国内外典型事故案例
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国外典型事故案例
国外典型事故案例——化工
印度博帕尔联碳公司农药厂异氰酸甲酯泄漏事故
2013-01-18 11:21:05
1984123,印度博帕尔联碳公司农药厂异氰酸甲酯泄漏事故,使5000名居民中毒死亡,200000人深受其害,是世界上工业史上绝无仅有的大惨案。
1 事故经过
事故工厂隶属于联合碳化公司在印度的一家合资公司,始建于1969年。异氰酸甲酯(MIC)是生产杀虫剂的一种中间产品,是一种挥发性的、有毒和易燃的物质,分子量为57.05,室温时为无色液体,沸点39.1℃20℃时对水的相对比重为0.96,能与水发生放热反应。美国职业安全与健康局(OSHA)规定的八小时允许暴露极限浓度是0.02 ppm
1982年起,由于干旱等原因,印度国内市场对于该工厂的产品需求减少,市场需求疲软,工厂停产了6个月。为降低成本,工厂采取了一系列措施:缩短员工的培训时间;减少员工数量;尽量聘请廉价的承包商和采用便宜的建造材料;减少对工艺设备的维护与维修;停用MIC贮罐的冷冻系统。
      1984123下午,维修人员尝试清洗工艺管道上的过滤器。在用水反向冲洗过滤器之前,正常的作业程序要求关闭工艺管道上的阀门,并安装盲板。在进行这些工作之前,维修人员需要申请作业许可证。
      事实上,在本次维修作业前,维修人员没有申请作业许可证、没有通知操作人员、也没有安装盲板以实现隔离。由于腐蚀,阀门发生内漏,在冲洗过滤器过程中,冲洗水进入了MIC贮罐。
水进入贮罐后,与MIC发生放热反应,贮罐内的温度和压力升高。由于维护保养不到位,相关温度、压力仪表不能正常工作,室内的操作人员没有及时觉察到贮罐工况的异常变化。
由于事故前停用了冷冻系统,贮罐内MIC的实际温度约为15°C20°C,远高于设计值0℃,在较高温度下,MIC与水的反应速度加快。
23时储槽的压力在正常范围,2330分操作工发现MIC和污水从MIC储槽的下游管道流出,015分储槽的压力升至206.84kPa,几分钟后达到379.21kPa,即最高极限。当操作工走近储槽时,他听到了隆隆声并且感到储罐的热辐射。在控制室的操作工试图启动放空气体洗涤器(VGS)系统,并通知总指挥。总指挥到达后命令装置停车。凌晨0045分,贮罐超压、安全阀起跳,MIC排入大气。操作人员打开了水喷淋系统,但只能达到15 m的高度,而MIC的排放高度为50m。操作人员还试图启动制冷系统,但是因为没有制冷剂而告失败。至此,开始向社区发出了毒气警报。但几分钟后警报停止,只能用汽笛向UCIL的工人发出警报。据称开始时汽笛引起了误会,人们以为是装置发生了火灾而准备参加灭火。
安全阀一直开了两个小时,约25MIC进入大气中,工厂下风向8 km内的区域都暴露在泄漏的化学品中。因为博帕尔城市发展很快,人口多,短时间内无法完全疏散,加上贫民区已建到UCIL的围墙下面,简陋的房子起不到保护作用,城市的基础设施(如医院等)无法应对这么大的灾难,仅有的两所医院其设施只能容纳千余人,而中毒人数是其可容纳人数的10倍,当地医院不知道泄漏的是什么气体,对泄漏气体可能造成的后果及急救措施也不了解。事故导致5000名居民中毒死亡,200000人深受其害。
事故详细经过见表1
1 事故详细经过

事故直接原因
冲洗时未按规程进行隔离
水可能在管道冲洗过程或其他地方进入MIC储槽
正常控制不当
该系统实际上无控制
温度和压力指示器有缺陷
工艺偏差
温度和压力升高
控制系统失效(报警)
无报警
危险偏差
因MIC催化聚合引起温度和压力升高
紧急控制系统失效
泄放阀放空高度50 m
MIC储槽上无再现监视系统或高温报警
MIC装置出现危险故障
储槽温度和压力升高
恢复系统失效
放空系统洗涤器能力不足
大量有毒物质放出
25MIC放出(气、液、固)
装置内的保护设施失效
消防水只能达到15 m的高度
因无制冷剂,所以制冷单元无法工作
因为维修,火炬系统无法工作
近2个小时无人觉察
释放升级
MIC蒸汽云溢出装置外
装置外保护系统失效
无应急计划
报警系统关闭
当地居民无保护设施
医疗设施有限
后果-伤害和破坏
5000名居民中毒死亡,200000人深受其害,联合碳化公司股票暴跌,发生财务危机,从世界排名37位降至200位

 

