[生產(chǎn)經(jīng)營管理]工藝安全管理與事故預防Word版

1、 第一章 工藝安全管理簡介 工藝安全事故初期的基本特征是泄露（物料泄漏或能量釋 放），它們的后果往往是災難性的。為了防止災難性的工藝安全事故，有必要建立和貫徹有效的工藝安全管理系統(tǒng)。 1 引言 目前，在我國工藝安全還不是專門學科。當人們談及工業(yè)領(lǐng)域的“安全”時，指的是一個非常廣泛的概念，不但涵蓋職業(yè)安全，也包含了工藝安全、產(chǎn)品安全和運輸安全等等。 自20世紀70年代以來，在歐、美工業(yè)發(fā)達地區(qū)或國家，發(fā)生了不少重大的工藝安全事故，政府、公眾和工業(yè)界開始反思該如何防范類似的事故，并開展了許多有益的工作，從80年代開始，工藝安全逐漸發(fā)展成為了一門獨立的學科。 本章，我們先來了解一下震驚世界的印度博帕

2、求( bhopal)化學品泄漏事故，然后討論工藝安全的概念和工藝安全管理相關(guān)法規(guī)產(chǎn)生的歷史沿革。 2 事故案例（博帕爾化學品泄漏事故） 1984年12月3日發(fā)生在印度博帕爾的甲基異氰酸酯(methyl isocyanate，以下簡稱mic)泄漏事故，是迄今為止最嚴重的工業(yè)安全事故。 mic是一種毒性很強的化學品，在事故過程中，從一個儲罐泄漏了約25t mic，造成大量人員和牲畜死亡，具體的死亡人數(shù)難以統(tǒng)計。有報道指出，當?shù)?0萬人口中有約20萬人暴露于有毒氣體中，并且在事故發(fā)生后的兩天內(nèi)，約有5000人死亡，最終總的死亡人數(shù)可能有2萬人，另外有6萬余人需要接受長期治療（印度政府在1991年公布

3、的一份報告稱，車本次事故導致了3800多人死亡和11000余人殘疾）。 2.1 事故背景 事故工廠隸屬于聯(lián)臺碳化公司(union carbidec)rporahon)在印度的一家合資公司，即聯(lián)合碳化印度有限公司，聯(lián)合碳化占該公司50.9%的股份。當時，聯(lián)合碳化公司是財富500強企業(yè)之一，也是僅次于杜邦(dupontc)和道化學(mw (hemical)的世界第三大化學公司（本次事故后，聯(lián)合碳化公司被拆分，其中部分被道化學兼并）。 事故工廠始建于1969年，從1980年起生產(chǎn)殺蟲劑西維因(sevin)。mic是生產(chǎn)該殺蟲劑的一種中間產(chǎn)品，它是一種揮發(fā)性的、有毒和易燃的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量為57.0

4、5，室溫時為無色液體；沸點39.1t，20時對水的相對密度為0.96，蒸氣壓為6.4kpa;能與水發(fā)生放熱反應。美國職業(yè)安全健康局(osha)規(guī)定的8h允許暴露極跟濃度是0.047mg/m3。 工廠投產(chǎn)初期，聯(lián)合碳化總部委派了一名有良好安全意識和操怍經(jīng)驗的雇員擔任廠長，并且實現(xiàn)了50萬人工時無誤工事故的優(yōu)良安全紀錄。 由于政治等各種原因，1980年公司決定由一名印度本地員工接替廠長職務。新廠長有很好的財務背景，但是對于安全和生產(chǎn)知之甚少。從1982年起，由于干旱等原因，印度國內(nèi)市場對于該工廠的產(chǎn)品需求減少，1983年工廠的銷售額下降了23%。在本次事故發(fā)生之前，由于市場需求疲軟，工廠停產(chǎn)了6個

5、月。期間，工廠管理層采取了一系列措施來節(jié)約成本，諸如： （l）縮短員工的培訓時間。最初的人事政策，要求聘請受過高等教育并獲得學位者擔任操作員，并為他們提供長達6個月的脫產(chǎn)培訓。為了節(jié)約成本，工廠放棄了這一政策，將操作人員的培訓時間由6個月減少至15天。 (2)減少員工數(shù)量。原本每個班組有1名班組主管、3名領(lǐng)班、12名操作工和2名維修工，后來減至1名領(lǐng)班和6名操作工，不再設班組主管。 (3) 盡量聘請廉價的承包商（盡首他們?nèi)狈?jīng)驗）和采用便宜的建造材料。 (4)減少對工藝設備的維護與維修（包括對關(guān)鍵安全設施的維護）。 (5)停用冷凍系統(tǒng)。發(fā)生事故的儲罐本來有一套冷凍系統(tǒng)，其設計意圖是使mic的儲

6、存溫度保持在0左右；為了節(jié)約成本，工廠停用了該冷凍系統(tǒng)。 聯(lián)臺碳化公司曾派出一個專家小組對該工廠進行安全審計。在審計報告中提出了一系列需要改進的地方，例如闊門泄漏、過濾器清洗時未事先使用盲板隔離、壓力計故障和噴淋水系統(tǒng)故障等等。在本次事故發(fā)生前，這些審計報告中提出的改進揩施都沒有落實。 2.2事故經(jīng)過 如圖1 -1所示，在事故發(fā)生的當天下午，維修人員嘗試清洗工藝管道上的過濾器。在用水反向沖洗過濾器之前，正常的作業(yè)程序要求關(guān)閉工藝管道上的閥門，并在“隔離法蘭”處安裝盲板。在開始這些工作之前，維修人員需要申請并獲得作業(yè)許可證。 事實上，在本次維修作業(yè)前，維修人員沒有申請作業(yè)許可證、沒有通知操作人員

