPLOSION: OSHA to tighten plant safety rules”, Chemical & Engineering News, Vol.67, No.46, November 13, 1989, pp.4–5. doi:10.1021/cen-v067n046.p004.、事故直後の推定値には幅があった。
消防・救助活動 消防用水の喪失 工場には消防専用の独立した給水設備がなく、消防用水は化学プロセス用冷却水などと同一の系統から供給されていた。
最初の爆発によって地上配管や消火栓が破壊され、消防用水の圧力が大幅に低下した。また通常の電動消防ポンプへ電力を供給していたケーブルも爆発と火災によって損傷し、ポンプは使用不能となった。
非常用として3台のディーゼル駆動ポンプがあったが、1台は保守作業のため使用停止中であり、別の1台は消火活動中に燃料切れを起こして停止した。
このため消防隊は、工場内の沈殿池、冷却塔、水処理施設の水や、近隣工場の給水設備など離れた水源から長距離のホースを敷設して消火用水を確保した。
CIMAと周辺消防機関 初期対応はフィリップス社の自衛消防隊が行い、その後、地域の消防、警察、救急隊およびChannel Industries Mutual Aid（CIMA）が応援したUnited States Fire Administration, Phillips Petroleum Chemical Plant Explosion and Fire, Pasadena, Texas, Technical Report Series, USFA-TR-035, Federal Emergency Management Agency, 1990. 公開PDF。
CIMAはヒューストン周辺の石油化学会社、自治体消防、アメリカ沿岸警備隊、郡保安官事務所など約106組織からなる相互応援組織で、消防、救助、救急要員や機材を事故現場へ派遣した。米国消防局（USFA）は事故後の報告書で、CIMAの事前計画と相互応援体制は効果的に機能したと評価している。
火災は約10時間後までにおおむね制圧された。
避難と救助 最初のガス放出から爆発までの時間は約2分以下と短く、計画された避難経路を十分利用する時間はなかった。
爆発後は高熱と設備崩壊の危険があったため、本格的な捜索・救助活動を開始できたのは翌10月24日の明け方以降であった。
アメリカ沿岸警備隊およびヒューストン消防局の消防艇は、管理棟付近に取り残され、陸路では爆発区域を通過しなければ避難できなかった100人以上をヒューストン船舶水路の対岸へ移送した。
事故後、連邦航空局は現場周辺の航空交通を制限し、アメリカ沿岸警備隊は一時的にヒューストン船舶水路を閉鎖した。
環境および周辺地域への影響 爆発とその後の火災により、ポリエチレン設備内にあった大量の化学物質が失われた。EPAのChemical Safety Auditに記載されたフィリップス社の推定では、エチレン約80,000ポンド、イソブタン約550,000ポンド、ヘキセン約4,500ポンド、プロパン約15,000ポンド、塩素約2,300ポンド、クロム約60ポンド、および量不明のアスベストが事故によって失われた。
この値は、最初の第6反応器から数秒間に放出された約85,200ポンドというOSHAの推定とは対象範囲が異なる。OSHAの85,200ポンドは最初の反応器内容物の放出量であり、EPAの数字はその後の火災や設備破損を含む事故全体に関連した物質損失の推定である。
事故では塩素ボンベも火災に巻き込まれ、約2,300ポンドの塩素が放出されたと推定されたが、EPAは観察可能な影響は確認されなかったとしている。
事故後には大気中の炭化水素、トルエン、キシレン、アスベストなどについて測定が行われた。OSHAによれば、トルエンおよびキシレンはバックグラウンド濃度に対する有意な増加を示さず、空気中アスベスト濃度もOSHAの許容曝露限界を超えなかった。EPAの調査でも採取された試料からアスベスト繊維や放射性セシウム137は検出されず、施設内で使用されていた密度測定用の密封放射線源についても放射性物質の放出は確認されなかった。
一方、消火水と破損した冷却塔からの水は工場内の雨水貯留池へ流入し、排水中のクロム濃度が一時、National Pollutant Discharge Elimination System（NPDES）の許可値を超えた。EPAによれば工場内の池では1–22 ppmのクロムが測定され、汚染水の流出を防ぐため排水口が閉鎖された。OSHAによれば10月29日朝までに排水はNPDES許可条件に適合する状態へ戻った。
OSHAは事故から約1週間後の段階で、事故の主要な影響は周辺住民や一般環境よりも工場とそこで働いていた労働者に集中していたと評価した。
調査 OSHAの調査 OSHAのヒューストン地域事務所の職員は、最初の爆発から約1時間以内に現場へ到着した。
