3起有毒化学品泄漏事故分析

计划，但该建议在事故发生之前没有完成。

光气中毒事故

光气的分子式为COCl2，常温下是无色气体，剧毒，通常为淡黄色液体，具有强烈刺激性气味或窒息性气味。光气化学性质不稳定。吸入高浓度光气会对人体的肺组织造成损害，导致机体因缺氧窒息死亡。

贝尔工厂的光气存储于1 t重的气瓶里。工厂没有机械通风或排气系统来控制光气泄漏，只有经棚壁开口自然通风。在正常运行期间，光气气瓶被放在电子天平上，2个气瓶临近放置，分别由2条聚四氟乙烯衬里的304不锈钢软管连接到工艺管道，其中一根把液体光气转移到蒸发器；另一根向气瓶内充入氮气来输送光气。人们通过称重量来判断是否空瓶。当气瓶快倒空时，切换到新气瓶。

2010年1月23日，操作人员对第1个气瓶进行倒运操作，但未倒运完就关闭了隔离阀，使软管中残留部分液态光气。然后对第2个气瓶进行倒运，预计第2个气瓶快空的时候，操作人员上前检查，此时第1个气瓶的不锈钢软管突然破裂，造成光气泄漏，光气喷到该操作人员胸前和面部。事发第2天，这名工人因治疗无效死亡。

原因分析

CSB进行了现场调查，调取了以往的文件，采访了现场工人，确定了引起3起事故的直接的原因：

氯甲烷泄漏

爆破片报警系统误报 因为操作人员经常收到假的或“无意义”的报警。操作人员对爆破片破裂报警变得无动于衷。

爆破片质量问题 爆破片和传感器很早就存在问题。传感器因为不可靠性，已更换多次。尽管爆破片破裂事件—再发生，杜邦公司没有充分讨论造成此现象的原因。

爆破片检查、维修 尽管爆破片维修列在预防性维修计划里，但检查发现却并非如此，只有因故拆下后才更换。

发烟硫酸泄漏

未及时发现管道腐蚀 发烟硫酸管道材料为304不锈钢，可以输送发烟硫酸。管道的预期寿命约40年，这条管道仅使用了19年。虽然该管道遵循了设计规范，但杜邦没有重视与酸性腐蚀相关的问题，最终腐蚀引起泄漏。

未列入预防性维修计划 杜邦公司根据之前发生过的硫酸管道泄漏事件，建议把所有管道列入预防性维修监测计划，但CSB发现此事并未得到落实。

光气泄漏

光气软管故障分析 软管被腐蚀部位贴有标签，软管内部为聚四氟乙烯衬里，外部为304不锈钢管编织层。由于光气能够透过聚四氟乙烯衬里渗出到软管外面，聚集在不锈钢编织层内表层，并与空气反应生成氯化氢，造成不锈钢编织层被氯化氢腐蚀。因为有胶带包围，该区域的氯化氢浓度比其他区域都要高，所以极易被腐蚀。事发前，该软管的隔离阀关闭，气瓶和阀门之间的软管里留有液态光气，由于热膨胀，使得软管破裂，造成工人吸入光气死亡。

光气软管更换时间 根据杜邦集团的标准操作程序，氮气和光气软管的更换频率为30天1次。但实际上更换时间没有规律。2006年至2010年，至少有3条光气软管使用了4～7个月，而发生事故的软管使用时间甚至已超过6个月。

光气软管材料 杜邦集团的标准建议3种材质的软管可以使用光气，包括蒙乃尔铜一镍合金等，这些材料都不与光气反应。但贝尔工厂没有使用任何指定材料；相反使用了聚四氟乙烯内衬和不锈钢编织加强材料，但光气可以渗透聚四氟乙烯，与空气发生反应生成氯化物，使不锈钢受到腐蚀。

根本原因 光气输送软管超期使用而破裂，泄漏致死剂量的光气；贝尔工厂没有按照标准更换软管；光气没有按照标准操作程序全部从气瓶中倒空；操作工不清楚液体光气的热膨胀危险。工厂虽然做过危害风险分析，但只考虑了软管从进料阀断开的情况，没有评估过软管残留的液态光气因热膨胀导致软管破裂的情况。

设备完整性

以上3起事故充分暴露出杜邦集团在设备完整性方面存在的问题。

设备完整性的定义

设备完整性是指从设备首次安装起，一直到其使用寿命终止的时间内，保持工艺设备处于可满足其特定服务功能的状态。其目的在于对工厂生产装置、设备建立一套完善的维修保养制度，降低因设备故障、损坏导致的风险。

关键性设备的分类

设备完整性的作用是把关键性设备的失效概率保持在设计范围内，从而控制重大过程安全事故的发生频率。综合美国工艺安全中心（CCPS）《机械完整性系统指南》，关键性设备可定义为：一旦失效，可能会促使、导致重大过程安全事故的设备。

关键性设备的选择是设备完整性的第一步。综合《机械完整性系统指南》，再根据物料/能量控制模型，笔者认为关键性设备可分3大类。

促使类关键设备 指一旦设备失效，不一定会立即导致物料或能量意外释放，但在其他因素存在的情况下，可能会导致物料或能量的意外释放。此类关键设备包括工艺参数控制设施（工艺参数控制回路、减压阀、参数监测与报警、安全仪表等）；一般促使类设施（静电接地、防雷接地、阻火器等）；关键性的公用工程系统（惰化氮气供应系统、冷却水/液系统、压缩空气系统、仪表风供应系统，蒸汽系统等）。

