印度博帕爾甲基異氰酸酯泄漏事故回顧分析
印度博帕爾甲基異氰酸酯泄漏事故
1984年12月3日，位于印度博帕爾市的美國(guó)聯(lián)合碳化物公司農(nóng)藥廠發(fā)生甲基異氰酸酯(Methyl Isocyanate，簡(jiǎn)稱MIC)毒氣泄漏事故。據(jù)國(guó)際聚氨酯協(xié)會(huì)異氰酸酯分會(huì)提供的數(shù)據(jù)，該起事故共造成6495人死亡、12.5萬(wàn)人中毒、5萬(wàn)人終身受害。這是一起發(fā)生在石油和化工行業(yè)的典型事故，在全世界范圍引起長(zhǎng)期關(guān)注，影響重大。
什么是甲基異氰酸酯？
MIC
•名稱：甲基異氰酸酯，又稱為異氰酸甲酯，簡(jiǎn)稱MIC(methyl isocyanate)。
•分子式：CH3NCO，分子量57.06。
•物理性質(zhì)：沸點(diǎn)39.1℃，蒸氣密度1.42，蒸氣壓46.39kPa(348mmHg 20℃)。
•化學(xué)性質(zhì)：容易與包含有活潑氫原子的化合物，如胺、水、醇、酸發(fā)生反應(yīng)。與水反應(yīng)生成甲胺、二氧化碳;在過(guò)量水存在時(shí),甲胺再與MIC反應(yīng)生成1,3-二甲基脲,在過(guò)量MIC時(shí)則形成1,3,5-三甲基縮二脲。這二個(gè)反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。遇堿分解。
•燃爆特性：閃點(diǎn)<-15℃(閉杯)，爆炸極限5.3%～26%，自燃點(diǎn)534℃。
•毒理學(xué)性質(zhì)：本品屬劇毒化學(xué)品。美國(guó)職業(yè)安全健康局(OSHA)規(guī)定的8h允許暴露極限濃度是0.047mg/m3。
1事故背景
事故工廠隸屬于聯(lián)合碳化公司(Union Carbide Corporation)在印度的一家合資公司，即聯(lián)合碳化印度有限公司，聯(lián)合碳化占該公司50.9%的股份。
事故工廠始建于1969年，從1980年起生產(chǎn)殺蟲(chóng)劑西維因(SEVIN)。
投產(chǎn)初期由聯(lián)合碳化總部委派了一名有良好安全意識(shí)和操作經(jīng)驗(yàn)的雇員擔(dān)任廠長(zhǎng)，并且實(shí)現(xiàn)了50萬(wàn)人工時(shí)無(wú)誤工事故的優(yōu)良安全紀(jì)錄。
由于政治等各種原因，1980年公司決定由一名印度本地員工接替廠長(zhǎng)職務(wù)。新廠長(zhǎng)有很好的財(cái)務(wù)背景，但是對(duì)于安全和生產(chǎn)知之甚少。從1982年起，由于干旱等原因，印度國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)于該工廠的產(chǎn)品需求減少，1983年工廠的銷售額下降了23%。在本次事故發(fā)生之前，由于市場(chǎng)需求疲軟，工廠停產(chǎn)了6個(gè)月。期間，工廠管理層采取了一系列措施來(lái)節(jié)約成本，諸如：
(1)縮短員工的培訓(xùn)時(shí)間。最初的人事政策，要求聘請(qǐng)受過(guò)高等教育并獲得學(xué)位者擔(dān)任操作員，并為他們提供長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月的脫產(chǎn)培訓(xùn)。為了節(jié)約成本，工廠放棄了這一政策，將操作人員的培訓(xùn)時(shí)間由6個(gè)月減少至15天。
(2)減少員工數(shù)量。原本每個(gè)班組有1名班組主管、3名領(lǐng)班、12名操作工和2名維修工，后來(lái)減至1名領(lǐng)班和6名操作工，不再設(shè)班組主管。
(3)盡量聘請(qǐng)廉價(jià)的承包商(盡管他們?nèi)狈?jīng)驗(yàn))和采用便宜的建造材料。
(4)減少對(duì)工藝設(shè)備的維護(hù)與維修(包括對(duì)關(guān)鍵安全設(shè)施的維護(hù))。
(5)停用冷凍系統(tǒng)。發(fā)生事故的MIC儲(chǔ)罐本來(lái)有一套冷凍系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)意圖是使MIC的儲(chǔ)存溫度保持在0℃左右;為了節(jié)約成本，工廠停用了該冷凍系統(tǒng)。
