印度博帕尔泄漏事故分析

印度博帕尔农药厂印度博帕尔农药厂 异氰酸甲酯毒气泄漏事故分析异氰酸甲酯毒气泄漏事故分析 一 事故概况及经过一 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 50 9 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 30 psi 几分钟后达到 379 21kPa 55 psi 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 180 psi 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 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第一方 美国联碳公司发表了印度博帕尔农药厂毒气 泄漏泄漏 MIC MIC 事故原因的调查报告 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 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 1 存在严重的事故隐患 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 2 违反操作埋下导火线 违反操作埋下导火线 据调查 存在下列违章操作 12 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 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 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 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 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 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 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 3 掉以轻心酿成大祸 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 Suman Dey 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 4 引起灾难的原因推测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 5 污染的来源 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 6 忽视工人培训 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 表表 7 17 1 事故发生的详细过程和后果事故发生的详细过程和后果 过程过程后果后果过程过程后果后果 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 表表 7 27 2 事故的根本原因事故的根本原因 子系子系 统统 可能发生事故的条件可能发生事故的条件 子系子系 统统 可能发生事故的条件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 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 坏 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 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 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 工作 环 境 操作工裁员 50 9 6 缺乏有 经验的人员 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 操作 工 的操 作 操作工无足够的技术知识 员工因对装置的前途不定而 心理紧张 四 事故后果四 事故后果 异氰酸甲脂是制造农药 西维图 和 涕灭威 的原 料 以液化气形态储于罐内 外泄时化为气体 侵害人体 呼吸道 消化器官 眼部 引起心血管病变 重者毙命 轻者失明