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(chǔ)罐泄漏，化工廠用MIC生產(chǎn)殺蟲劑的中間體，泄漏物擴(kuò)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(jì)的數(shù)字更高。此外，有約20萬(wàn)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(qiáng)烈氣味的劇毒液體，美國(guó)職業(yè)安全健康局（OSHA）規(guī)定的8小時(shí)允許暴露極限濃度是0.047mg/m3，熔點(diǎn)達(dá)-45℃，沸點(diǎn)為39.1℃，閃點(diǎn)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(qiáng)，易聚合，易吸潮。遇水、酸類或與有機(jī)物、氧化劑接觸釋放出二氧化硫等有毒和其它易燃?xì)怏w。

MIC儲(chǔ)存系統(tǒng)簡(jiǎn)要工藝流程如圖1所示。

MIC儲(chǔ)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(guò)程中，反沖洗過(guò)濾器時(shí)沒有采取盲板隔離，沖洗新鮮水因閥門內(nèi)漏至MIC儲(chǔ)罐，和水發(fā)生反應(yīng)，儲(chǔ)罐溫度和壓力升高；

2. MIC儲(chǔ)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(wú)法緩解，超溫超壓導(dǎo)致安全閥動(dòng)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(dòng)；

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(chǔ)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(jí)擴(kuò)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(jì)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(diǎn)，并且進(jìn)行妥善處理，毒性介質(zhì)不得直接排入大氣。

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

1. MIC那么危險(xiǎn)，是否存在替代物？

2. MIC儲(chǔ)存量那么大，能否減量?jī)?chǔ)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(chǔ)存方式？封閉庫(kù)房存儲(chǔ)？

6. 如何將工廠周邊居民控制在安全距離外？

上述這些問(wèn)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(guò)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(huì)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(guò)程發(fā)生故障時(shí)，能暫時(shí)維持正常工作或自動(dòng)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(jì)階段就被研究、分析、采納和實(shí)施的。本質(zhì)安全，主要和化學(xué)品特性、化學(xué)品儲(chǔ)量、設(shè)備選型、尺寸、材質(zhì)、壓力等級(jí)、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(jì)院、研究機(jī)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(guò)程設(shè)計(jì)和操作過(guò)程中，將使系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)大幅降低，本質(zhì)安全水平顯著提高。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外專家的研究，實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全的方法包括：替代、減量、緩和和簡(jiǎn)化/容錯(cuò)等四種。有關(guān)安全距離防護(hù)、防泄漏設(shè)計(jì)等本質(zhì)安全方法，國(guó)內(nèi)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)都有具體詳細(xì)要求（如GB50016/GB50160/GB51283），本文不再贅述。

在很多研究機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)院，從事產(chǎn)品研發(fā)和工藝包開發(fā)過(guò)程中通常會(huì)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(xiǎn)物替代措施，如果實(shí)在找不到低危險(xiǎn)性的替代物，再考慮是否可以采取危險(xiǎn)品減量措施，再考慮是否可以優(yōu)化工藝條件，使生產(chǎn)過(guò)程的危險(xiǎn)性降低，最后考慮系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和容錯(cuò)功能設(shè)計(jì)，如下圖 3所示。

（一）替代（Substitution）：用危險(xiǎn)性低的物質(zhì)替代危險(xiǎn)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(lái)消除風(fēng)險(xiǎn)，審查評(píng)估物質(zhì)的危險(xiǎn)有害特性包括：理化特性、燃燒爆炸危險(xiǎn)性、毒性、對(duì)人體危害方式、急救、防護(hù)、泄漏處理和安全儲(chǔ)運(yùn)方式等。替代，按前文的思路，即把工廠生產(chǎn)過(guò)程中危險(xiǎn)的“老虎”換成溫順的“貓”，這樣從根本上就消除了風(fēng)險(xiǎn)，消除了對(duì)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(guò)使用無(wú)危險(xiǎn)性或低危險(xiǎn)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(xiǎn)性高的化學(xué)溶劑和試劑，如使用無(wú)機(jī)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(diǎn)易揮發(fā)易燃的合成導(dǎo)熱油，用不易燃高閃點(diǎn)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(xiǎn)，如新型觸媒和催化劑的使用。