7、、也沒有安裝盲板以實現(xiàn)隔離。他們認為，只要關(guān)閉工藝管道上的閥門就可以對過濾器進行清洗。不幸的是，由于腐蝕，儲罐進料管上的閥門發(fā)生內(nèi)部泄漏，在維修員反沖洗過濾器的過程中，沖洗水經(jīng)過渡閥門進入了mic儲罐。 水進入儲罐后，與其中的mic發(fā)生放熱反應，儲罐內(nèi)的溫度和壓力升高。由于缺乏維護與維修，相關(guān)的溫度和壓力儀表未正常工作，控制室內(nèi)的操作人員沒有及時覺察到儲罐工況的異常變化。 由于工廠在事故發(fā)生前停用了冷凍系統(tǒng)，儲罐內(nèi)mic的實際溫度約為1520（即當?shù)氐沫h(huán)境溫度），遠遠高于設計時所期望的0，在較高溫度下，mic與水的反應更加劇烈。 在設計工藝系統(tǒng)時，考慮了少量mic放空的情形。按照設計意圖，它會

8、先通過洗滌器洗滌，然后經(jīng)火炬燃燒后進入大氣，從而最大限度地減少對周圍環(huán)境的影響。但當事故發(fā)生 時，火炬系統(tǒng)正處于維修當中，沒有發(fā)揮應有的作用。 上述冷凍系統(tǒng)、洗滌器和火炬都是關(guān)鍵的安全設，但當事故發(fā)生時，它們都處于非正常工柞狀態(tài)：工廠停掉了冷卻系統(tǒng)和洗滌器，火炬系統(tǒng)剛正好處于維修狀態(tài)。 12月3日凌晨00時15分，儲罐內(nèi)壓力迅速升高，有人在工藝區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了泄漏出的mic。于是，一名操作人員前往現(xiàn)場查看，他聽到儲罐內(nèi)發(fā)出隆隆聲，并感受到來自儲罐的輻射熱，他立即嘗試啟動洗滌器，但沒有成功。 凌晨00對45分，儲罐超壓、安全閥起跳，隨即大量mic泄漏到周圍環(huán)境中。在zh內(nèi)，約25t mic進人大氣中，

9、工廠下風向8km內(nèi)的區(qū)域都暴露在泄漏的化學品中，短時間內(nèi)造成周圍居民大量傷亡。事故發(fā)生后，應急反應系統(tǒng)沒有有效運轉(zhuǎn)，當?shù)蒯t(yī)院不知道泄漏的是什么氣體，對泄露氣體可能造成的后果及急救措施也毫不了解。 2.3造成事故嚴重后果的因素 博帕爾事故是法律、技術(shù)、組織及人為錯誤各方面綜合作用的結(jié)果。直接的原因是水進入儲罐內(nèi)與mic發(fā)生化學反應，安全設的失效和缺乏有效的應急反應，是未能減輕事故后果的重要原因。以下歸納了導致本次事故嚴重后果的一些因素： (1)工廠位置不合適。工廠建造在城市近郊，離火車站只有l(wèi)km，距工廠3km范圍內(nèi)有兩家醫(yī)院。當?shù)卣髮⒃摴S搬遷到高市區(qū)z5 km處的一個工業(yè)區(qū)，但是搬遷

10、一直沒有得到落實。 .(2)未按本質(zhì)安全的原則進行工廠設計。根據(jù)“本質(zhì)安全”的原則，宜盡量采用無毒或毒性小的化學品替代毒性大的化學品，mic是該工廠生產(chǎn)工藝過程中的中間產(chǎn)物，在工廠設計階段，可以考慮其他工藝路線以避免產(chǎn)生如此毒性的中間產(chǎn)物；當時，已有兩家類似的工廠采用了其他替代的工藝路線，從而成功地避免了在工藝生產(chǎn)過程中產(chǎn)生mic。 (3)未按本質(zhì)安全的原則進行工廠操作。按照“本質(zhì)安全”的原則，在滿足工藝基本要求的前提下，應該盡量減少工藝系統(tǒng)內(nèi)危險化學品的存儲量。事故工廠有三個mic儲罐，每個儲罐的儲存量約為57m3，有專家質(zhì)疑儲存如此大量危險物料的必要性。 按照操作要求，事故儲罐中mic液位

11、不得超過60%（在美國西弗吉尼亞類似的工廠要求不超過so每），在事故發(fā)生時，實際液位是87%。 此外，工藝要求對儲罐內(nèi)的mic進行冷凍儲存，聯(lián)合碳化的操作手冊也規(guī)定，當溫度超過11時，就應該報警；而在博帕爾工廠，停掉了冷凍系統(tǒng)之后，報警溫度被設定在20，實際的操作溫度基本上在15左右。 (4)安全設失效。按照原來的設計意圖，當發(fā)生較小泄漏時，泄漏的氣體先經(jīng)過洗滌器吸收，少量未被洗滌吸收的氣體進入炬，在進人大氣之前被焚燒掉。洗滌器能夠處理溫度為35、流量為90kg/h的mic蒸氣，在事故發(fā)生時，mic的排赦量大約是設計處理流量的200倍；而且火炬正處于維修狀況，與工藝系統(tǒng)分開了。另一項安全設是噴

12、淋水系統(tǒng)，在3日凌晨1時，操作人員啟動了噴淋水，但是最高只能噴到離地面15m處，而泄露的mic蒸氣達到了離地面50m的高度。 (5)應急反應低效率。在該工廠，少量的泄漏早已司空見慣，而且儲罐上的壓力計早先已經(jīng)出現(xiàn)故障，操作人員不再相信它們的結(jié)果。事故發(fā)生之初，工廠操作人員忽視了所發(fā)生的泄漏，在發(fā)現(xiàn)泄漏2h后才拉響警報。mic的泄漏持續(xù)了約45一60min，在這期間，居住在工廠周圍的許多人，因為眼睛和喉嚨受到刺激從睡夢中驚醒，并很快喪失了生命。 (6)管理層缺乏安全意識。工廠的管理層為了節(jié)約成本，不惟以犧牲安全為代價，這是導致一系列不安全條件和不安全行為的重要原困。 2.4事故啟示 (l)管理層