图1
 
 
 图2 
事故原因分析
2.1 直接原因
1)水进入异氰酸甲酯(MIC)贮罐
事故是由于120240加仑水进入异氰酸甲酯(MIC)贮罐引起放热反应造成的。由于贮罐内含有大量氯仿(氯仿是MIC制造初期作反应抑制剂加入的),氯仿分解产生氯离子,使贮罐(材质为304不锈钢)发生腐蚀,而产生游离铁离子,在铁离子催化作用下又加速了反应的进程。由于放热反应持续进行,贮罐内温度急剧升高,致使压力很快达40/平方英寸以上,防爆膜破裂,安全阀打开,漏出大量MIC
2)安全设施失效
冷却系统
MIC储存要求冷冻储存,该MIC贮罐有一套冷却系统,以使贮罐内MIC始终保持在0.5℃左右。但调查表明,该冷却系统从19846月起就已停止运转。这样,没有有效的冷却系统,不可能控制急剧产生的大量MIC气体。
洗涤器
在事故发生时,MIC的排放量大约是洗涤器设计洗涤量的200倍,而且火炬正处于维修状况,与工艺系统分开了。
喷淋水系统
另一项安全设施是喷淋水系统,在3日凌晨1点钟,操作人员启动了喷淋水,但是最高只能喷到离地面15m处,而泄漏的MIC蒸气达到了离地面50m的高度。
温度报警
操作手册规定温度超过11℃时报警,而在停掉冷冻系统之后,报警温度被设定在20℃
2.2 间接原因
1)没有按照本质安全的原则进行工厂设计
    在技术上已经可以用无毒或毒性小的化学品替代MIC。产品(胺甲萘)可以用碳酰氯和甲胺反应生产MICMIC再与α-萘酚反应制得。同样的产品也可以用同样的原料,按不同的反应顺序制得,避免生产 MIC。但该厂没有采用这一技术。
2)没有按照本质安全的原则进行工厂运作
事故工厂有3MIC贮罐,每个贮罐的储存量约为57m3,专家认为没有必要储存如此大量危险物料。按操作要求,贮罐液位不得超过60%,而实际液位是87%。出于经济因素,紧急备用槽也装满MIC等物质,以致事件发生时,储槽中的物质无法紧急排放至备用槽中。
3)厂区选址不合理
    该工厂位于城市近郊,离火车站只有1 km,距工厂3 km范围内有2家医院,贫民区已建到该厂的围墙下面。
4)低效率的应急反应
在发现泄漏两个小时后才拉响警报。MIC的泄漏持续了约4560 min,在这期间,居住在工厂周围的许多人,因为眼睛和喉咙受到刺激从睡梦中惊醒,并很快丧失了生命。
5)管理层缺乏安全意识
    工厂的管理层为了节约成本,不惜以牺牲安全为代价,这是导致一系列不安全条件和不安全行为的重要原因。
教训与启示  
3.1 本质安全
1)置换或替代有毒物质,降低有毒物质储存量或运作量
    尽量不使用有毒或剧毒物质而改以无毒或是低毒物质来降低事故风险。若不能以替代的方式来从工艺上解决毒害问题,则应考虑减少有毒物质的存量与运作量来降低操作风险,在许多的控制方法中,减量是既直接且简单又能立竿见影的选择,要把握哪里需要就在哪生产、需要时再生产的原则,以避免运输及储存的风险,降低毒害发生的风险及损害程度。
2)采用一系列技术手段降低有毒物质的潜在危害
    若不能寻找到替代物,又难以减少储存量,则试着安排有毒物质在危害较小的状态下操作,如稀释、减压、降温。一般使用冷冻法来处理有毒物质的费用较高,但从安全角度来看,降低有毒物质的蒸气压及储存压力,可以降低事故发生的几率。
3)隔离或限制有毒物质的操作
    本次事故是因为禁水性的MIC储槽遭水污染引发的失控反应,但巨大的伤亡却是因为工厂周围人口拥挤且无适当隔离,因此有毒物质的处理设施应远离人口稠密地区,同时应有足够隔离带。为避免不相容物污染有毒物质,除加强管理之外,还可设逆止阀如双逆止阀设计、专用管线系统等来隔离有毒物质。
3.2 工艺安全
1)对危害较大的工艺系统要进行系统的工艺危害分析
辨别工艺系统可能出现的偏离正常工况的情形,找出相关的原因与后果,并提出消除或控制危害的改进措施,从而提高系统的安全性能。
2)建立和切实执行变更管理制度,严肃对待工艺系统和操作/维修程序的变更

      工艺系统的重要安全设施(如此次事故中的冷冻系统和火炬)之所以存在,都是为了实现一定的工艺意图,不能随意取消或绕过。如果确需变更,必须对新的做法进行危害分析,并依据分析结果落实必要的安全措施

4、博帕尔事故对法律法规的影响

     博帕尔事故被称为相关立法和安全与环境政策的分水岭。博帕尔事故发生后,联碳公司所在国美国在职业安全、健康、环境的立法与政策方面都做出了调整,美国国会授权美国职业安全健康局(OSHA)采取措施预防重大化学品安全事故。为此,OSHA颁发了相应的安全管理程序标准,成立了化学品安全与危害调查委员会;美国环境署(EPA)则颁发了相应的风险管理编制规划。事故发生地印度1986年出台了综合性的环境(保护)法1987年,印度对1948年颁布的工厂法作出了大幅度的修改,引入了高危险性工业必须有效应对其给工人和工厂邻近地区的公众造成的风险与危险的规范。1991年,印度颁布了大众责任保险法,该法正式基于无过错责任原则,要求从事危险行业,涉及危险物品的当事者一旦使公众受到伤害,须立即提供相应救济。1984年印度博帕尔事件的影响下,美国国会于1986年通过了《应急计划与公众知情法案》(EPCRA),提出建立了有毒物质排放清单(TRI)制度,规定污染排放超过一定数量的有毒物质的企业,每年必须上报向环境排放和转移的有毒化学品数量,由EPA汇总形成TRI报告后,向社会公开,接受公众监督。这促使企业积极采取清洁生产及事故风险防控措施,还定期邀请所在社区的公众代表走进企业参观和交流,提升企业的环境形象。实践证明,TRI制度在重大化学事故防范以及有毒污染物排放控制方面成效显著。



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