據(jù)相關(guān)報(bào)道，印度博帕爾泄漏事故發(fā)生時(shí)，工廠內(nèi)有3個(gè)異氰酸甲酯（MIC）儲(chǔ)罐，每個(gè)儲(chǔ)罐的存儲(chǔ)量約為57立方米。按照操作要求，儲(chǔ)罐中MIC液位不得超過(guò)60%（在美國(guó)西弗吉尼亞類似的工廠要求不超過(guò)50%）。但在事故發(fā)生時(shí)，實(shí)際液位是87%。因此，在泄漏的在2小時(shí)內(nèi)，便有大約25噸的MIC進(jìn)入大氣，致使工廠下風(fēng)向8千米內(nèi)的區(qū)域都暴露在泄漏的化學(xué)品中，短時(shí)間內(nèi)造成周圍25平方千米范圍內(nèi)居民大量傷亡。

MIC是劇毒化學(xué)品，沸點(diǎn)只有36℃至39℃，具有揮發(fā)性且易燃、易爆，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生氰化氫與氮氧化物等劇毒氣體。只要有極少量短時(shí)間停留在空氣中，就會(huì)讓人感到眼睛疼痛；若濃度稍大，就會(huì)使人窒息。大量?jī)?chǔ)存劇毒化學(xué)品，從本質(zhì)上就是不安全的，為事故的發(fā)生留下了隱患。

40年過(guò)去了，類似的本質(zhì)不安全所引發(fā)的事故，或?qū)е率鹿屎蠊麛U(kuò)大，在今天是否還在發(fā)生呢？

誠(chéng)然，40年來(lái)，我國(guó)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)裝置、工藝技術(shù)水平有了質(zhì)的提升。尤其是近十多年，國(guó)家強(qiáng)力推動(dòng)本質(zhì)安全提升，推進(jìn)自動(dòng)化改造，取得了一定的成效。而且，《化工過(guò)程安全管理導(dǎo)則》（AQ/T 3034-2022）還將“本質(zhì)更安全”作為20個(gè)要素中的一個(gè)獨(dú)立要素，這是我們這么多年反思與提升的結(jié)果。

但筆者在企業(yè)檢查時(shí)，還是常聽(tīng)到企業(yè)陪同人員自信地說(shuō)：“崗位操作工都干了10多年了，手動(dòng)比自動(dòng)化控制還可靠，不會(huì)發(fā)生失誤的。”這種盲目自信，寄希望操作不犯錯(cuò)誤的做法，暴露了企業(yè)對(duì)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的不重視。

什么叫本質(zhì)更安全的設(shè)計(jì)？也就是要按照最小化、替代、緩和、簡(jiǎn)化四原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。借用博帕爾泄漏事故作個(gè)參照，就是：儲(chǔ)存或使用更少的MIC，即便泄漏也可以管控在安全的范圍內(nèi)；采用其他低毒化學(xué)品替代MIC，讓泄漏變得并不可怕；采用更加緩和的工藝，讓生產(chǎn)過(guò)程更加平和；采用簡(jiǎn)化的操作程序或設(shè)備，使得即便操作失誤，也不會(huì)發(fā)生閥門內(nèi)漏入儲(chǔ)罐的情況。

那么，危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)如何提升化工裝置本質(zhì)安全水平呢？

首先，是最小化原則。企業(yè)可通過(guò)優(yōu)化工藝、提升生產(chǎn)運(yùn)行管理、優(yōu)化供應(yīng)商管理、加強(qiáng)銷售管理，減少危險(xiǎn)有害物料的在線量，降低危險(xiǎn)物料的庫(kù)存。博帕爾事故未遵循“最小化”的本質(zhì)安全原則，在滿足工藝技術(shù)要求的前提下，盡量減少工藝系統(tǒng)內(nèi)危險(xiǎn)化學(xué)品的存儲(chǔ)量。

最小化原則的重要應(yīng)用之一是反應(yīng)器的選擇。目前，被廣泛推廣應(yīng)用的微通道反應(yīng)器、管式反應(yīng)器，就很好遵循了最小化原則。這類反應(yīng)器通常體積小，具有較大的比表面積與體積比，意味著在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量能夠更快地傳遞和散發(fā)，降低了熱量積累和溫度升高的風(fēng)險(xiǎn)。

儲(chǔ)存和輸送的物料也應(yīng)滿足最小化原則。因?yàn)閮?chǔ)存設(shè)備和輸送管線是發(fā)生泄漏的重要危險(xiǎn)源，所以必須確認(rèn)危害性原料或中間產(chǎn)物的最小儲(chǔ)存量。尤其應(yīng)采取措施，盡量避免儲(chǔ)存和運(yùn)輸具有危害性的中間產(chǎn)物或副產(chǎn)物。如：生產(chǎn)丙烯腈流程的副產(chǎn)物氫氰酸直接作為其它生產(chǎn)單元的原料，從而消除了對(duì)氫氰酸的儲(chǔ)存。

其次，是替代原則。即盡量采用無(wú)毒或毒性小的化學(xué)品替代毒性大的化學(xué)品。博帕爾事故中，MIC是該廠生產(chǎn)工藝過(guò)程中的中間產(chǎn)物，在工廠設(shè)計(jì)階段，可以考慮其他工藝路線，以此避免產(chǎn)生如此毒性的中間產(chǎn)物。當(dāng)時(shí)，已有兩家類似的工廠采用了其他替代的工藝路線，成功避免了在工藝過(guò)程中產(chǎn)生MIC。