导致类关键设备 指如果失效会立即导致物料或能量意外释放的设备。此类关键设备包括物料或能量内部容纳类关键设备（容器、换热器、管件、阀门等）；高能旋转设备机械部分；土建和结构设施（支撑设备、管线的支架、管廊、地基等）。

允许类关键设备 指如果失效，不能减缓物料或能量意外释放导致的过程安全事故的设备。此类关键设备包括泄漏后的检测和减缓设施（气体泄漏监测、消防监测与灭火系统、紧急停车按钮、防爆墙等）；物料或能量外部容纳设施（围堰，收集池等）。

关键性设备的选择

首先，成立设备完整性小组，小组成员应以工艺人员为主，还包括设备工程师、仪表工程师、电气工程师、安全工程师等。

其次，收集资料，最重要的资料是管道仪表图（P&ID），也包括设备清单、仪表逻辑图、消防资料、气体监测探头安装布置图、HAZOP分析报告、保护层分析报告、量化风险分析报告、安全评价报告、环境影响评估报告、职业病危害因素评价报告等。

最后，确定选择步骤。第一，按照P&ID图纸物料顺序，依照关键性设备的定义，用彩色记号笔在流程图上标注出关键性设备，标注时，要考虑到围堰、土建结构、接地设施、气体检测探头等没有在P&ID中出现的关键性设备；第二，把上述方法得到的关键设备，记录在关键设备表中；第三，使用其他资料中涉及到的设备和仪表，采用关键性设备的定义，对第一个步骤得到的关键设备进行补充，并记录在关键设备表中；第四，对于在运行装置，小组现场巡查，补充关键性设备清单，并记录在关键设备表中。

设备完整性相关培训

企业应安排参与设备管理、使用、维修、维护的相关人员接受培训，使其了解开展维修作业所设计的工艺的基本情况，包括存在的危害和维修过程中正确的应对措施；掌握作业程序，包括作业许可证、维修、维护程序和要求；熟悉与维修活动相关的其他安全作业程序，如动火程序、变更程序等；检验和测试人员取得法规要求的资质。除了工厂培训外，通常还需要通过政府安排的培训和考试，并获取法规要求的资质。

预防性维修

范围

预防性维修包括但不限于以下内容：检验压力容器和储罐、校验安全阀，对换热器管程测厚或进行压力试验；清理阻火器、更换爆破片、更换泵的密封件；测试消防水系统、对可燃/有毒气体报警系统/紧急切断阀/报警和联锁进行功能测试；监测压缩机的振动状况、对电气设备进行测温分析等。

程序

预防性维修程序包括关键设备清单、检验和测试的频率、维修程序和记录文件。

关键设备清单 通常我们会考虑将下列设备列入关键设备清单：安全系统（安全阀、爆破片或其他泄压设备、重要的放空系统、关键报警和联锁）；机械设备（转动设备、静设备、工艺管道、长距离输送管道等）；电气设备（电动机及其控制开关、输配电设备、重要用电设备、不间断电源等）；仪表与控制系统（重要指示仪表和变速器、紧急停车系统等）。

检验和测试的频率 第一次投产前，需要对这些设备、管道和工艺控制系统进行全面的检验和测试。工厂投产后，还需要定期对它们进行检验或测试。工厂需要建立书面的检验和测试程序，规定具体工艺设备的检验和测试方法、合格标准和测试频率。在确定某个具体工艺设备的检验和测试频率时，需要考虑的因素有：工艺介质和工艺条件、腐蚀程度、类似设备的运行经验和教训、人员暴露时存在的危害、相关的法律、法规要求。

维修程序 维修人员需要按照书面的维修程序来完成各项维修工作。有效的维修程序有助于保障生产安全、提高维修效率、积累维修经验和明确维修人员的职责。

记录文件 公司需要编制检验和测试的记录报告，并且将它们存档。这有助于工艺设备的可靠性分析。

结论

公司需要建立全面、系统的腐蚀控制计划，通过执行该计划，收集必要的腐蚀数据，并严格落实适当的防腐措施，才能有效避免工艺系统的腐蚀破坏和灾难性的泄漏事故。

防止爆破片泄漏的控制方法有2种：一种是优化报警管理过程，以求在早期检测，并适当调整工艺参数，在爆破片爆裂之前激活警报；另一种是评估工艺，消除导致爆破片破裂压力的条件。

所有的超压保护装置，包括安全阀、爆破片等，应根据有效的预防性维护计划进行常规检查。承受腐蚀性介质的工艺系统、其设备管道、装置等须随时检查维护定期检测确保完好；设备装置管道应定期检测，按期更新，避免因腐蚀而造成的灾害。设备管理人员应根据设备失效数据或历史泄漏数据，得出泄漏概率，对高概率部位提出防范措施。员工必须清楚放置处理化学品泄漏应配备的防护用品、泄漏预防设备及泄漏控制设备的储存位置。泄漏必须按照停止泄漏、围堵泄漏、清除泄漏的原则处理。

编译自美国化学品安全与危害调查委员会官方资料

编辑 郁振山