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印度博帕尔农药厂异氰酸甲酯毒气泄漏事故分析一、事故概况及经过1984年12月4日美国联合碳化物公司在印度博帕尔(Bhopal，Indian)的农药厂发生异氰酸甲酯(CH3NCO，，简称MIC)毒气泄漏事故，造成12.5万人中毒，6495人死亡、20万人受伤，5万多人终身受害的让世界震惊的重大事故。MIC是生产氨基甲酸酯类杀虫剂的中间体。甲氨基甲酸萘酯是一种杀虫剂。MIC极不稳定，需要在低温下贮存。博帕尔的MIC贮存在两个地下冷冻贮槽中，第三个贮槽贮存不合格的MIC。博帕尔的联合碳化物印度有限公司(UCIL)建设过程正处于城市的快速发展时期，80年代因为对杀虫剂的需求减少，UCIL装置关闭。三个MIC贮槽的进料是用带氮气夹套的不锈钢管从精制塔送来，并用普通管道将其送到甲氨基甲酸萘酯反应器，在反应器上装有安全阀。不合格的MIC循环至贮槽，含MIC的废物送至放空气体洗涤器(VGS)被中和。每个MIC贮槽都有温度和压力显示仪表，以及液位指示和报警，如图7-1。MIC贮槽上装有固定的水监视器和致冷单元。当VGS中有大量释放时可使用燃烧系统，VGS和燃烧系统的排放高度为15～20m。1984年6月不再使用贮槽的致冷系统，而且把致冷剂放出。1984年12月停止生产MIC，而且裁员509／5。1984年12月2日，第二班负责人命令MIC装置的操作工用水清洗管道。在操作前应该进行隔离，但被忽略了；而且几天前刚进行了检修，加上其他可能性，冲洗水进入了其中一个贮槽。23时贮槽的压力在正常范围，23时30分操作工发现MIc和污水从MIc贮槽的下游管道流出，O时15分贮槽的压力升至206．84kP孙(30psi)，几分钟后达到379·21kPa(55psi)，即最高极限；当操作工走近贮槽时，他听到了隆隆声并且感受到贮槽的热辐射；在控制室操作工试图启动vGS系统，并通知总指挥；当总指挥到来时命令将装置关闭；水喷淋系统已打开但只能达到15m的高度，MIC的排放高度为33m。他们还试图启动致冷系统，但是因为没有致冷剂而告失败。至此，开始向社区发出了毒气报警，但几分钟后报警声停止，只能用汽笛向UCIL的工人发出警报。据称开始时汽笛引起误会，人们以为是装置发生了火灾而且准备参加灭火；而UCIL的工人则错误地顺着毒气云的方向逃生。安全阀一直开了两个小时，气、液、固三相以超过200摄氏度的温度、1241.06kPa(180psi)的压力释放到空气中。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，简陋的屋子一点也起不到保护作用；城市的基础设施(如医院等)已无法应付这么巨大的灾难，仅有的两所医院其设施只能容纳千余人，而中毒人数是其10倍。二、事故原因（三方报告）第一方：美国联碳公司发表了印度博帕尔农药厂毒气泄漏(MIC)事故原因的调查报告。调查表明，该事故是由于120～240加仑水进入异氰酸甲脂(MIC)贮罐引起放热反应，致使压力升高，防爆膜破裂而造成的。另外还查明，由于贮罐内含有大量氯仿(氯仿是MIC制造初期作为反应抑制剂加入的)，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行。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磅／平方英寸以上，防爆膜破裂，安全阀打开，漏出大量MIC。漏出的MIC喷向氢氧化钠洗涤器，因该洗涤器能力太小，不可能将MIC全部中和。最后的安全防线是燃烧塔，但结果燃烧塔也未发挥作用。还有一点也是非常重要的，该MIC贮罐现有一套冷却系统，以便贮罐内MIC始终保持在O．5℃左右，但调查表明，该冷却系统从1984年6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。关于水的进入问题还未彻底查清，可能是由于操作人员为了用氮气使贮罐压力保持正常，而在开启氮气时误开了水管而造成的。