OSHAは安全技術者、化学・構造技術者、産業衛生専門家などからなる調査チームを編成し、事故原因、労働安全衛生法違反の有無、再発防止策について約5か月にわたる調査を行った。
調査では46人から証言を聴取し、この中には最初のガス放出地点に居合わせながら生存した4人も含まれていた。また数千ページに及ぶプロセス図、配管・計装図、保守記録、作業手順書、教育資料、安全管理資料などが検討され、爆発現場の設備や破片についても実験・分析が行われた。
事故翌日の10月24日には、Oil, Chemical and Atomic Workers Union（OCAW）の現地組合が証拠保全のため裁判所から一時差止命令を取得した。OSHAとフィリップス社も設備・証拠の保存について合意し、事故設備の状態を維持しながら調査が進められた。
EPAのChemical Safety Audit EPA Region 6は1989年11月6日から7日にかけて、事故現場でChemical Safety Auditを実施した。
監査チームにはEPAのほかOSHA、Texas Department of Health、Texas Air Control Board、地域緊急計画委員会などの関係者が参加した。
この監査は事故そのものの直接原因を究明するOSHA調査とは性格が異なり、施設の化学事故防止、緊急事態への準備、地域社会への警報、避難、化学物質放出の監視などを評価することを主目的としていた。
職場と労働者への被害が事故の中心であったことから、連邦政府における事故原因調査ではOSHAが主導的役割を担った。
原因 DEMCOバルブの開放 OSHAは事故の直接的原因を、Plant V第6反応器と分解中のsettling legの間にあるDEMCOバルブが開き、高圧の可燃性プロセス物質が放出されたこととした。
事故後に回収されたバルブのアクチュエータ機構を物理的に調査し、さらに連邦捜査局（FBI）の研究所で試験した結果、DEMCOバルブはガス放出時に開いていたことが確認された。
またバルブを開閉する空気圧アクチュエータの空気ホースは、事故時に逆向きに接続されていたことが試験によって確認された。この状態では、操作スイッチが「閉」の位置であっても空気圧によって実際のバルブを開くことが可能であった。
開側と閉側の空気ホース接続部が同一形状で、相互に入れ替えて接続できる設計だったことも問題とされた。
ただし、事故によって空気配管などが大きく損傷したこともあり、誰が、いつ、どのような経緯で空気ホースを逆接続したのかまで確定されたわけではない。平井は、生存者の証言と実設備による試験などから事故時の状態が再構成されたと説明している。
不十分な設備隔離 フィリップス社の企業レベルの安全手順および当時の一般的な業界慣行では、可燃性炭化水素を扱う配管を開放して作業する場合、二重バルブによる隔離またはブラインドフランジの挿入などによって二重の防護を行うことが求められていたとOSHAは指摘した。
しかしヒューストン石油化学工場ではsettling legの保守について独自の作業手順を使用し、単一のDEMCOバルブのみを反応器との隔離に用いていた。
さらに事故時には、DEMCOバルブのアクチュエータに適切なロックアウト装置が取り付けられておらず、誤操作または意図的操作によってバルブを開放することを確実に防止できなかった。
OSHAの実地試験では、このDEMCOバルブは閉位置だけでなく開位置でも物理的にロックできる構造であり、ロックされた状態そのものだけではバルブが安全な閉位置にあることを保証できない問題も確認された。
着火源 OSHAは、可燃性蒸気雲を実際に着火させた装置を特定できなかった。
可能性のある着火源として、小型ディーゼルクレーン、稼働中のフォークリフト、裸火を用いる触媒再生装置、溶接・切断作業、ポリエチレン設備付近に駐車していた11台の車両、制御室および後処理建屋にある一般電気設備などが挙げられた。
このうちディーゼルクレーンは事故時には運転されていなかったとされる。OSHAは最終的に具体的な着火源を断定しなかった。
OSHAが指摘した安全管理上の問題 OSHAは事故調査結果をまとめ、フィリップス社のポリエチレン設備および安全管理について、事故原因または被害拡大に関連する8つの主要な問題を指摘した。
