第二十一章 本质安全型设计

第二十一章本质安全型设计

……所有重大的争论依赖双方分享一个错误的假设。

——一位四世纪的神学者那些想花更多的钱使装置更安全和那些花得钱已经够了的人都有分享了一个错误的假设：他们都假设更安全需要花更多的钱。

本书里的许多事故都是由于危险物质泄漏引起的，在此推荐使用更好的设备或程序防止泄漏的方法。如我们已经了解到的，设备能出故障或能被忽视，程序能失效。因而，防止危险物质泄漏最有效的方法是几乎不用危险性的物质，既使危险物质全部泄漏出来，也不会有什么问题(激烈化或最小化)，或使用更安全的物质替代(取代作用)。如果我们不能做到这一点，就必须储存或处理大量的危险物质，我们应当用最安全的方式进行处理或储存(稀释或缓和)。完成这些操作的装置被认为是本质安全的，因为这些设备不依靠附加的有可能出故障的设备或程序。危险被避免，而不是受到控制，在设计中，安全性是内在的。

因为避免了危险，不需要增加保护设备，如联锁、报警、紧急隔断阀、防火层、喷水系统等，因而装置更经济，因而也更安全。

本质安全型设计的原理显而易见，但是直到1974年Flixborough爆炸(见2．4)，人们几乎没有减少危险物质总量的想法。我们只是简单地设计一套装置，接收设计要求的量，相信我们有能力将其保持在控制之下。

Flixborough爆炸事件削弱了我们自己和公众在这方面能力的信心，十年之后，Bhopal事故几乎将这种信心彻底摧毁。本章里讲述的第一起关于本质安全型设计的事故是在Bhopal发生的毒气释放事故。

我的《装置安全设计》——一种用户友好的方法和参考资料12～15举了许多使装置更安全的例子。注意我们使用的术语“本质安全型”，不是“内在安全”，因为我们不能避免每一项危险。

21．1 博帕尔(Bhopal)

化学工业史上最严重的灾难，1984年12月3日发生在印度中部的博帕尔。异氰酸甲酯(MIC)从一家化工厂发生泄漏，化工厂用异氰酸甲酯作生产杀虫剂胺甲萘的中间体，泄漏物扩散到厂区以外，造成2000多人中毒死亡。官方的数字是2153人，但非官方估计的数字更高。此外，有约200000人受伤。伤亡人数中的大多数是生活在厂区附近贫民区里的居民。

事故发生的直接原因是MIC受到几吨水和氯仿的污染，反应失控，温度和压力升高，安全阀起跳，MIC蒸气排放到大气中。保护设备(应当防止或使泄漏量最小)出了故障或不在工作状态：应当冷却储罐的制冷系统被关闭，吸收蒸气的洗涤系统不能立即投用，烧掉任何通过洗涤系统蒸气的火炬没有投用。

MIC污染有可能是故意破坏造成的，但我们也应看到，如果不储存那么多MIC，如果贫民区不扩展到离工厂那么近，如果保护设备都保持在良好的工作状态，也许不会那么严重。

21．1．1 “没有的东西不会发生泄漏”

应当从博帕尔事故中汲取的最重要的教训被大多数评论员忽视了：泄漏的物质既不是产品，也不是原料，而是

中间产品，虽然贮存很方便，但是没有必要那么做。在博帕尔事故发生后，联合碳化物公司和其它一些有关公司决定大幅度减少MIC和其它危险中间品的贮存量。灾难发生一年后，联合碳化物公司报告危险品的贮存量已经减少了75％”’。产品(胺甲萘)可以用碳酰氯和甲胺反应生产MIC，MIC然后再与。—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。碳酰氯与。—萘酚反应生成中间体然后再与甲胺反应。21．1．2 厂址

泄漏不到的地方，就不可能有人死亡。如果不允许贫民区蔓延到厂区附近，在博帕尔的死亡人数——在墨西哥市(见8．1．4)和圣保罗(见9．1．8)——将会降低。当然，限制贫民区的蔓延比限制永久性居住更困难，但是有必要的话，应当通过购买并用篱笆将土地围起来，尝试限制贫民区的发展(如上所述，如果需要，将厂搬迁)。21．1．3 将不相容的物品分开

MIC储罐受到相当量的水和氯仿的污染——达1吨的水和1½吨氯仿——导致一系列复杂的失控反应。水进入MIC储罐的确切线路并不清楚，已经提出几种理论，最有可能的是故意破坏，虽然无论是谁愿意加水并没有意识到后果是多么严重。危险性和可操作性研究(18．7)是一种强大的验证工具，能够验证污染和不想要的偏差出现的方式，因为人们知道水能与MIC发生剧烈的反应，不允许水接近MIC。

21．1．4 保持保护设备在良好的状态——正确地选择规格

像前面已经提到的，当泄漏发生时，制冷系统、火炬和洗涤系统并不在良好的工作状态。此外，因为人们知道仪表不可靠，最初忽视了MIC罐的高温高压。高温报警没有动作，因为设定点被调得太高。因而，博帕尔的主要教训之一是需要保持保护设备在良好的工作状态。第十四章讲述了其它一些事故，进一步说明这个问题。

很容易买到保护设备，所需要的是资金，如果我们制造足够的紧张气氛，最终可以得到保护设备。当最初的热情退去后，要使这些设备保持良好的工作状态是一件更困难的事。所有的程序，包括试验和维修程序，受一种腐蚀的影响，这种腐蚀比影响钢制品的腐蚀更迅速，一旦管理人员失去兴趣，能消失得无影无踪。要不断地进行核查工作，确保程序能保持下去。

有时管理和监督人员失去兴趣，对保护设备不了解，操作人员不再执行程序。但是，关闭火炬系统进行修理和不用制冷系统，不是操作员所能做出的决定，肯定是管理人员做出这样的决定，因而说明缺乏理解和责任。

制冷、洗涤和火炬系统也许不足以防止放出那么大量的MIC，但能减少排入大气的量。安全阀不足以处理蒸气和液体两相物流，虽然储罐没有爆炸，但受到压力上升的影响而变形。保护系统不能被设计处理每一项能想到的可能发生的事，但是却说明了当博帕尔处理像MIC这样高毒性的的物质时，应考虑更广泛的境况。它也说明了，当选择安全阀时，是否会出现两相物流。

21．1．5 联合企业

博帕尔一半由一家美国公司拥有，一半由当地拥有。按当地法律的要求，当地公司负责操作装置。在这样的联合企业里，重要的是谁对安全负责——无论是在设计还是在操作中。技术更丰富的合作伙伴有一项特殊的责任，除非确信操作伙伴已经有了知识、经验、责任和处理危险物质的办法，否则不应当继续进行下去。不能只说一句不在