拜耳杀虫剂废液罐爆炸事故.pdf

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（ Bayer CropScience）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, Methyl Isocyanate） ，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 （ residue treater） 。

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, Management of Change） 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, Organizational Management of Change） 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, Pre Startup Safety Review） 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 （ residue treater）美国化学品安全委员会（ CSB, Chemical Safety Board）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, Management of Change Review）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, Process Hazard Analysis） 2005 年，拜耳对 灭多威 装置利用 HAZOP（ HAZard & Operability Study）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, Safety Instrumented System）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（ Operating Procedure） CSB 发现 灭多威 装置的标准操作程序（ SOP, Standard Operating Procedure） 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（ Action Tracking） 2007 年，针对 灭多威 及 拉维因 装置的工艺安全 管理 （ PSM, Process Safety Management） 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, Occupational Safety and Health Admistration） 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, Chemical Safety Board） 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） X X X X BP（ 2005） X X X X 台塑（ 2004） X X X DPC（ 2002） X X 霍尼韦尔（ 2003） X X Motiva（ 2001） X X X X Sierra（ 1998） X X Tosco（ 1999） X X Valero（ 2007） X X 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 ： CSB INVESTIGATION REPORT, Pesticide Chemica。