プロセス危険性解析の不足 — 設備故障、運転逸脱、ヒューマンエラーなどによって発生し得る危険を体系的に特定・低減するためのプロセス・ハザード・アナリシス（PHA）または同等の手法がポリエチレン設備に十分適用されていなかった。 設備隔離とロックアウト・タグアウトの不備 — 通常の炭化水素配管開放作業で使用される安全手順がsettling legの保守には適用されず、DEMCOバルブの冗長化、適切なロックアウト・タグアウト、アクチュエータと空気ホースの設計などが不十分だった。 作業許可制度の不十分な運用 — フィリップス社従業員および請負会社従業員の双方について、保守作業中に適切な安全措置が取られていることを確認する効果的な安全作業許可制度が十分に実施されていなかった。 固定式可燃性ガス検知・警報設備の欠如 — 反応器設備およびその周辺に、炭化水素濃度を常時監視して漏洩を早期に警報する固定式の可燃性ガス検知設備がなかった。 着火源の管理不足 — 大量の炭化水素を扱う設備の近傍や風下に潜在的な着火源があり、可燃性ガス測定を行わずに着火源となり得る設備が高危険区域へ持ち込まれる場合もあった。 建物とプロセス設備の配置 — 人員や重要な制御設備を収容する建物が、一般的な工学的安全原則に従った距離をプロセス設備から確保しておらず、十分な耐火・耐爆性能も備えていなかった。 換気設備 — 炭化水素を扱う設備の近傍または風下に位置する建物の換気取入口が、化学物質漏洩時に可燃性ガスを建物内部へ吸い込まないように設計・配置されていなかった。 消防設備の維持管理 — 非常用消防ポンプの1台が使用停止中であり、別の1台が十分に給油されていなかった。また通常消防ポンプへの電力ケーブルが地下化されず、爆発・火災の影響を受けやすい場所に設置されていた。
OSHAは、消防専用水系統の欠如や施設配置の問題については最初のガス放出そのものを引き起こした「直接原因」ではないものの、その後の火災の強度・継続時間や人的被害の規模を拡大した要因とした。
特に制御室は反応器から十分に離れておらず、最初の爆発によって破壊された。この配置は非常停止操作を行う能力も低下させたとOSHAは指摘している。
フィリップス社の見解 フィリップス社も事故後に独自の事故調査を行った。
同社の調査でも、Plant V第6反応器のsettling legにある開放された8インチDEMCOボールバルブを通じ、大量の炭化水素が放出されたことが事故の起点であるとの点ではOSHAと一致した“Phillips Homes in on Pasadena Blast Cause”, Oil & Gas Journal, 28 May 1990. 記事。
一方、フィリップス社は、工場の設備設計や既定の安全手順そのものに根本的欠陥があったというOSHAの評価には異議を唱えた。同社は、事故以前にDEMCOバルブが閉じられ、空気ホースも手順どおり取り外されていたとの従業員証言を示し、事故は確立された通常の作業手順からの逸脱によって生じたとの立場を取った。
フィリップス社は、同基本設計を採用した多数の反応器が長期間事故なく運転されてきたことなどを挙げ、安全設備やプロセス設計そのものが不適切であったとの評価にも反論した。
またOSHAが後述する多数の違反を「willful（故意）」と分類したことについても、フィリップス社は強く争った。
行政処分 OSHAの違反指摘 OSHAは約5か月間の調査を経て、1990年4月19日にフィリップス社および保守請負会社Fish Engineering and Constructionに対する違反通知と罰金案を発表したOccupational Safety and Health Administration, “Investigation conducted by OSHA at the Houston Chemical Complex”, Letter dated February 12, 1991. OSHA公式ページ。
フィリップス社については、OSH Actの一般義務条項などに基づく566件のwillful violation（故意の違反）と9件のserious violation（重大な違反）が指摘され、合計5,666,200ドルの罰金が提案された。
Fish Engineeringについては181件のwillful violation、12件のserious violationなどが指摘され、合計729,600ドルの罰金が提案された。
OSHAの566件という違反数は、単に566種類の異なる安全問題を意味するものではなく、一般義務条項に関する特定の危険について曝露された従業員ごとに違反を数える方法などを用いた結果であった。フィリップス社はこの算定方法および「willful」とする評価の双方を争った。
OSHAとの和解 フィリップス社はOSHAの違反通知と罰金案に異議を申し立て、Occupational Safety and Health Review Commissionで争う手続きを開始した。
1991年8月22日、フィリップス社とOSHAは和解契約を締結したOccupational Safety and Health Administration, Phillips 66 Company — Stipulation and Settlement Agreement, OSHRC Docket No.90-1549, August 22, 1991. OSHA公開ページ。