拜耳杀虫剂废液罐爆炸事故

拜耳作物科学残渣处理器爆炸事故赵建民蒋成瑞任景（上海撷果商务咨询有限公司）1、事故简介2008年8月28号晚10点35分，西弗吉尼亚州拜耳作物科学（BayerCropScience）工厂发生了一场爆炸。这次爆炸震惊了方圆数英里的居民。大火从工厂爆发时，火焰照亮了夜空。不明化学物质大火继续燃烧四个小时。两名工人在爆炸中受伤不幸身亡。拜耳作物科学工厂是一家大型化工联合企业，位于查尔斯顿市（Charleston）卡诺瓦（Kanawha）河畔，占地面积超过400英亩，它坐落在人口稠密区域-西佛吉尼亚州立大学旁。拜耳四个生产装置使用剧毒化学物质，其中包括异氰酸甲酯（MIC,MethylIsocyanate），用以生产碳酸酯杀虫剂等产品。其中一个装置毗邻一个6700加仑容量的异氰酸甲酯储罐，该装置通过一系列的化学反应来合成杀虫剂：灭多威（Methomyl）和拉维因（Larvin）。在2008年的夏天，灭多威和拉维因装置停工几个月进行计划维护，升级DCS控制系统和更换一个已使用25年的压力容器-残渣处理器（residuetreater）。在残渣处理器内，残余的灭多威在高温下分解，经过处理的废溶剂就可以在工厂内其他地方被用作燃料。该过程由于灭多威的分解而释放热量，需要小心控制，以免发生失控反应。拜耳急于让该装置恢复生产，以满足拉维因的需求，就让工人们加班加点来完成任务，然而，重启装置的决定并不成熟。工人们面临着众多的设备问题，新的电脑控制系统也还未校准，还不能被使用，这使得启动尤其危险。启动该装置的五天后，残渣处理器恢复使用，为了安全起见，残渣处理器需要预先充满干净的溶剂并加热，以防止启动期间，反应性灭多威积累可能导致的危险。安全联锁防止灭多威残渣在温度过低的情况下进入残渣处理器。但是一些操作员认为加热器达不到开启阀门所需的温度，没有按照操作规程的要求，本着操作经验，操作员使用密码旁路了安全联锁，这种例行的变通方案增加了失控反应的可能性。其他的设备问题转移了操作员的注意力，在发生事故的那天，他们没有预先将溶剂充填到残渣处理器内，进一步加剧危险的是，结晶器的问题导致残渣中灭多威的浓度增加，远远高于其安全操作上限。白天，残渣处理器内过度浓缩的灭多威开始分解，释放热量，随着温度的不断攀升，分解反应的速度急剧增加，到晚上10点时，温度已经接近安全上限了。10点17分，压力开始迅速升高，内操正在处理其他设备问题而没有注意到，10点25分，残渣处理器高压报警，内操误以为压力增加的原因是排气管堵塞了，这种情况过去曾多次发生。他通过对讲机叫两名外操去检查排气管，并把残渣处理器冷却系统调至最大，然而失控反应仍然不受控制，晚上10点33分，残渣处理器突然破裂，容器倾倒飞入生产装置中，扯断了管道、电缆，超过2200加仑的易燃有毒物质向各个方向喷射，大规模的火灾爆发了。负责检查残渣处理器排气管的两名工人受了致命伤，一人当场死亡，另一人之后在医院死亡。图1、事故后现场图片图2、灭多威/拉维因装置内的残渣处理器残骸2、事故原因2.1变更管理（MOC,ManagementofChange）旁路安全联锁系统。在开车时，残渣处理器需要预先充满干净的溶剂并加热至135℃，以防止在温度低时，进入残渣处理器的灭多威不能迅速分解而积累，可能导致分解反应失控。当残渣处理器温度低于135℃，安全联锁会禁止操作工打开残渣进料阀。然而，由于残渣处理器加热器的设计问题，在开车时，该加热器并不能将残渣处理器内的物料加热至联锁解除所需的最低温度（135℃）。所以，为了解决这个问题，一些操作员在开车时将该联锁旁路，手动打开残渣进料阀，当残渣进料中的灭多威分解放出热量，就可以使残渣处理器内的温度超过135℃，满足联锁所需的最低温度。组织变更管理（OMOC,OrganizationalManagementofChange）。一位经验丰富的操作员描述了组织结构的变化是如何影响装置操作时的技术支持的：“……原来有一些人，他们主管，一个人管灭多威，一个人管oxime，一个人管库房……现在好像有一个人管所有的。没有班长”。CSB调查小组认为：对操作员技术支持的诸多不足使得操作员识别并处理故障变得更加困难。例如：组织重组之后，有一位技术顾问负责灭多威及拉维因装置；技术顾问和倒班主管在夜班及周末时不上班，在需要时提供支持；因为项目的原因增加了一位技术顾问，这个技术顾问没有灭多威的操作经验，却主要负责灭多威装置；在事故前几天，负责灭多威装置的技术顾问每天工作15-17个小时，在事故当天已经工作了10个小时，在当天夜班操作员尽力去稳定生产时，这位技术顾问已经下班；有一位运行装置工程师，但是他只提供很少的日常操作支持，并且只有不到一年的经验。2.2开车前安全审查（PSSR,PreStartupSafetyReview）在灭多威装置开车前，进行了2个项目，一个是升级DCS控制系统，另一个是更换一个已使用25年的压力容器-残渣处理器（residuetreater）。美国化学品安全委员会（CSB,ChemicalSafetyBoard）认为，拜耳在执行这2个项目的开车前安全审查（PSSR）方面存在不足。PSSR人员使用了一个8页的检查表来记录残渣处理器项目的PSSR，需要用“是”、“否”和“不适用”这3个选择框来记录一系列的问题和检查项，在每一页的底部，有一个空间可以记录一些文字性的备注。