2事故經(jīng)過(guò)
如下頁(yè)圖所示，在事故發(fā)生的當(dāng)天下午，維修人員嘗試清洗工藝管道上的過(guò)濾器。在用水反向沖洗過(guò)濾器之前，正常的作業(yè)程序要求關(guān)閉工藝管道上的閥門，并在“隔離法蘭”處安裝盲板。在開(kāi)始這些工作之前，維修人員需要申請(qǐng)并獲得作業(yè)許可證。
然后，一系列問(wèn)題出現(xiàn)了
1
作業(yè)前，維修人員沒(méi)有申請(qǐng)作業(yè)許可證;
2
沒(méi)有安裝盲板以實(shí)現(xiàn)隔離;
3
由于腐蝕，儲(chǔ)罐進(jìn)料管上的閥門發(fā)生內(nèi)部泄漏;
4
作業(yè)過(guò)程中，沖洗水經(jīng)過(guò)該閥門進(jìn)入了MIC儲(chǔ)罐;
5
放熱反應(yīng)，儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度和壓力升高;
6
相關(guān)的溫度和壓力儀表未正常工作，控制室內(nèi)的操作人員沒(méi)有及時(shí)覺(jué)察到儲(chǔ)罐工況的異常變化;
7
事故前，儲(chǔ)罐內(nèi)MIC的實(shí)際溫度約為15～20℃(環(huán)境溫度);
8
蒸氣量超過(guò)洗滌器洗滌能力200倍;
9
火炬系統(tǒng)正處于維修當(dāng)中，沒(méi)有燃燒。
10
12月3日凌晨00時(shí)15分，儲(chǔ)罐內(nèi)壓力迅速升高，有人在工藝區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了泄漏出的MIC。于是，一名操作人員前往現(xiàn)場(chǎng)查看，他聽(tīng)到儲(chǔ)罐內(nèi)發(fā)出隆隆聲，并感受到來(lái)自儲(chǔ)罐的輻射熱，他立即嘗試啟動(dòng)洗滌器，但沒(méi)有成功。
11
凌晨00時(shí)45分，儲(chǔ)罐超壓、安全閥起跳，隨即大量MIC泄漏到周圍環(huán)境中。在2h內(nèi)，約25t MIC進(jìn)入大氣中，工廠下風(fēng)向8km內(nèi)的區(qū)域都暴露在泄漏的化學(xué)品中，短時(shí)間內(nèi)造成周圍居民大量傷亡。事故發(fā)生后，應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)沒(méi)有有效運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)蒯t(yī)院不知道泄漏的是什么氣體，對(duì)泄漏氣體可能造成的后果及急救措施也毫不了解。
3事故原因分析
1.工廠位置不合適
工廠建造在城市近郊，離火車站只有1km，距工廠3km范圍內(nèi)有兩家醫(yī)院。
2.未按本質(zhì)安全的原則進(jìn)行工廠設(shè)計(jì)
根據(jù)“本質(zhì)安全”的原則，宜盡量采用無(wú)毒或毒性小的化學(xué)品替代毒性大的化學(xué)品，MIC是該工廠生產(chǎn)工藝過(guò)程中的中間產(chǎn)物，在工廠設(shè)計(jì)階段，可以考慮其他工藝路線以避免產(chǎn)生如此毒性的中間產(chǎn)物;當(dāng)時(shí)，已有兩家類似的工廠采用了其他替代的工藝路線，從而成功地避免了在工藝生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生MIC。
3.未按本質(zhì)安全的原則進(jìn)行工廠操作
按照“本質(zhì)安全”的原則，在滿足工藝基本要求的前提下，應(yīng)該盡量減少工藝系統(tǒng)內(nèi)危險(xiǎn)化學(xué)品的存儲(chǔ)量。事故工廠有三個(gè)MIC儲(chǔ)罐，每個(gè)儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存量約為57m3，有專家質(zhì)疑儲(chǔ)存如此大量危險(xiǎn)物料的必要性。
按照操作要求，事故儲(chǔ)罐中MIC液位不得超過(guò)60%(在美國(guó)西弗吉尼亞類似的工廠要求不超過(guò)50%)，在事故發(fā)生時(shí)，實(shí)際液位是87%。