13、對于安全的認可是實現(xiàn)工廠安全的根本前提。管理層的認可不僅利于落實日常的安全管理，也是建設企業(yè)安全文化的重要推動力。就實現(xiàn)安全無事故的目標而言，如果沒有管理層的承諾，再好的管理系統(tǒng)和技術(shù)能力都沒有現(xiàn)實的意義。 (2)管理層對于安全的認可解決了“應該去做”的問題，緊接著的問題是“如何去做”。為了防止災難性的事故，工廠需要做好管理與技術(shù)兩個方面的工作：一是需要建立科學的安全管理系統(tǒng)；二是管理人員、工程師及操作和維修人員需要具備必要的技術(shù)能力。 (3)僅就工藝安全而言，我們可以從本次事故吸取以下教訓 需要對危害較大的工藝系統(tǒng)進行系統(tǒng)的工藝危害分析；辨別工藝系統(tǒng)可能出現(xiàn)的偏離正常工況的情形，找出相關(guān)的原

14、因與后果，并提出消除或控制危害的改進措施，從而提高系統(tǒng)的安全性能。 建立和切實執(zhí)行工藝系統(tǒng)的變更管理制度，嚴肅對待工藝系統(tǒng)和操作、維修程序的變更。工藝系統(tǒng)的重要安全設施（如本案例中的冷凍系統(tǒng)和火炬）之所以存在，都是為了實現(xiàn)一定的工藝意圖，不能隨意取消或繞過它們；如果確實需要這樣做，應事先按照變更管理程序的要求，對新的做法進行必要的危害分析，并依據(jù)分析結(jié)果落實必要的安全措。 加強對操作員和維修人員（包括承包商）的培訓和管理。幫助員工和承包商了解工藝系統(tǒng)中存在的危害、相關(guān)的控制措施以及工廠的各項安全管理制度（如作業(yè)許可證制度）。 加強對事故和未遂事故的根源分析。在本次災難性事故發(fā)生之前，博帕爾工廠

15、就發(fā)生過多次小規(guī)模的mic泄事故，工人們都有過眼睛不適的經(jīng)歷(mic損傷眼睛、肺部和神經(jīng)系統(tǒng)等)。但是，這些前兆并沒有引起工廠管理層的足夠重視。經(jīng)驗表明，后果輕微的事故和未遂事故是重大事故的前兆，需要重視工廠所發(fā)生的哪怕是不起眼的小事故，仔細分析和消除它們的根源。 重視職業(yè)安全的同時，更需要高度重視工藝安全。職業(yè)安全和工藝安全都是工廠總體安全的重要組成部分，但兩者又有區(qū)別：職業(yè)安全事故往往是傷害一個人或幾個人；而工藝安全事故的后果通常會嚴重得多，它不僅僅是傷害幾個人而已，有可能嚴重損壞工藝系統(tǒng)本身、造成大量人員傷亡、使整個公司倒閉、甚至給周圍公眾或環(huán)境帶來災難性的后果，博帕爾事故就是一個典型的

16、例子。 3 工藝安全(process safety) 最近幾十年來，技術(shù)革新給化工和石化等行業(yè)帶來巨大的變化：新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)、控制手段更加先進、裝置規(guī)模日趨擴大。但是，隨之而來的是：涉及化學品的品種更多且儲存量更大、應用的工藝技術(shù)更加復雜、操作條件更加苛刻、工藝系統(tǒng)的危害更多。例如，廣泛采用易燃和有毒的化學品、工藝過程涉及高溫和高壓、反應大量放熱等等。 隨著技術(shù)進步，愈來愈復雜的工藝系統(tǒng)對安全提出了更高的要求。很多專家甚至認為從某種意義上講，安全方面的高要求已經(jīng)成為化工和石化行業(yè)發(fā)展的一個瓶頸。工藝系統(tǒng)越復雜，化工工程師就需要掌握越多的安全知識，以確保工藝系統(tǒng)的設計和操作滿足基本的安全要求。

17、（1）工藝安全的一個基本出發(fā)點是預防工藝物料（或能量）泄漏。雖然化工和石化行業(yè)發(fā)生的各類事故通常表現(xiàn)為著火、爆炸或有毒物暴露等不同的形式，但都可以歸咎于物料的泄漏或能量的釋放（也可以視為一種泄漏形式）。 工藝系統(tǒng)一旦出現(xiàn)泄露，就有可能導致災難性的工藝安全事故?；瘜W品泄或能量釋放可能發(fā)生于正在運行的工藝裝置、儲存原料或產(chǎn)品的區(qū)域、長途輸送管道、鐵路和公路裝運化學品的槽車以及化學品水運船舶等等。 以涉及易燃物料的工藝系統(tǒng)為例，如果僅僅是泄漏且物料在泄漏出來后很快形成蒸氣并擴散開去，危害相對較小；較多的情形是，泄漏出來的物料蒸發(fā)，并且形成蒸氣云，蒸氣云體積增大并蔓延，接觸到著火源后發(fā)生著火或爆炸。可

18、燃物著火燃燒時，烘烤臨近的設備或管道，導致它們破裂；爆炸也可以造成周圍設備或管道破裂；這樣以來，就出現(xiàn)了更多的泄漏，形成更大范圍的著火或數(shù)量更多的爆炸。 泄漏 蒸氣云 ( 著火源） 著火或爆炸 更多泄漏 更多著火或爆炸 反之，如果工藝物科按照原本的設計意圖，以預想的狀態(tài)（溫度、壓力和相態(tài)等等）停留在設備或管道內(nèi)，整個工藝系統(tǒng)就處于安全的狀態(tài)； (2)工藝安全的目的是在設計、建造、操作和維修工廠工藝設備和設施過程中，運用工程知識、原理與經(jīng)驗，消除或減少與工藝過程相關(guān)的危害。 “工藝過程相關(guān)的危害”源自兩個方面，一是工藝介質(zhì)車身的危害，二是工藝過程（對介質(zhì)的儲存、處理和加工）所賦予的危害。例如，氯

