1984年12月3日發(fā)生在印度博帕爾農(nóng)藥廠發(fā)生甲基異氰酸酯（MIC）儲罐泄漏，化工廠用MIC生產(chǎn)殺蟲劑的中間體，泄漏物擴散到廠區(qū)以外，造成2000多人中毒死亡。官方的數(shù)字是2153人，但非官方估計的數(shù)字更高。此外，有約20萬人受傷。傷亡人數(shù)中的大多數(shù)是生活在廠區(qū)附近居民。

MIC是異氰酸甲酯（Methyl Isocyanate）英文名稱的縮寫，又稱甲基異氰酸酯，分子量為57。有強烈氣味的劇毒液體，美國職業(yè)安全健康局（OSHA）規(guī)定的8小時允許暴露極限濃度是0.047mg/m3，熔點達-45℃，沸點為39.1℃，閃點為-6℃。MIC的蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸，爆炸極限為5.3%～26%。其化學(xué)反應(yīng)性強，易聚合，易吸潮。遇水、酸類或與有機物、氧化劑接觸釋放出二氧化硫等有毒和其它易燃氣體。

MIC儲存系統(tǒng)簡要工藝流程如圖1所示。

MIC儲存系統(tǒng)中五種重要的安全屏障都沒有發(fā)揮作用，如圖 2所示，是導(dǎo)致事故發(fā)生的一系列原因：

1. 工廠在檢修過程中，反沖洗過濾器時沒有采取盲板隔離，沖洗新鮮水因閥門內(nèi)漏至MIC儲罐，和水發(fā)生反應(yīng)，儲罐溫度和壓力升高；

2. MIC儲罐的制冷系統(tǒng)被異常關(guān)閉，系統(tǒng)溫度和壓力異常狀況無法緩解，超溫超壓導(dǎo)致安全閥動作，MIC蒸氣直接排放到大氣中；

3. 吸收有毒蒸氣的洗滌系統(tǒng)處置能力不足且未能啟動；

4. 焚燒洗滌系統(tǒng)有毒蒸氣的火炬因工廠檢修也沒有投用；

5. 備用MIC儲罐閥門關(guān)閉未能投用等一系列原因?qū)е伦罱K的事故發(fā)生并升級擴大。

博帕爾事故最重要的技術(shù)原因是安全閥出口排放及處置存在重大設(shè)計缺陷，按《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSG 21-2016第9.1.2.3條要求，易爆介質(zhì)或者有毒危害程度為極度、高度或者中度危害介質(zhì)的壓力容器在安全閥或者爆破片的排放口裝設(shè)導(dǎo)管，將排放介質(zhì)引至安全地點，并且進行妥善處理，毒性介質(zhì)不得直接排入大氣。

這個事故在化工過程安全中的影響力很大，事故發(fā)生后，多年來大家一直都在反思：

1. MIC那么危險，是否存在替代物？

2. MIC儲存量那么大，能否減量儲存？

3. MIC屬于劇毒物，安全閥不直接排放到空氣中？

4. MIC泄漏后，是否存在更可靠的MIC尾氣處理設(shè)施？

5. MIC是否存在更安全的儲存方式？封閉庫房存儲？

6. 如何將工廠周邊居民控制在安全距離外？

上述這些問題，都涉及到本質(zhì)安全方法研究的專題。

設(shè)備、設(shè)施或生產(chǎn)技術(shù)過程含有的、內(nèi)在的能夠從根本上防止事故發(fā)生的功能，即為本質(zhì)安全。本質(zhì)安全一般包括兩種安全功能：

1. 失誤一安全功能：操作者即使操作失誤，也不會受到傷害或發(fā)生其他事故。

2. 故障一安全功能：設(shè)備、設(shè)施或生產(chǎn)技術(shù)過程發(fā)生故障時，能暫時維持正常工作或自動轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩珷顟B(tài)。

這兩種安全功能均是設(shè)備、設(shè)施和生產(chǎn)技術(shù)工藝本身固有的，即在它們的設(shè)計階段就被研究、分析、采納和實施的。本質(zhì)安全，主要和化學(xué)品特性、化學(xué)品儲量、設(shè)備選型、尺寸、材質(zhì)、壓力等級、焊接工藝、反應(yīng)條件控制和總平面布置（含安全距離）等等有關(guān)。