e)改變使用危險(xiǎn)性較高的終端產(chǎn)品，或使用低危險(xiǎn)性或無(wú)危險(xiǎn)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(xiǎn)物質(zhì)在生產(chǎn)、使用和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的滯留量或儲(chǔ)存量，從而從根本上降低風(fēng)險(xiǎn)。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(xiǎn)物質(zhì)在系統(tǒng)中的過(guò)程儲(chǔ)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(zhǔn)運(yùn)行控制等措施降低系統(tǒng)中危險(xiǎn)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(jì)早期階段，選用滿足工藝條件，經(jīng)濟(jì)性好使用效率高小尺寸的設(shè)備，根據(jù)維護(hù)條件，減少使用設(shè)備數(shù)量，從而降低系統(tǒng)中危險(xiǎn)物質(zhì)滯留量和泄漏機(jī)率，降低事故風(fēng)險(xiǎn)。

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

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

e)優(yōu)化事故工況下的應(yīng)急處置設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)應(yīng)急泄放功能，降低系統(tǒng)中危險(xiǎn)物質(zhì)的滯留量，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

（三）緩和（Attenuation）：優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)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(xiǎn)有害性，或采取特殊工程措施緩和降低風(fēng)險(xiǎn)。

a)弱化。在危險(xiǎn)化學(xué)品裝卸過(guò)程中，通常要求初始速度不得超過(guò)1m/s，正常情況下不得超過(guò)7m/s，以弱化和避免靜電的產(chǎn)生?；S大量緩蝕劑以適當(dāng)?shù)臐舛群托问教砑拥缴a(chǎn)過(guò)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(guò)機(jī)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(xiǎn)性。添加型阻燃劑包括有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑，鹵系阻燃劑（有機(jī)氯化物和有機(jī)溴化物）和非鹵等。

b)減振。管道和設(shè)備的減振設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和安裝特殊減振裝備，以防止設(shè)備和管道的異常振動(dòng)導(dǎo)致設(shè)備損壞。振動(dòng)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(bǔ)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(xiǎn)。

c)臨界值。有些化工反應(yīng)溫度和壓力超過(guò)一定臨界值，就會(huì)發(fā)生聚合、分解和異常放熱等危險(xiǎn)現(xiàn)象，導(dǎo)致反應(yīng)失控風(fēng)險(xiǎn)增加。如能有效對(duì)其反應(yīng)溫度或壓力等進(jìn)行臨界值控制，就能起到緩和反應(yīng)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)的作用。如反應(yīng)器的加熱溫度循環(huán)水超過(guò)150℃時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)分解溫度異常升高現(xiàn)象，通過(guò)設(shè)定循環(huán)水的溫度極限，如最高溫度不超過(guò)150℃即可實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)的精準(zhǔn)控制。

（四）簡(jiǎn)化/容錯(cuò)（Simplification/Error Tolerance）：設(shè)計(jì)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(jì)去除多余的操作步驟或指令，讓繁瑣的操作簡(jiǎn)單化，降低操作的難度。針對(duì)一些高風(fēng)險(xiǎn)的作業(yè)，采取機(jī)械化換人，自動(dòng)化減人的措施，從根本上防止人員犯錯(cuò)誤或即使操作錯(cuò)誤系統(tǒng)也具備一定的容錯(cuò)能力，進(jìn)而降低事故風(fēng)險(xiǎn)。