19、氣有毒屬于這種介質(zhì)本身的危害；將氯氣儲存在容器內(nèi)并保持一定的壓力，這些氯氣就具備了一定的能量，“具有能量”是對這些氯氣加壓這一工藝過程所帶來的危害。固此，工藝安全既關(guān)心工藝過程中涉及的各類化學品，又關(guān)心如何儲存、處理和加工這些化學品。 (3)工藝安全有別于傳統(tǒng)的“安全”概念。傳統(tǒng)的“安全”主要是指使用各類個人防護用品和建立相應的規(guī)章制度來保護作業(yè)人員，防止發(fā)生人員傷害事放。“工藝安全”所倡導的事故預防方法有別于以上傳統(tǒng)的做法，它強調(diào)采用系統(tǒng)的方法舡藝危害進行辯識，根據(jù)工廠不同生命周期或階段（研發(fā)、設計、投產(chǎn)前和生產(chǎn)過程中）的特點，采取不同的方式辨別存在的危害、評估危害可能導致的事故的頻率及后果

20、，并以此為基礎，設法消除危害以避免事故，或減輕危害可能導致的事故后果。工藝安全重視應用以往設計的經(jīng)驗教訓，強調(diào)嚴格執(zhí)行相關(guān)的設計標準和規(guī)范。工藝安全管理的理念和危害控制技術(shù)可以應用于各種流程工業(yè)，倒如化工、石化、煉油、海上采油、制藥及冶金等等。 (4)工藝安全的側(cè)重點是工藝系統(tǒng)或設本身。工藝安全也關(guān)注可能導致事故的人為因素，但相對而言，職業(yè)安全關(guān)注更多的是人的行為，工藝安全則較關(guān)心工藝系統(tǒng)或設施本身是否存在技術(shù)上的缺陷或安全操作的隱患。除了關(guān)心操作人員及工廠周圍人員的安全外，工藝安全也重視 泄露事故對環(huán)境的破壞和對工廠設施的損壞。 (5)工藝安全已是一門獨立的學科。雖然工藝系統(tǒng)的安全在工藝系統(tǒng)

21、產(chǎn)生的那一刻就客觀存在了，但是直到20世紀90年代，工藝安全才開始成為一門獨立的學科。 20世紀60年代以來，工藝系統(tǒng)變得越來越復雜、操作條件愈加惡劣（如高壓與高溫等），在歐洲和美國發(fā)生了一系列重大的工藝安全事故，工業(yè)界開始逐漸意識到，需要應用系統(tǒng)的方法和技術(shù)來預防工藝安全事故。其后，在歐、美等地，政府部門陸續(xù)頒布了相關(guān)的工藝安全管理法規(guī)。 自20世紀80年代以來，工藝安全管理及技術(shù)獲得了長足發(fā)展。人們相繼開發(fā)了不少預防工藝安生事故的方法和工具，例如危險性與可操作性研究(hazop)、故障樹分析(fra)等分析方法。同時，也建立了一些后果模擬的計算模型，如火球輻射模型、有毒蒸氣擴散模型、兩相流

22、泄放模型等等。目前，有一部分歐、美化工及能源公司設有專職的工藝安全專業(yè)人員，他們負責為本公司的設計人員和生產(chǎn)人員提供工藝安全技術(shù)與管理方面的專業(yè)支持。 1985年，美國化學工程師協(xié)會(the americaninstilute ofchemical enpneers，afche)設立了化工工藝安全中心(the center for chericalproceas safety，ccps)，主要從事化工、石化及工藝加工行業(yè)的安全技術(shù)發(fā)展與傳播，以幫助企業(yè)預防重大工藝安壘事故。4工藝安全管理及相關(guān)法規(guī)簡介 4.1工藝安全管理 工藝安全管理的主要目的是預防危險化學品（或能量）的意外泄漏，特別是防止它

23、們泄露到員工或其他人員活動的區(qū)域，使相關(guān)人員遭受傷害。完善的工藝安全管理系統(tǒng)不但能幫助減少人員傷害，也能避免重大的財產(chǎn)損失。此外，它還通過消除或減少工藝系統(tǒng)中存在的操作隱患，提高工藝設備的可靠性，減少不必要的停車，提升產(chǎn)品的品質(zhì)，而且可以提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本和延長工藝設備的使用壽命。 工藝安全管理的主要對象是處理、使用、加工或儲存危險化學品的工廠或設施。它強調(diào)運用系統(tǒng)的管理手段，識別、理解、清除和控制工藝危害，在設計上確保工藝系統(tǒng)具備可以接受的安全性，并使工藝設施在建成后按照設計意圖安全地運轉(zhuǎn)。 工藝安全管理關(guān)心工藝系統(tǒng)的“變化”。許多工藝安全事故是由于工藝系統(tǒng)的“變化”所導致的，如液位

24、偏高、流量過大、車輛撞破工藝管道等等，這種“變化”可能是自發(fā)的，也可能是外部作用的結(jié)果。如果上述“變化”處于設計預期的范圍內(nèi)，就不-發(fā)生事故；反之，當這些“變化”使系統(tǒng)的操作工況超出設計的安全范圍，就很可能導致操作問題或事故。這些“變化”可能發(fā)生在工藝、設備或人員等諸方面，而且在工廠生命周期中，不可避免會發(fā)生這些“變化”，重要的是要將這些“變化”納入適當?shù)墓芾碇小?4.2工藝安全管理法規(guī)的發(fā)展沿革 1974年，在英國flibomugh出的一家化工廠，工廠維修人員用一條臨時管道替代6個串級反應器中的第5級反應器，結(jié)果該臨時管道破裂，泄漏了約50t可燃物。一可燃物形成的蒸氣云發(fā)生爆炸，造成28人死

25、亡及周圍社區(qū)重大的財產(chǎn)損失（請參考本書第四章對該事故的詳細描述）。 在以往，安全管理的重點是職業(yè)安全管理，主要是防止在作業(yè)過程中，工人遭受機械傷害或由于跌落等原因所導致的傷害。本次事故使化工行業(yè)的管理者和工程師們意識到，對新工廠的設計以及發(fā)生變更的工藝系統(tǒng)進行危害分析至關(guān)重要，人們需要在設計階段做更多的工作，來消除工藝系統(tǒng)中潛在的危害，而不是僅僅關(guān)注職業(yè)安全相關(guān)的危害?；诖苏J識，工藝危害分析( ptocesa hazard review)逐漸成為工程設計的一個重要環(huán)節(jié)。 1975年，荷蘭畢克(beek)的一套石油裂解裝置在投產(chǎn)前發(fā)生泄漏，導致了一起嚴重的蒸氣云爆炸事故，造成14死亡。1977