歐美一些石油化工設(shè)計院、研究機構(gòu)和業(yè)主都非常重視本質(zhì)安全方法的研究和使用。這些方法如能全面綜合應(yīng)用到化工過程設(shè)計和操作過程中，將使系統(tǒng)的安全風(fēng)險大幅降低，本質(zhì)安全水平顯著提高。

根據(jù)國內(nèi)外專家的研究，實現(xiàn)本質(zhì)安全的方法包括：替代、減量、緩和和簡化/容錯等四種。有關(guān)安全距離防護、防泄漏設(shè)計等本質(zhì)安全方法，國內(nèi)法規(guī)標準都有具體詳細要求（如GB50016/GB50160/GB51283），本文不再贅述。

在很多研究機構(gòu)和設(shè)計院，從事產(chǎn)品研發(fā)和工藝包開發(fā)過程中通常會綜合考慮和應(yīng)用這些本質(zhì)安全的策略方法，首先優(yōu)先考慮危險物替代措施，如果實在找不到低危險性的替代物，再考慮是否可以采取危險品減量措施，再考慮是否可以優(yōu)化工藝條件，使生產(chǎn)過程的危險性降低，最后考慮系統(tǒng)的簡化和容錯功能設(shè)計，如下圖 3所示。

（一）替代（Substitution）：用危險性低的物質(zhì)替代危險性高的物質(zhì)，在化工原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品以及輔助物料和化學(xué)三劑使用上都可以充分考慮，以此從根基上來消除風(fēng)險，審查評估物質(zhì)的危險有害特性包括：理化特性、燃燒爆炸危險性、毒性、對人體危害方式、急救、防護、泄漏處理和安全儲運方式等。替代，按前文的思路，即把工廠生產(chǎn)過程中危險的“老虎”換成溫順的“貓”，這樣從根本上就消除了風(fēng)險，消除了對人員傷害的根源?；S常見的本質(zhì)安全“替代”使用措施包括：

a)改變工藝技術(shù)或路線，通過使用無危險性或低危險性的原料、中間產(chǎn)品，生產(chǎn)等同規(guī)格的終端產(chǎn)品，如新型農(nóng)藥生產(chǎn)工藝。

b)避免使用危險性高的化學(xué)溶劑和試劑，如使用無機溶劑替代雙氧水（H2O2）,避免使用易燃易爆的化學(xué)清洗溶劑、消毒滅菌劑（如酒精），或在化學(xué)藥劑中添加適量的阻燃劑等。

c)避免使用低閃點易揮發(fā)易燃的合成導(dǎo)熱油，用不易燃高閃點的導(dǎo)熱礦物油，或有條件采用蒸汽、熱水或電伴熱等方式等。

d)避免使用毒性、致癌性極高的化工催化劑和其它觸媒，避免因人員更換催化劑暴露接觸致毒致癌催化劑的傷害風(fēng)險，如新型觸媒和催化劑的使用。

e)改變使用危險性較高的終端產(chǎn)品，或使用低危險性或無危險性的產(chǎn)品，降低易燃易爆性、腐蝕性、毒性等，如可降解新型環(huán)保塑料的使用。

（二）減量（Intensification）：降低危險物質(zhì)在生產(chǎn)、使用和儲運過程中的滯留量或儲存量，從而從根本上降低風(fēng)險。在化工原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品以及輔助物料和化學(xué)三劑生產(chǎn)各環(huán)節(jié)都可以充分考慮。

a)優(yōu)化工藝技術(shù)路線，以降低危險物質(zhì)在系統(tǒng)中的過程儲量。如使用工藝技術(shù)路線短，工藝單元分段隔離（緊急切斷），低液位精準運行控制等措施降低系統(tǒng)中危險物質(zhì)的量，降低異常泄漏量。

b)合理采用滿足條件的小尺寸設(shè)備或降低設(shè)備數(shù)量。在設(shè)計早期階段，選用滿足工藝條件，經(jīng)濟性好使用效率高小尺寸的設(shè)備，根據(jù)維護條件，減少使用設(shè)備數(shù)量，從而降低系統(tǒng)中危險物質(zhì)滯留量和泄漏機率，降低事故風(fēng)險。

c)改變危險物質(zhì)的供給或運輸方式。如使用用管道供應(yīng)或輸送危險化學(xué)品，降低原料和產(chǎn)品等容器儲存量庫存量，就地生產(chǎn)和消耗物料，從而降低事故的風(fēng)險。