此外，工藝要求對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)的MIC進(jìn)行冷凍儲(chǔ)存，聯(lián)合碳化的操作手冊(cè)也規(guī)定，當(dāng)溫度超過(guò)11℃時(shí)，就應(yīng)該報(bào)警;而在博帕爾工廠，停掉了冷凍系統(tǒng)之后，報(bào)警溫度被設(shè)定在20℃，實(shí)際的操作溫度基本上在15℃左右。
4.安全設(shè)施失效
按照原來(lái)的設(shè)計(jì)意圖，當(dāng)發(fā)生較小泄漏時(shí)，泄漏的氣體先經(jīng)過(guò)洗滌器吸收，少量未被洗滌吸收的氣體進(jìn)入火炬，在進(jìn)入大氣之前被焚燒掉。洗滌器能夠處理溫度為35℃、流量為90kg/h的MIC蒸氣，在事故發(fā)生時(shí)，MIC的排放量大約是設(shè)計(jì)處理流量的200倍;而且火炬正處于維修狀況，與工藝系統(tǒng)分開(kāi)了。另一項(xiàng)安全設(shè)施是噴淋水系統(tǒng)，在3日凌晨1時(shí)，操作人員啟動(dòng)了噴淋水，但是最高只能噴到離地面15m處，而泄漏的MIC蒸氣達(dá)到了離地面50m的高度。
5.應(yīng)急反應(yīng)低效率
在該工廠，少量的泄漏早已司空見(jiàn)慣，而且儲(chǔ)罐上的壓力計(jì)早先已經(jīng)出現(xiàn)故障，操作人員不再相信它們的結(jié)果。事故發(fā)生之初，工廠操作人員忽視了所發(fā)生的泄漏，在發(fā)現(xiàn)泄漏2h后才拉響警報(bào)。MIC的泄漏持續(xù)了約45～60min，在這期間，居住在工廠周圍的許多人，因?yàn)檠劬秃韲凳艿酱碳乃瘔?mèng)中驚醒，并很快喪失了生命。
6.管理層缺乏安全意識(shí)
工廠的管理層為了節(jié)約成本，不惜以犧牲安全為代價(jià)，這是導(dǎo)致一系列不安全條件和不安全行為的重要原因。
4事故啟示
需要對(duì)危害較大的工藝系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的工藝危害分析。辨別工藝系統(tǒng)可能出現(xiàn)的偏離正常工況的情形，找出相關(guān)的原因與后果，并提出消除或控制危害的改進(jìn)措施，從而提高系統(tǒng)的安全性能。
建立和切實(shí)執(zhí)行工藝系統(tǒng)的變更管理制度，嚴(yán)肅對(duì)待工藝系統(tǒng)和操作/維修程序的變更。工藝系統(tǒng)的重要安全設(shè)施(如本案例中的冷凍系統(tǒng)和火炬)之所以存在，都是為了實(shí)現(xiàn)一定的工藝意圖，不能隨意取消或繞過(guò)它們;如果確實(shí)需要這樣做，應(yīng)事先按照變更管理程序的要求，對(duì)新的做法進(jìn)行必要的危害分析，并依據(jù)分析結(jié)果落實(shí)必要的安全措施。
加強(qiáng)對(duì)操作人員和維修人員(包括承包商)的培訓(xùn)和管理。幫助員工和承包商一了解工藝系統(tǒng)中存在的危害、相關(guān)的控制措施以及工廠的各項(xiàng)安全管理制度(如作業(yè)許可證制度)。
加強(qiáng)對(duì)事故和未遂事故的根源分析。在本次災(zāi)難性事故發(fā)生之前，博帕爾工廠就發(fā)生過(guò)多次小規(guī)模的MIC泄漏事故，工人們都有過(guò)眼睛不適的經(jīng)歷(MIC損傷眼睛、肺部和神經(jīng)系統(tǒng)等)。但是，這些前兆并沒(méi)有引起工廠管理層的足夠重視。經(jīng)驗(yàn)表明，后果輕微的事故和未遂事故是重大事故的前兆，需要重視工廠所發(fā)生的哪怕是不起眼的小事故，仔細(xì)分析和消除它們的根源。
重視職業(yè)安全的同時(shí)，更需要高度重視工藝安全。職業(yè)安全和工藝安全都是工廠總體安全的重要組成部分，但兩者又有區(qū)別：職業(yè)安全事故往往是傷害一個(gè)人或幾個(gè)人;而工藝安全事故的后果通常會(huì)嚴(yán)重得多，它不僅僅是傷害幾個(gè)人而已，有可能嚴(yán)重?fù)p壞工藝系統(tǒng)本身、造成大量人員傷亡、使整個(gè)公司倒閉、甚至給周圍公眾或環(huán)境帶來(lái)災(zāi)難性的后果，博帕爾事故就是一個(gè)典型的例子。