26、年，在意大利的塞維索（seveso）工廠，因為閥門泄漏，導致大范圍的有毒蒸氣泄露。這些事故直接催生了第一部針對工藝安全的政府法規(guī)，即1982年歐洲頒布的“seveso i指令”。該指令以意大利發(fā)生事故的工廠命名，主要包含了社會公眾的知情權(quán)和對應急反應相關(guān)的要求，為歐盟各成員國所遵守。 1984年，發(fā)生在印度博帕爾的災難性事故奪去了成千上萬人的生命。“明天博帕爾災難還會不會再發(fā)生？”和“該如何防止博帕爾事故重演？”成為流程工業(yè)學術(shù)界的熱門議題。鑒于本次事故美國化學工程師怫會在1985年成立了專門的化工工藝安全中心(ccps)，該中心為化工、石化等行業(yè)提供工藝安全技術(shù)和管理的全面支持，以防范重大的

27、工藝安全事故。相應地，在加拿大，成立了重大工業(yè)事故協(xié)調(diào)委員會(mlacc)，它的使命是減少工業(yè)事故發(fā)生的頻率和減輕事故的后果。此外，“sevesoi指令”也經(jīng)歷過修訂，1996年形成了“swreso指令”，它吸取了博帕爾事故的教訓，更加強調(diào)對重大危害的控制和建立工藝安全管理系統(tǒng)的必要性。1988年，美國化學協(xié)會(the amenczm chemiatrr councd，acc)頒布了“責任關(guān)懷”（responsible care），其中包含了工藝安全相關(guān)的規(guī)定，并要求其成員企業(yè)遵守這些規(guī)定。 1989年，在美國體斯頓發(fā)生了一起重大的反應器爆炸事故，導致23人死亡。1990年，在美國得克薩斯州又

28、發(fā)生了一起污水罐爆炸事故，造成l7人死亡。這些事故或多或少加速了工藝安全相關(guān)的立法。1992年2月24且，美國職業(yè)安壘健康局（oecupational safehr andhealth administriion，osha）頒布了危險化學品工藝安全管理系統(tǒng)的相關(guān)要求(29cfr1910. 119: pmcess safetr m印ent of hi azardous chemicals，psiu)，并于1992年5月26日正式生效。隨后，美國環(huán)保局( epa)頒布的“凈化空氣法案之災難性泄漏預防”于1999年生效，在osha工藝安全管理系統(tǒng)相關(guān)要求的基礎上，補充了對風險評價和應急預案的要求。

29、韓國參考美國osha頒布的工藝安全管理系統(tǒng)的相關(guān)要求，也于1996年頒布了該國的工藝安全管理系統(tǒng)要求，即kosha psm。 在我國，中國石油天然氣集團公司參考美國石油學會標準api rp750編寫了相關(guān)的標準sy/t 6230-1997即石油天然氣加工工藝危害管理，該標準主要應用于石油天然氣加工設施，于1997年8月25日頒布，井于1998年3月1日程執(zhí)行， 5 0sha頒布的工藝安全管理系統(tǒng)簡介 5.1適用范圍 osha頒布的工藝安全管理系統(tǒng)相關(guān)的法規(guī)(29cfr1910. 119)，主要是為了幫助企業(yè)防止有毒、易燃、易爆和易反應的化學品出現(xiàn)災難性泄漏，必及減輕上述物質(zhì)不幸發(fā)生泄漏時的后果

30、。部分典型事故與工藝安全相關(guān)的立法見表1-1 osha規(guī)定的psm(以下簡稱pm)主要應用于加工工業(yè)。在psm法規(guī)中附錄了一個危險 化學品列表，它包含130余種有毒或具有反應性的化學品，對每種化學品規(guī)定了一個散量標準。當工廠處理的危險化學品數(shù)量達到或超出所列表中的數(shù)量標準時，或者處理的易燃液體 或易燃固體的數(shù)量等于或大于4535.9kg時，工廠就需要遵守psm規(guī)定。 psm法規(guī)不適用于下列工藝設施： (1)零售設設 (2)油井、氣井； (3)無人操作設施。 osha對應該遵守psm規(guī)定的“工藝”也進行了定義：“工藝”是指使用、儲存、加工、處理或者在工廠范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移危險化學品，也可以是上述活動的綜

31、合。 5.2工藝安全管理系統(tǒng)執(zhí)行投產(chǎn)前安全檢查； (5)測試相關(guān)設備以實現(xiàn)工藝設備的機械完整性； (6)編寫應急預案； (7)開展事故調(diào)查； （8)幫助承包商認識工藝過程中潛在的危害。 本章，我們先討論一起因沒有有效使用工藝安全信息而導致的爆炸事故，然后了解psm對于工藝安全信息這一要素的要求，并進一步說明工廠需要編制的工藝安全信息資料以及管理過程中普遍存在的問題與對策。2事故案例（羥胺蒸餾裝置爆炸事故2.1事故簡介 1999年2月19日，c公司位于美國賓夕法尼亞州的一套羥胺(hycboxylamine)裝置發(fā)生爆炸，造成5人死亡，包括4名c公司的員工西1名臨近工廠的管理人員，并有多人受傷。生

32、產(chǎn)裝置遭受嚴重破壞（請參考圖2-1），爆炸還損壞了臨近工業(yè)園區(qū)中的建筑物。 事故發(fā)生時，c公司的員工正在對羥胺和硫酸鉀（k2s04）的混臺物進行蒸餾操作，這也是該公司第一次商業(yè)化投產(chǎn)這類工藝裝置。在蒸餾過程中，可能是由于羥胺濃度和溫度過高，工藝設備或管道內(nèi)的羥胺劇烈分解，導致了本次爆炸事故。 2.2涉及事故的化學品羥胺 羥胺（nh2oh）是氨的氧化產(chǎn)物，通常以水溶液或鹽的形式存在。表2-1中列出了它的基本物性數(shù)據(jù)。表2-1羥胺的基本特性參敲 參 數(shù) 數(shù) 值 l 參 數(shù) 數(shù) 值 相對分子質(zhì)量 33.03 爆炸溫度 26 焙點 34 密度(kg/m3) 1.277 擤點 110 蒸汽壓（47.2)