替代原則主要考慮對(duì)反應(yīng)物和溶劑的替代。通過(guò)采用新原料、改變反應(yīng)路線、開(kāi)發(fā)新型技術(shù)、實(shí)現(xiàn)對(duì)危害反應(yīng)物（或反應(yīng)路徑）的替代。反應(yīng)物替代有以下3個(gè)方面：

反應(yīng)物選擇。可借助化學(xué)品理化特性數(shù)據(jù)庫(kù),將可燃、有毒或高毒的物質(zhì)用不易燃、無(wú)毒或低毒的物質(zhì)替代等,來(lái)限制或減少危害;

反應(yīng)條件。通過(guò)采用新工藝路線，規(guī)避產(chǎn)生危險(xiǎn)的中間產(chǎn)物或危險(xiǎn)原料,或用催化劑等有效化學(xué)劑來(lái)降低副反應(yīng)危害,改善條件苛刻度;

反應(yīng)路線。通過(guò)各種試驗(yàn)優(yōu)化過(guò)程工藝,促使反應(yīng)介質(zhì)濃度、溫度和壓力降低,從而緩和反應(yīng)條件。如：氨氧化過(guò)程生產(chǎn)丙烯腈，以氨和丙烯代替乙炔和氰化氫作為原料，消除危害性原料氰化氫；用碳四原料生產(chǎn)烷基化汽油，采用固體酸催化劑代替氫氟酸，消除了危害性原料氫氟酸。

再次，是緩和原則。博帕爾事故中泄漏的MIC，其沸點(diǎn)為39.1℃，很容易氣化，因此，工藝設(shè)計(jì)時(shí)采用了冷凍系統(tǒng)。這遵循了本質(zhì)安全的第三原則——緩和原則，但令人遺憾的是，事故發(fā)生前冷凍系統(tǒng)被人為停用了。

“緩和”通常采用物理和化學(xué)兩種方式，前者包括稀釋、制冷等，后者則通過(guò)化學(xué)方法改良苛刻的過(guò)程條件。沸點(diǎn)較低的物質(zhì)常儲(chǔ)存于壓力系統(tǒng)中，通過(guò)用高沸點(diǎn)溶劑進(jìn)行稀釋降低系統(tǒng)壓力,發(fā)生泄漏時(shí)可有效降低泄漏速率。如果過(guò)程允許，應(yīng)在稀釋狀態(tài)下儲(chǔ)存和操作危害性物質(zhì)，如：氨水代替液氨、鹽酸代替氯化氫、稀釋的硫酸代替發(fā)煙硫酸等。稀釋系統(tǒng)還可應(yīng)用于緩和反應(yīng)速率、限制最高反應(yīng)溫度等方面。

最后，是簡(jiǎn)化原則。企業(yè)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化工藝流程及操作方法,減少人為失誤的概率。簡(jiǎn)單的工藝、設(shè)備和系統(tǒng)往往具有更高的本質(zhì)安全性,因?yàn)楹?jiǎn)單的工藝、設(shè)備所包含的部件較少,可以減少失誤。

企業(yè)要消除不必要的復(fù)雜性，使工廠和生產(chǎn)過(guò)程更容易設(shè)計(jì)、建造和操作，降低操作錯(cuò)誤發(fā)生的可能性；開(kāi)展容錯(cuò)設(shè)計(jì)，使其不易發(fā)生設(shè)備、控制和人為故障。如：強(qiáng)化反應(yīng)器設(shè)計(jì)，能夠減少?gòu)?fù)雜的安全裝置。反應(yīng)器設(shè)計(jì)壓力若能大于反應(yīng)失效時(shí)的最大壓力，則不需要超壓安全聯(lián)鎖裝置，同時(shí)有效減小泄放系統(tǒng)的尺寸，從而使過(guò)程設(shè)備簡(jiǎn)化，但前提是要充分理解失效條件下的反應(yīng)機(jī)理、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性并進(jìn)行評(píng)價(jià)。

需要注意的是，本質(zhì)安全的四個(gè)原則在應(yīng)用時(shí)很難同時(shí)得到滿足，需要結(jié)合過(guò)程失效機(jī)理進(jìn)行權(quán)衡，深入研究綜合評(píng)價(jià)方法作為決策的重要支撐。

例如：將1個(gè)進(jìn)行復(fù)雜反應(yīng)的間歇反應(yīng)器分解成3個(gè)較小的反應(yīng)器完成，可以減小單個(gè)反應(yīng)器的復(fù)雜性，減少物料流股間的交互作用，但分解后反應(yīng)器個(gè)數(shù)增加，且中間產(chǎn)物的屬性及輸送也會(huì)增大過(guò)程的復(fù)雜性，與最小化原則相比，恰為相反的過(guò)程。

同時(shí)，本質(zhì)安全原則的應(yīng)用有賴于新型過(guò)程和技術(shù)的開(kāi)發(fā)，如新材料、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新型反應(yīng)路徑、新型催化劑等。建議企業(yè)應(yīng)定期跟蹤同類企業(yè)、同類裝置在本質(zhì)更安全方面的最佳工程實(shí)踐，并逐步應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)裝置的本質(zhì)更安全。
    （作者系中國(guó)化學(xué)品安全協(xié)會(huì)專家）