d)采取異地降量少量儲存的方式。如使用多個安全儲存地點（廠外或低風(fēng)險區(qū)域），安全隔離分地少量儲存，以避免將“所有雞蛋放在一個籃子一鍋端”出大事故的風(fēng)險。

e)優(yōu)化事故工況下的應(yīng)急處置設(shè)計和操作。在海洋石油和煉油廠中，大型工藝設(shè)備，如三相分離器、反應(yīng)器、分餾塔等關(guān)鍵設(shè)備設(shè)置了應(yīng)急放空閥(Blowdown Valve)、應(yīng)急備用罐、事故池和事故工況倒料倒罐措施，在泄漏和火災(zāi)事故工況下，能實現(xiàn)應(yīng)急泄放功能，降低系統(tǒng)中危險物質(zhì)的滯留量，降低火災(zāi)風(fēng)險。

（三）緩和（Attenuation）：優(yōu)化生產(chǎn)過程的工藝參數(shù)（溫度、流量、壓力等）、反應(yīng)條件和添加化學(xué)藥劑以緩和物質(zhì)危險有害性，或采取特殊工程措施緩和降低風(fēng)險。

a)弱化。在危險化學(xué)品裝卸過程中，通常要求初始速度不得超過1m/s，正常情況下不得超過7m/s，以弱化和避免靜電的產(chǎn)生。化工廠大量緩蝕劑以適當(dāng)?shù)臐舛群托问教砑拥缴a(chǎn)過程中，可以防止或減緩材料腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物。如緩蝕劑用于中性介質(zhì)（鍋爐用水、循環(huán)冷卻水）、酸性介質(zhì)（除鍋垢的鹽酸，電鍍前鍍件除銹用的酸浸溶液）和氣體介質(zhì)（氣相緩蝕劑）緩和設(shè)備腐蝕狀況。通過機械混合方法添加阻燃劑的到聚合物中，也能起到弱化聚合物的危險性。添加型阻燃劑包括有機阻燃劑和無機阻燃劑，鹵系阻燃劑（有機氯化物和有機溴化物）和非鹵等。

b)減振。管道和設(shè)備的減振設(shè)計，通過優(yōu)化設(shè)計和安裝特殊減振裝備，以防止設(shè)備和管道的異常振動導(dǎo)致設(shè)備損壞。振動原因技術(shù)分析和特殊減振設(shè)備的應(yīng)用，如減振器、隔振器、減震器、金屬軟管、不銹鋼波紋補償器、橡膠撓性接管、避振喉、可曲撓橡膠接頭、消聲器、消音器、橡膠減振墊、阻尼彈簧減振器等在工廠的使用能夠從根本上降低設(shè)備損壞和泄漏風(fēng)險。

c)臨界值。有些化工反應(yīng)溫度和壓力超過一定臨界值，就會發(fā)生聚合、分解和異常放熱等危險現(xiàn)象，導(dǎo)致反應(yīng)失控風(fēng)險增加。如能有效對其反應(yīng)溫度或壓力等進行臨界值控制，就能起到緩和反應(yīng)過程風(fēng)險的作用。如反應(yīng)器的加熱溫度循環(huán)水超過150℃時，就會導(dǎo)致物質(zhì)分解溫度異常升高現(xiàn)象，通過設(shè)定循環(huán)水的溫度極限，如最高溫度不超過150℃即可實現(xiàn)對反應(yīng)過程風(fēng)險的精準控制。

（四）簡化/容錯（Simplification/Error Tolerance）：設(shè)計中充分考慮人的因素，如疲勞失誤和意外操作的可能性，優(yōu)化設(shè)計去除多余的操作步驟或指令，讓繁瑣的操作簡單化，降低操作的難度。針對一些高風(fēng)險的作業(yè)，采取機械化換人，自動化減人的措施，從根本上防止人員犯錯誤或即使操作錯誤系統(tǒng)也具備一定的容錯能力，進而降低事故風(fēng)險。