33、kpa 1.33 羥胺其他特性如下： (1)無色或白色、遇熱不穩(wěn)定的吸濕性針狀晶體； (2)易溶于液氨、水和甲醇，可溶于酸； (3)暴露于明火、火焰或氧化劑耐，可能著止； (4)大面積暴露于空氣中可能自燃； (5)在空氣中加熱，溫度超過70時，會發(fā)生爆炸； (6)與硫酸銅、金屬和氧化物（如氯氣）接觸時能被點燃。 羥胺主要應用于半導體行業(yè)，用作集成電路的清潔劑，也用于制造墨水、油漆和照片顯影劑等等。在全球只有少數(shù)公司生產(chǎn)羥胺，如果c公司不發(fā)生這次爆炸事故，它將會是第一家商業(yè)生產(chǎn)這類產(chǎn)品的美國公司。 2.3發(fā)生事故的工藝系統(tǒng) c公司從1997年開始在實驗室開發(fā)羥胺的生產(chǎn)工藝，并于1998年上半年建

34、立了10加侖(37.8l)的中試裝置。1998年7月開始租用面積約186的生產(chǎn)設（本次事故所在地）擴大生產(chǎn)。 羥氨生產(chǎn)流程包含四個基本單元：反應、過濾、減壓蒸餾和離子交換純化。其中的減壓蒸餾是為了將上游來的濃度30%（質(zhì)量分數(shù)）的羥胺溶液和硫酸鉀分離，并獲得濃度50%（質(zhì)量分數(shù)）的羥胺溶液。堿壓蒸餾系統(tǒng)包括進料罐、蒸餾塔、加熱器、冷凝器、冷凍器、真空泵、初餾分罐和產(chǎn)品罐（詳見圖2 -2） 減壓蒸餾的操作過程包括兩個階段： (1)進料罐中濃度30%（質(zhì)量分數(shù)）的羥胺溶液由循環(huán)泵輸送到蒸餾塔頂部（進料罐內(nèi)的物料是漿料，其中的固相物質(zhì)主要是硫酸鉀），用49cc熱水加熱蒸餾；蒸氣經(jīng)冷凝器用冷凍水冷凝。

35、最初的餾分中主要是水和羥胺，被送往初餾分罐。當初餾分罐內(nèi)的羥胺濃度達到lo%（質(zhì)量分數(shù)）時，將餾出物切換到產(chǎn)品罐，并持續(xù)蒸餾；當進料罐內(nèi)液相中羥胺濃度到達 80% - 90%（質(zhì)量分數(shù)）時，結(jié)束第一階段蒸餾。用30%（質(zhì)量分數(shù)）的羥胺溶液清洗進料罐 后，進料罐停用。 (2)對產(chǎn)品罐中收集到的濃度為45%（質(zhì)量分數(shù)）的羥胺進一步蒸餾：用泵將產(chǎn)品罐中的 物料送入蒸餾塔，用60熱水加熱蒸餾，分離掉溶液中的部分水分后，餾出物直接進入產(chǎn)品罐。當產(chǎn)品罐內(nèi)羥胺濃度為50%（質(zhì)量分數(shù)）時，蒸餾過程就完成了。 2.4事故經(jīng)過 1999年2月l9日，操作人員更換了蒸餾塔的進料管后，在當天早上啟動蒸餾系統(tǒng)，當時進料

36、罐內(nèi)液相中的羥胺濃度為57%（質(zhì)量分數(shù)）。此后罐內(nèi)濃度持續(xù)增加，19時15分前后，進科罐內(nèi)羥胺的濃度達到了86%（質(zhì)量分數(shù)）。操作人員憑肉眼觀察來控制結(jié)晶，于19時45分停用加料罐，然后用30%（質(zhì)量分數(shù)）羥胺溶液沖洗進料罐內(nèi)形成的羥胺晶體；在20時14分，突然發(fā)生了爆炸。 2.5事故原因 在濃度較高時，羥胺晶體及溶液可能發(fā)生爆炸性的分解，熱源或污染雜質(zhì)會促進分解。在本案例中，從蒸餾塔回到進料罐內(nèi)的物料中，羥胺濃度較高（因為大部分的水被蒸發(fā)掉了）；而且，在工藝過程中存在某些促進分解的因素，如蒸餾時的過度加熱、無意間混入工藝系統(tǒng)的雜質(zhì)、循環(huán)泵輸送時的摩擦等等。當羥胺濃度較高耐，這些因素可以導致進

37、科罐和進料管道內(nèi)的羥胺分解，乃至發(fā)生爆炸。 從管理角度分析，本次事故是多個工藝安全管理要素缺失的結(jié)果。例如，未進行工藝危害分析、未編制適當?shù)牟僮鞒绦蛞约皢T工缺乏必要的培訓等等。此外，沒有合理應用工藝安全信息是導致本次事故的一個重要固素。 c公司的管理人員明白，當工藝過程中的羥胺濃度超過80%（質(zhì)量分數(shù)）時，會析出羥胺晶體，羥胺晶體不穩(wěn)定并有潛在的爆炸性。公司的材料安全技術(shù)說明書(msds)中有相關(guān)的說明“當水被蒸發(fā)，羥胺濃度超過70%（質(zhì)量分數(shù)）時，可能發(fā)生著火和爆炸”。但是這一重要信息并沒有充分反映到工藝設計和操作程序當中，在實際的工藝生產(chǎn)過程中，羥胺濃度選到85%（質(zhì)量分數(shù)），超出了安全技