系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和容錯(cuò)設(shè)計(jì)，涉及很多交叉專業(yè)和細(xì)節(jié)研究，尤其是人機(jī)工程學(xué)領(lǐng)域。人因工程側(cè)重于研究人、機(jī)、環(huán)境如何才能達(dá)到最佳匹配，使人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)能夠適合人的生理和心理特點(diǎn)，以保證人安全、健康、高效、舒適地進(jìn)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(diǎn)，討論通過(guò)對(duì)工具、機(jī)器、系統(tǒng)、任務(wù)和環(huán)境的合理設(shè)計(jì)來(lái)提高生產(chǎn)率、安全性、舒適性和有效性等的問(wèn)題。

a)防錯(cuò)設(shè)計(jì)：也叫防呆設(shè)計(jì)，是指通過(guò)設(shè)計(jì)一種方法或程序，通過(guò)防錯(cuò)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(dòng)，消除產(chǎn)生差錯(cuò)的條件或使出錯(cuò)的機(jī)會(huì)減到最低，進(jìn)而杜絕缺陷。防錯(cuò)設(shè)計(jì)包含10大原理和應(yīng)用情形。如車子速度過(guò)高時(shí)，警告燈就亮起來(lái)。安全帶沒系好，車門沒關(guān)好，警告燈就亮起來(lái)。操作電腦時(shí)，按鍵錯(cuò)誤，發(fā)出警告聲音。word文檔中的英文單詞出錯(cuò)時(shí)，頁(yè)面自動(dòng)紅線提醒。以各種光學(xué)，電學(xué)，力學(xué)，機(jī)構(gòu)學(xué)、化學(xué)原理來(lái)限制某些動(dòng)作的執(zhí)行或不執(zhí)行，以避免錯(cuò)誤發(fā)生。工廠設(shè)計(jì)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(hù)罩的防錯(cuò)設(shè)計(jì)，如圖 4所示。這些都是非常典型的防錯(cuò)設(shè)計(jì)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(píng)估落后于過(guò)程和工程安全問(wèn)題的分析（《人為失誤預(yù)測(cè)與控制》，Lucas著）。然而，能源行業(yè)已普遍認(rèn)識(shí)到，在執(zhí)行安全關(guān)鍵任務(wù)（SCT）時(shí)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(tái)爆炸事故、切爾諾貝利核事故和德克薩斯城災(zāi)難，事故報(bào)告對(duì)這些失誤作出了詳細(xì)分析。業(yè)界正通過(guò)進(jìn)行大量的人因（HF）任務(wù)分析，以評(píng)估系統(tǒng)設(shè)計(jì)和操作上的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而優(yōu)化本質(zhì)安全設(shè)計(jì)和操作。此外，在最近對(duì)陸上（《安全報(bào)告評(píng)估指南：人為因素》，英國(guó)健康與安全執(zhí)行局著）和海上（《海上安全狀態(tài)評(píng)估原則》，英國(guó)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(jī)構(gòu)已聲明，要求提供明確的證明，表明對(duì)安全關(guān)鍵的人工任務(wù)進(jìn)行了分析和評(píng)估，以達(dá)到適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，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(lái)組織現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)活動(dòng)，達(dá)到提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和安全性的一種管理手段，也是一種利用視覺來(lái)進(jìn)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(jì)和維護(hù)得當(dāng)，確保提供準(zhǔn)確完整的信息和標(biāo)識(shí)，避免人員溝通、理解和執(zhí)行錯(cuò)誤，能夠從根本上消除生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患，甚至消除隱患產(chǎn)生的根源或源頭。如機(jī)組A和機(jī)制B安裝在工廠通道兩側(cè)，但兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)操作柱都安裝在機(jī)組A一側(cè)，應(yīng)急情況下可能存在人員誤操作的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)，如下圖 5所示，將操作柱B和機(jī)組B布置在同一側(cè)，操作柱A和機(jī)組A布置在另一側(cè)，降低人員誤操作風(fēng)險(xiǎn)。很多工廠在機(jī)械、電氣和工藝過(guò)程能量隔離操作過(guò)程中，通常使用了上鎖管理的措施，但常見的問(wèn)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(biāo)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(biāo)簽管理中心改進(jìn)如圖 6所示，從根本上避免因信息缺失、錯(cuò)誤或標(biāo)識(shí)不清誘導(dǎo)人犯錯(cuò)誤。