第二方：印度对博帕尔事故进行了调查调查结果认为联碳公司在预防有害气体泄漏的措施上存在严重问题：(1)1984年12月2日，为进行维修，关闭了设在排气管出口处的火炬装置。(2)排气洗涤器和通水软管没有及时投入运行。(3)缺乏预防事故的计划，对应付紧急事态毫无训练。(4)未向居民发出警报。(5)警报与操作采用手动方式，而不是通过计算机进行控制。(6)安全装置的能力与紧急状态所预计的气体流量不相适应，在设计上存在着缺点和矛盾。(7)冷冻系统呈闭止状态，不能满足低温贮存条件，使MIC气化后不能液化。(8)对贮罐内贮存的具有潜在危险物质的相关特性不十分了解，而且所得到的信息不可靠。(9)未装备在任何场合都能正确工作的气体泄漏早期预防系统等。第三方：灾后，纽约时报社组成了调查小组（较为中立）对事故原因进行了长达7个星期的调查，调查结果认为：这次灾难是由于操作失误、设计欠缺、维修失灵和忽视培训而导致的。调查指出至少有10处违反了总公司和印度公司的生产操作规程。(1)存在严重的事故隐患。调查认为，公司对这次事故既没有技术上也没有思想上的准备。1982年，美国总公司对博帕尔工厂的安全问题曾进行一次检查，并提交了一份批评报告。指出“此工厂具有发生严重事故的隐患，如一旦发生问题，后果将不堪设想”，并劝告厂方为防止泄漏应安装1台强力喷水装置以代替现在的装置，可这一建议未被采纳。另一安全装置——气体洗涤塔(中和塔)，其最大设计处理能力仅为这次泄漏量的四分之一，根本不足以处理这次事故。第三个安全装置——点火塔(用以燃烧泄漏的气体)，即使没有压力存在，也只能处理这次泄漏气体量的四分之一。点火塔在事故发生时，根本没有起作用。(2)违反操作埋下导火线。据调查，存在下列违章操作：①12月2日23点30分，一工人发现异氰酸甲酯开始泄漏，一位工头认为是水漏，过了几分钟才决定处理它，几小时后贮罐内发生强烈反应。②事故前几个月，由于工厂电源紧张，为了解决这一矛盾，总管和美国联碳总部商议后(但总部发言人指出没有和他们商议)关闭了设计用来冷却异氰酸甲酯以防止化学反应的冷却装置，其中冷却剂氟里昂被抽出，用到工厂其它地方。规章规定：“为保持贮罐正常循环，冷却装置不断处于‘运转’状态。”③事故前2小时；一位受过训练，但不了解工厂操作规程的工人，奉一新工头命令，冲洗一根和贮罐连接、但没有完全和罐内密封的管道，这是规章所禁止的。④三台主要安全装置(喷水装置、点火装置、洗涤塔)，其中1台在几天前失灵，另2台已几周没有维修。⑤异氰酸甲酯工段值班工头Qureshi说，工厂中的仪器是靠不住的，由于这一原因，他疏忽了开始的警告。在3只贮罐中，其中有一只在1小时内压力上升了五倍。⑥博帕尔工厂没有先进的计算机系统来监测贮罐，并迅速警告泄漏发生。厂里主要依赖于工人的眼睛是否流泪来觉察是否泄漏。另外这几乎没有自动化设备的工厂，异氰酸甲酯已从1983年缩减了12名操作工，只剩下6人。⑦没有火灾警告装置。事故发生那天晚上的警报，类似平时训练时的警笛声，这类噪声每周有20次。(3)掉以轻心酿成大祸。12月2日晚上，工人没有去了解系统中压力变化情况.23时，一值班者操作工SumanDey在操作房看到罐内压力是10磅／平方英寸，为正常的5倍，但没有引起他的重视。23：30分，异氰酸甲酯工段的工人，在离控制室的100英尺(30．5米)处，感受到泄漏，眼睛开始流泪。一操作工发现50英尺处有液滴，并有淡黄色气体；23：45他去控制室告诉工头Qureshi异氰酸甲酯泄漏之事，过了一会儿，Qureshi才发现泄漏。但至O：40分也没有人调查泄漏原因或采取措施。严重的失职酿成了一场大祸。工厂平时采用的异氰酸甲酯分析方法落后，没有测量异氰酸甲酯中氯离子存在时的影响，而少量含有氯离子的水存在时，会导致毒品有很高的活性。对罐中MIC是应有限制，泄漏的贮罐中MIC的量为13000加仑，占贮罐容量的87％，超过了正常工作最大允许容量(11000加仑，占贮罐总量73％)，即使是11000加仑也超过了工厂规定的极限量(60％)。