38、術(shù)說明書中所記載的羥胺可能發(fā)生爆炸的濃度即70%（質(zhì)量分數(shù)）。而且，工廠只有草圖，沒有正規(guī)的工藝流程圖和其他圖紙；操作程序也只包含初步的信息，缺乏安全操作相關(guān)的信息和指南。 反之，如果對率案例的工藝系統(tǒng)進行危害分析，并且在危害分析時充分利用材料安全技術(shù)說明書中已知的信息即羥胺濃度超過70%（質(zhì)量分數(shù)）可能發(fā)生爆炸，就可以及時發(fā)現(xiàn)工藝過程中存在的危害，及時修改工藝設計或采取其他措施來預防本次事故。 總之，如果缺乏必要的、準確的工藝安全信息（如工藝系統(tǒng)中介質(zhì)的物性參數(shù)、工藝介質(zhì)的化學反應特性、設備規(guī)格、物料衡算和操作程序等等），就難以進行工藝系統(tǒng)的安全設計和實現(xiàn)安全的生產(chǎn)操作。3 psm對“工藝安

39、全信息”要素的規(guī)定 osha要求雇主在開晨工藝危害分析之前，編制好書面的工藝安全信息。在編寫這些書面材料的過程中，有助于雇主及雇員辨別、掌握工藝系統(tǒng)中存在的危害。工藝安全信息應該包括工廠儲存、使用和生產(chǎn)的化學品的危害、工藝技術(shù)以及工藝設備相關(guān)的信息。(l)與工廠儲存、使用和生產(chǎn)的化學品的危害相關(guān)的信息至少包括：毒性；允許暴露極限濃度；韌性數(shù)據(jù)；反應特性；腐蝕性數(shù)據(jù)；熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性，以及與其他物質(zhì)混合時的不良后果。(2)工藝技術(shù)相關(guān)的信息至少包括：方塊流程圖或簡單工藝流程圈；工藝流程的化學反應背景資料；設計的最大物料儲存量；工藝參數(shù)的安全操作范圍（溫度、壓力、流量和組分等等）；偏離正常工況

40、后果的評估（包括對員工安全和健康的影響）。(3)工藝設備相關(guān)的信息至少包括：建造材質(zhì)；帶控制點的管道儀表流程圖；電氣設備危險等級區(qū)域劃分圖；泄壓系統(tǒng)的設計及設計基礎；通風系統(tǒng)的設計；設計所依據(jù)的設計標準或規(guī)范；物料平衡表與能量平衡表；安全系統(tǒng)（如聯(lián)鎖、監(jiān)測和抑止系統(tǒng)等）。4“工藝安全信息”要素相關(guān)實踐 4.1 工藝安全信息的重要性 (1)工藝安全信息是對工藝系統(tǒng)的準確描述，也是開展工藝安全管理工作的基礎。依據(jù)書面的工藝安全信息開展工藝危害分析，可以幫助我們識別和掌握工藝系統(tǒng)中存在的各種危害，井采取必要的措施消除發(fā)現(xiàn)的危害或減輕它們可能導致的事故的后果。此外，我們還需要參考工藝安全信息編寫操作程

41、序，培訓操作人員，開展機械完整性相關(guān)的檢驗和測試，執(zhí)行工藝系統(tǒng)的變更以及編制應急預案等等。 (2)工藝安全信息是對工藝系統(tǒng)設計規(guī)格的記錄。假如工廠在建設之初就經(jīng)歷過系統(tǒng)的工藝危害分析，找們就設想在設計條件下所進行的生產(chǎn)操作是安全的，之所以發(fā)生事故，主要是工藝系統(tǒng)超出了正常的操作范圍，偏離了原本的設計意圖。工藝安全信息可以幫助我們了解工藝系統(tǒng)的設計意圖以及偏離正常工況可能導致的后果及其對策，它有助于我們確保生產(chǎn)和維修等活動符臺設計意圖，從而有效地防范工藝安全事故。 (3)工藝安全信息是工藝系統(tǒng)改造、擴建的重要設計依據(jù)以及變更管理的基礎。任何工廠的擴建都是在原有基礎上進行的，如果沒有已有工藝系統(tǒng)的

42、信息資料，新的擴建設計就缺乏必要的基礎。此外，出于各種理由，工廠的工藝系統(tǒng)和設施總是在不斷經(jīng)歷改造或變更， 據(jù)統(tǒng)計，80%的工藝安生事故的根源都可以追溯到“不適當?shù)淖兏?，完整和準確的工藝安全信息是有效完成變更的基礎，它們對于變更過程中的事故預防有特別重要的意義。 (4)工藝安全信息也是積累工廠設計、操作、維護和維修實踐經(jīng)驗的載體。有些公司忽視文件和文檔的作用，只把注意力放在具體的現(xiàn)場生產(chǎn)活動上，工作任務完成后不愿意再花更多的時間總結(jié)和記錄，結(jié)果往往是雖然裝置投入運行了很多年，技術(shù)水平的提高和積累仍 非常有限。其中的原因并不復雜，試設想，一名工程師進入一套工藝裝置工作，他在工作中不斷刻苦地學習

43、、研究，包括測試各種工藝條件來優(yōu)化工藝系統(tǒng)；35年后，當他離開這套工藝裝置時，如果沒有留下相關(guān)的信息資料，新接替他的工程師可能又要重復他的老路，重復同樣的測試、重復同樣的失敗或成功的經(jīng)驗；如果人員更迭頻繁，即使建廠投產(chǎn)了許多年，工廠的技術(shù)水平還是會停留在較低的水平，難以實工藝上的創(chuàng)新。大多數(shù)跨國化工和石化公司都非常注重技術(shù)信息的總結(jié)、記錄和存檔，平時看起來很小的技術(shù)上的改進都有詳盡的記錄，日積月累，經(jīng)過若干年后就可能從“量變”到“質(zhì)變”，完成對整套工藝技術(shù)的整體革新，選一點非常值得我們學習。無論從安全角度還是從技術(shù)積累和創(chuàng)新的角度看，編制工藝安全信息資料都有非常重要的意義。 (5)工藝安全信息