PSSR错误地将一些实际未完成项标识成了已完成。例如：针对检查表项-“操作程序是否已经更新，反映了变更管理评审（MOCR,ManagementofChangeReview）所识别的差距？”，PSSR人员选择了“是”，然而，现有操作程序并没有针对DCS系统升级进行更新。一个完整的PSSR应该包括现场确认，确认所有设备在开车前都已安装到位。然而，在开车过程中，现场人员发现溶剂进料线上的一个阀门未安装，导致了过多溶剂消耗；另外一个例子，操作人员发现蒸气冷凝器冷却水系统上的一个阀门的阀杆断了，导致冷凝器冷却不足，结晶器溶剂比失控。由于PSSR未能发现这2个设备的问题，直接地导致了残渣处理器进料中的灭多威浓度超高，最终导致了残渣处理器的爆炸事故。另外，针对DCS控制系统升级项目的PSSR中还有一些错误：针对一些未完成项，PSSR团队并未记录所需行动项的完成时间。例如：PSSR的问题–“针对开车，是否提供了足够的技术支持”，PSSR团队正确地识别出这是一个未完成项，并列出2名行动责任人，但是并没有规定行动完成的具体时间。而开车时，技术支持不足也是事故的原因之一。2.3工艺危害分析（PHA,ProcessHazardAnalysis）2005年，拜耳对灭多威装置利用HAZOP（HAZard&OperabilityStudy）方法进行了工艺危害分析。HAZOP小组的成员包括经验丰富的主持人、工艺工程师和装置操作人员。然而，CSB认为，PHA在几个方面存在不足，未能识别出重大风险场景，可能需要额外的控制措施。2005年PHA团队未能验证分析中的关键假设的真实性。例如：团队认为操作人员严格地遵守操作程序中的规定，错误地认为安全连锁系统在任何操作模式是都是起作用的。然而，在开车时，基于操作经验（残渣处理器加热器不能将容器内物料温度加热至联锁设定最低温度），一些控制室操作员常常将残渣处理器进料阀的安全联锁置于旁路状态，手动打开残渣处理器进料阀。PHA团队识别出潜在的危害，却未提出合适的建议措施。例如，PHA团队识别出风险：“灭多威装置的控制系统陈旧，没有配备安全仪表系统（SIS,SafetyInstrumentedSystem）。操作员可以有权限进入控制系统做一些未经授权的更改，更改报警设置……”。虽然知道操作员可以不经过变更管理系统（MOC）的授权和风险评估，操作员就可以进行控制系统的更改，然而，PHA团队并没有提出任何建议措施加以控制。如果操作人员需要经过严格的变更管理程序才能旁路安全联锁，残渣处理器爆炸的事故可能就不会发生。2.4操作程序（OperatingProcedure）CSB发现灭多威装置的标准操作程序（SOP,StandardOperatingProcedure）存在严重的问题。事故调查发现，开车时，灭多威装置的SOP是未经更新的，是2006年更新并批准的版本。另外，该装置的SOP是如此复杂：光目录就有12页之多，程序的总页数超过1000页，包含16个部分，里面还包含变更程序、供货商信息、以往发生的重大事故等，和开车、正常生产、紧急停车等操作相关的部分有大概400多页。如此复杂的SOP让操作人员不愿意使用。很多操作人员告诉CSB：他们不依靠SOP来进行操作，他们认为在不需要指令的情况下就可以正确地运行这个装置。2.5行动跟踪（ActionTracking）2007年，针对灭多威及拉维因装置的工艺安全管理（PSM,ProcessSafetyManagement）审计中，提出了更新灭多威装置SOP的行动项。该行动项在2008年事故发生时，已经过期达9个月之久，仍未关闭。早在2005年，拜耳北美总部对灭多威及拉维因装置的工艺安全审计中，就发现了在行动项跟踪方面存在不足，这些行动项（建议项或纠正措施）可能来自于工艺危害分析（PHA）、设备检查、符合性审计等。同样是2005年，美国职业安全健康局（OSHA,OccupationalSafetyandHealthAdmistration）对拜耳工厂的检查发现了类似的问题。2006年，拜耳实施一套新的行动跟踪系统：系统自动提醒行动责任人、行动项完成后需要经理电子审批等。然而，即使使用了这套系统，行动项的跟踪和关闭仍然存在问题。3、经验及教训美国化学品安全委员会（CSB,ChemicalSafetyBoard）总结了在其所调查的一些事故中所发现的共性的问题，如表1所示。变更管理，工艺危害分析、开车前安全审查和标准操作程序可能是化工行业需要投入更多的资源去加以改善的工艺安全管理要素。工艺危害分析（PHA）变更管理（MOC）开车前安全审查（PSSR）标准操作程序（SOP）拜耳（2008）XXXXBP（2005）XXXX台塑（2004）XXXDPC（2002）XX霍尼韦尔（2003）XXMotiva（2001）XXXXSierra（1998）XXTosco（1999）XXValero（2007）XX表1、CSB调查中一些常见的需要改善的工艺安全管理要素参考文献：CSBINVESTIGATIONREPORT,PesticideChemicalRunawayReaction,ReportNo.2008-08-I-WV,January2011