这一限制主要是在罐中有强烈反应时，压力上升缓慢。(4)引起灾难的原因推测罐中有13000加仑化学品，如要和水反应需1．8吨(420加仑)，罐中不可能进入这么多水。因此调查人员认为可能存在其它反应：水和光气反应。水和光气反应生成强腐蚀性氯离子，此氯离子和不锈钢罐反应释放出铁离子和大量热，导致氯离子和异氰酸甲酯作用，放出更多热，加上金属反应释放出氯化物离子，导致罐中剧烈反应开始。剧烈反应使异氰酸甲酯聚合，形成一种塑性物质，并放出大量热，使罐内液体温度升高，异氰酸甲酯气化，最后使罐壁破裂。当时由于冷却装置关闭，无法使贮罐冷却。调查组认为少量的水就可导致链锁反应的发生(据报道可能进入500g水)。灾难的原因存在其它可能性：不但水和罐中液态MIC反应，而且洗涤塔中的碱也能和封闭体系中的毒物反应。除水和碱外，挥发性的MIC能和杂质如酸、铁反应。(5)污染的来源。联碳总公司和印度公司用核磁共振光谱分析表明，泄漏贮罐中至少有5种杂质，其中有水、铁金属离子和碱液。事故发生前两小时，一工人冲洗过一根和贮罐相连，但未和罐内完全密封的管道，水可能在此时流入罐中；为防止失水，用氮气代替罐中空气，也有可能氮气中含有水份。同一时间，工人加碱液到洗涤塔中，洗涤塔和贮罐是由一根复杂的管道和阀门相连的，正常状态下阀门是封闭的，但有时会打开或造成泄漏。金属离子是MIC贮罐的腐蚀产物。(6)忽视工人培训。由于工厂资金缺乏，管理人员认为赚钱比安全重要，对工人的培训逐渐减少，1982年发生销售赤字以来，失去了许多熟练工人。事故发生时，仅有20名操作工熟悉整个MIC工厂。工人素质太低，MIC操作工应具有大学文凭，而这里都是高中毕业生。三、事故根本原因分析过程表7-1和表7-2是这次事故发生的详细过程和根本原因。表7-1事故发生的详细过程和后果过程后果过程后果后果2000余人死亡。200000人受伤；停产；司将赔偿几百万美元；股票暴跌；财政危机；联合碳化物公司从世界排名第37位降至200位紧急控制系统失效泄放阀放空高度33m；MIC贮槽上无在线监视系统或高温报警装量外保护设施失效无应急计划；报警系统关闭；当地居民区无保护设施；医疗设施有限危险偏差因MIC催化聚合引起温度和压力升高释放升级MIC蒸气云逸出装置外控制系统失效(报警)无报警装置内的保护设施失效消防水只能达到15m的高度；因无致冷剂所以致冷单元无法工作；因为维修燃烧系统无法工作；近两个小时未察觉问题工艺偏差温度和压力升高大量有毒物质放出36tMIC放出（气、固、液态）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恢复系统失效放空系统洗涤器能力不足事故的直接原因冲洗时未授规程进行隔离；水可能在管道冲洗过程中或其他地方进入MIC贮槽装置出现危险故障贮槽温度和压力升高注：从表尾至表头为事故的发生、发展及结果。表7-2事故的根本原因子系统可能发生事故的条件子系统可能发生事故的条件外部系统装置附近人口激增而基础设施建设严重滞后；当发生紧急情况时与外界的联系不当；可能存在人为破坏工程完整性安全系统不足而且无法工作；修改不当而且修改后未进行分析；管道、阀门及仪表缺乏维修系统环境检查结果未得到落实；可能有更为安全的工艺路线；市政府的决定被地区政府否决；因需求不足生产不正常；扩大生产工艺过程而进入相对不太安全的领域管理控制目标、责任、制度不明确；对修改的管理不当而且未选择安全的工艺流程；安全责任不明确；缺乏安全训练和技术经验；无应急计划组织和管理未承担足够的安全义务；应对紧急情况的准备不足；印度政府安全检查不力；对公通讯和资料无MIC的毒性资料；总公司发来的警告未得到落实众面临的危险失察；与设在美国的总公司联系有限；员工水平不高规程和实践对操作规程的认证不充分；未按照规程对装置进行冲洗；缺乏紧急情况处置规程位置和装置设备无区域规划政策；对工艺过程的预分析不当；在不当条件下长时间大量贮存工艺物料；贮槽未隔离，而且未安装阀门位置指示器；过量水进入MIC贮槽工作环境操作工裁员509,6；缺乏有经验的人员