44、還是工廠遵守安全相關(guān)法律、法規(guī)的證據(jù)。例如，在工藝安全危害分析完成后，工廠會編制和保存分析報告，除了將該報告用于指導設計、落實生產(chǎn)和培訓員工外，也是工廠努力做好安全工作、遵守相關(guān)法規(guī)的證據(jù)。 4.2 與化學品相關(guān)的信息 工廠需要書面保存其生產(chǎn)、儲存或使用的化學品（包括原料、中間產(chǎn)品和成品）相關(guān)的信息資料，通常包括： (1)毒性資料對健康的短期或永久的影響； (2)允許暴露的極限濃度； (3)物性數(shù)據(jù)如沸點、蒸氣壓、密度、溶解度、閃點和爆炸極限； (4)反應特性如分解反應、聚臺反應或與水之間的反應； (5)腐蝕性數(shù)據(jù)腐蝕性以及與施工材質(zhì)的不相容性； (6)熱穩(wěn)定性與化學穩(wěn)定性如受熱是否分解、暴露

45、于空氣或被撞擊時是否穩(wěn)定： (7)與其他物質(zhì)混臺的后果 與其他化學品之間的相容性，混合后是否相互反應。 對工藝系統(tǒng)進行危害分析時，需要了解工藝系統(tǒng)所涉及的化學品的特性。上述化學品相關(guān)的信息有助于正確評估著火或爆炸的特征、反應的危害、對工藝設備的腐蝕以及對人體健康的影響。 化學品的標簽和材料安全技術(shù)說明書(msds)是獲取化學品相關(guān)信息非常重要的途徑， 通常在化學品的包裝和容器上都有標簽，如果需要獲得更多更詳細的信息，可以參考msds在使用任何化學晶之前，最好事先閱讀msds，以便了解它存在的危害及正確的處理方法。 osha規(guī)定msds必須包括一些必要的內(nèi)容，但是仍允許供應商按照自己的情況編制m

46、sds。依據(jù)國際標準is0 11014-1，目前我國已編制了關(guān)于msds編寫的規(guī)定“gb16483-2000:化學品安全技術(shù)說明書編寫規(guī)定”。它要求msds包含下列l(wèi)6項內(nèi)容： （1）化學品及企業(yè)標識；（2)成分組成信息；(3)危險性概述；(4)急救措施；(5)消防措施；(6)泄漏應急處理；(7)操作處置與儲存；(8)接觸控制個體防護；(9)理化特性； (10)穩(wěn)定性和反應性；(11)毒理學資料；(12)生態(tài)學資料；(13)廢棄處置；(14)運輸信息；(15)法規(guī)信息；(16)其他信息 msds是了解化學品特性的最好的文件之一。制造商有義務提供自己所生產(chǎn)的化學品的msds，工廠可以從制造商那里

47、免費獲得此文件。 對于涉及化學品品種較多的工廠，宜建立msds文件管理系統(tǒng)，其主要目的是確保所有的化學品都有相應的最新版本的msds，并且在使用時可以方便地獲得所需要的msds。由于msds都是制造商編制的，其中不乏一些模棱兩可的敘述，如果msds中缺乏必要的信息，工廠可以通過權(quán)威書刊或其他生產(chǎn)相同產(chǎn)品的制造商獲得這些缺少的信息。 化學品的相關(guān)信息中需要包含它們的反應特性，以便在實際生產(chǎn)過程中避免不必要的反應。為了防止生產(chǎn)過程中誤將不相容的化學品混合，可以將工廠范圍內(nèi)涉及的化學品編制成化學品相互反應的矩陣表；需要時，可以通過查閱此矩陣表了解某種化學品與其他化學品之間的相容性。 4.3與工藝技術(shù)

48、相關(guān)的信息 工廠需要有書面的與工藝技術(shù)相關(guān)的信息，它們是對工藝系統(tǒng)進行危害分析、編制操作程序和編寫培訓材料的重要參考資料。通常包括：工藝流程及相關(guān)化學反應的說明文件；工藝流程圖（方塊流程圖或簡單工藝流程圖）；設計確定的工藝物料(原料、中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品等)的最大儲存量；主要參數(shù)（溫度、壓力、液位、流量和組分等）的安全操作范圍；非正常工況的后果評估（包括對員工安全和健康的影響）。 與工藝技術(shù)相關(guān)的這些信息通常包古在技術(shù)手冊、操作手冊、培訓材料或其他類似的文件中。 (1)工藝流程及相關(guān)化學反應的說明文件該文件是對工藝過程的簡單描述，_主要闡述工藝流程中的基本反應和所包含的單元操作。化學反應控制是實

49、現(xiàn)工藝安全的重要環(huán)節(jié)，工廠的書面文件應該說明哪些反應可能發(fā)生以及哪些工藝條件的改變可能對反應造成影響，諸如： 可能發(fā)生的化學反應及其基本原理； 反應原料和產(chǎn)物的基本特性（是否生成危險的產(chǎn)物）； 反應熱（放熱反應還是吸熱反應）； 可能導致反應失控的條件； 有哪些副反應，可能存在哪些危害； 影響反應進程的因素（如反應動力學特征）。 (2) 工藝流程圖(pfd) 能夠幫助我們快速了解工藝系統(tǒng)是如何工作的。不像帶控制點的管道儀表流程圖(p&id)那么復雜，它用較少的篇幅對整個工藝流程進行高度概括性的說明。例如，通過工藝流程圖，我們可以了解：工藝系統(tǒng)牛的主要設備和主要的單元操作.單元操作之間的相互關(guān)系；

50、工藝物料的基本路線：進料、出料和內(nèi)部循環(huán)的路徑；主要的工藝控制點；主要的公用工程（如冷卻水、氮氣和壓縮空氣等等）。剛接觸一個新工藝系統(tǒng)的員工和承包商的員工，可以利用工藝流程圖快速了解工藝系統(tǒng)，這點對于復雜的工藝系統(tǒng)尤其有用。工廠的操作人員和維修人員可以利用工藝流程圖開展初步的危害分析、培訓操作人員、編寫操作程序、審查工藝變更以及幫助承包商的員工認識工藝過程中存在的危害。 (3)設計確定的工藝物料（原料、中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品等）的最大儲存量；工藝安全管理制度完善的公司一般都建立了本公司可以接受的風險標準( riak criteria)j本設計工藝系統(tǒng)時（包括對工藝系統(tǒng)進行風險評價時），應該確保所設計的工廠滿足上述風險標準的要求。在風險標準中，包括后果和頻率兩個