系統(tǒng)的簡化和容錯設(shè)計，涉及很多交叉專業(yè)和細節(jié)研究，尤其是人機工程學(xué)領(lǐng)域。人因工程側(cè)重于研究人、機、環(huán)境如何才能達到最佳匹配，使人-機-環(huán)境系統(tǒng)能夠適合人的生理和心理特點，以保證人安全、健康、高效、舒適地進行工作和生活。人因工程學(xué)包含了系統(tǒng)的思想、概念、原則、原理和方法，從工程的角度介紹人的生理、心理行為方式、工作能力、作業(yè)限制等特點，討論通過對工具、機器、系統(tǒng)、任務(wù)和環(huán)境的合理設(shè)計來提高生產(chǎn)率、安全性、舒適性和有效性等的問題。

a)防錯設(shè)計：也叫防呆設(shè)計，是指通過設(shè)計一種方法或程序，通過防錯防呆技術(shù)和裝置的應(yīng)用，替代依靠工人完成的重復(fù)勞動，消除產(chǎn)生差錯的條件或使出錯的機會減到最低，進而杜絕缺陷。防錯設(shè)計包含10大原理和應(yīng)用情形。如車子速度過高時，警告燈就亮起來。安全帶沒系好，車門沒關(guān)好，警告燈就亮起來。操作電腦時，按鍵錯誤，發(fā)出警告聲音。word文檔中的英文單詞出錯時，頁面自動紅線提醒。以各種光學(xué)，電學(xué)，力學(xué)，機構(gòu)學(xué)、化學(xué)原理來限制某些動作的執(zhí)行或不執(zhí)行，以避免錯誤發(fā)生。工廠設(shè)計的應(yīng)急停車按鈕，考慮人誤觸碰導(dǎo)致系統(tǒng)異常停車，采取停車按鈕加裝防護罩的防錯設(shè)計，如圖 4所示。這些都是非常典型的防錯設(shè)計和應(yīng)用。

b)人因安全關(guān)鍵任務(wù)分析：有人任務(wù)，與重大事故危害相關(guān)的人工任務(wù)評估落后于過程和工程安全問題的分析（《人為失誤預(yù)測與控制》，Lucas著）。然而，能源行業(yè)已普遍認識到，在執(zhí)行安全關(guān)鍵任務(wù)（SCT）時發(fā)生的人為失誤是造成重大事故的原因之一，例如Piper Alpha油氣平臺爆炸事故、切爾諾貝利核事故和德克薩斯城災(zāi)難，事故報告對這些失誤作出了詳細分析。業(yè)界正通過進行大量的人因（HF）任務(wù)分析，以評估系統(tǒng)設(shè)計和操作上的風(fēng)險，進而優(yōu)化本質(zhì)安全設(shè)計和操作。此外，在最近對陸上（《安全報告評估指南：人為因素》，英國健康與安全執(zhí)行局著）和海上（《海上安全狀態(tài)評估原則》，英國健康與安全執(zhí)行局著）工業(yè)的指導(dǎo)意見中，安全監(jiān)管機構(gòu)已聲明，要求提供明確的證明，表明對安全關(guān)鍵的人工任務(wù)進行了分析和評估，以達到適當(dāng)?shù)臉藴?，從而預(yù)防可預(yù)見的失誤。

c)目視化管理：目視化管理也叫可視化管理，是一種行之有效的科學(xué)管理手段，是利用形象直觀而又色彩適宜的各種視覺感知信息來組織現(xiàn)場生產(chǎn)活動，達到提高勞動生產(chǎn)率和安全性的一種管理手段，也是一種利用視覺來進行管理的科學(xué)方法，在化工工業(yè)中應(yīng)用很普遍。目視化設(shè)計和維護得當(dāng)，確保提供準確完整的信息和標識，避免人員溝通、理解和執(zhí)行錯誤，能夠從根本上消除生產(chǎn)現(xiàn)場的安全隱患，甚至消除隱患產(chǎn)生的根源或源頭。如機組A和機制B安裝在工廠通道兩側(cè)，但兩個現(xiàn)場操作柱都安裝在機組A一側(cè)，應(yīng)急情況下可能存在人員誤操作的問題。經(jīng)過改進設(shè)計，如下圖 5所示，將操作柱B和機組B布置在同一側(cè)，操作柱A和機組A布置在另一側(cè)，降低人員誤操作風(fēng)險。很多工廠在機械、電氣和工藝過程能量隔離操作過程中，通常使用了上鎖管理的措施，但常見的問題是上鎖沒有掛簽，讓人很難理解上鎖的目的等基本信息，另外，標簽也缺乏有效的管理，導(dǎo)致使用不規(guī)范濫用的可能，改簽上鎖和標簽管理中心改進如圖 6所示，從根本上避免因信息缺失、錯誤或標識不清誘導(dǎo)人犯錯誤。