1984年12月3日發生在印度博帕爾農藥廠發生甲基異氰酸酯（MIC）儲罐泄漏，化工廠用MIC生產殺蟲劑的中間體，泄漏物擴散到廠區以外，造成2000多人中毒死亡。官方的數字是2153人，但非官方估計的數字更高。此外，有約20萬人受傷。傷亡人數中的大多數是生活在廠區附近居民。

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。有強烈氣味的劇毒液體，美國職業安全健康局（OSHA）規定的8小時允許暴露極限濃度是0.047mg/m3，熔點達-45℃，沸點為39.1℃，閃點為-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%。其化學反應性強，易聚合，易吸潮。遇水、酸類或與有機物、氧化劑接觸釋放出二氧化硫等有毒和其它易燃氣體。

MIC儲存系統簡要工藝流程如圖1所示。

MIC儲存系統中五種重要的安全屏障都沒有發揮作用，如圖 2所示，是導致事故發生的一系列原因：

1. 工廠在檢修過程中，反沖洗過濾器時沒有采取盲板隔離，沖洗新鮮水因閥門內漏至MIC儲罐，和水發生反應，儲罐溫度和壓力升高；

2. MIC儲罐的制冷系統被異常關閉，系統溫度和壓力異常狀況無法緩解，超溫超壓導致安全閥動作，MIC蒸氣直接排放到大氣中；

3. 吸收有毒蒸氣的洗滌系統處置能力不足且未能啟動；

4. 焚燒洗滌系統有毒蒸氣的火炬因工廠檢修也沒有投用；

5. 備用MIC儲罐閥門關閉未能投用等一系列原因導致最終的事故發生并升級擴大。

博帕爾事故最重要的技術原因是安全閥出口排放及處置存在重大設計缺陷，按《固定式壓力容器安全技術監察規程》TSG 21-2016第9.1.2.3條要求，易爆介質或者有毒危害程度為極度、高度或者中度危害介質的壓力容器在安全閥或者爆破片的排放口裝設導管，將排放介質引至安全地點，并且進行妥善處理，毒性介質不得直接排入大氣。

這個事故在化工過程安全中的影響力很大，事故發生后，多年來大家一直都在反思：

1. MIC那么危險，是否存在替代物？

2. MIC儲存量那么大，能否減量儲存？

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尾氣處理設施？

5. MIC是否存在更安全的儲存方式？封閉庫房存儲？

6. 如何將工廠周邊居民控制在安全距離外？

上述這些問題，都涉及到本質安全方法研究的專題。

設備、設施或生產技術過程含有的、內在的能夠從根本上防止事故發生的功能，即為本質安全。本質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，也不會受到傷害或發生其他事故。

2. 故障一安全功能：設備、設施或生產技術過程發生故障時，能暫時維持正常工作或自動轉變為安全狀態。

這兩種安全功能均是設備、設施和生產技術工藝本身固有的，即在它們的設計階段就被研究、分析、采納和實施的。本質安全，主要和化學品特性、化學品儲量、設備選型、尺寸、材質、壓力等級、焊接工藝、反應條件控制和總平面布置（含安全距離）等等有關。

歐美一些石油化工設計院、研究機構和業主都非常重視本質安全方法的研究和使用。這些方法如能全面綜合應用到化工過程設計和操作過程中，將使系統的安全風險大幅降低，本質安全水平顯著提高。

根據國內外專家的研究，實現本質安全的方法包括：替代、減量、緩和和簡化/容錯等四種。有關安全距離防護、防泄漏設計等本質安全方法，國內法規標準都有具體詳細要求（如GB50016/GB50160/GB51283），本文不再贅述。

在很多研究機構和設計院，從事產品研發和工藝包開發過程中通常會綜合考慮和應用這些本質安全的策略方法，首先優先考慮危險物替代措施，如果實在找不到低危險性的替代物，再考慮是否可以采取危險品減量措施，再考慮是否可以優化工藝條件，使生產過程的危險性降低，最后考慮系統的簡化和容錯功能設計，如下圖 3所示。

（一）替代（Substitution）：用危險性低的物質替代危險性高的物質，在化工原料、產品、中間產品以及輔助物料和化學三劑使用上都可以充分考慮，以此從根基上來消除風險，審查評估物質的危險有害特性包括：理化特性、燃燒爆炸危險性、毒性、對人體危害方式、急救、防護、泄漏處理和安全儲運方式等。替代，按前文的思路，即把工廠生產過程中危險的“老虎”換成溫順的“貓”，這樣從根本上就消除了風險，消除了對人員傷害的根源?；S常見的本質安全“替代”使用措施包括：

a)改變工藝技術或路線，通過使用無危險性或低危險性的原料、中間產品，生產等同規格的終端產品，如新型農藥生產工藝。

b)避免使用危險性高的化學溶劑和試劑，如使用無機溶劑替代雙氧水（H2O2）,避免使用易燃易爆的化學清洗溶劑、消毒滅菌劑（如酒精），或在化學藥劑中添加適量的阻燃劑等。

c)避免使用低閃點易揮發易燃的合成導熱油，用不易燃高閃點的導熱礦物油，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險，如新型觸媒和催化劑的使用。

e)改變使用危險性較高的終端產品，或使用低危險性或無危險性的產品，降低易燃易爆性、腐蝕性、毒性等，如可降解新型環保塑料的使用。

（二）減量（Intensification）：降低危險物質在生產、使用和儲運過程中的滯留量或儲存量，從而從根本上降低風險。在化工原料、產品、中間產品以及輔助物料和化學三劑生產各環節都可以充分考慮。

a)優化工藝技術路線，以降低危險物質在系統中的過程儲量。如使用工藝技術路線短，工藝單元分段隔離（緊急切斷），低液位精準運行控制等措施降低系統中危險物質的量，降低異常泄漏量。

b)合理采用滿足條件的小尺寸設備或降低設備數量。在設計早期階段，選用滿足工藝條件，經濟性好使用效率高小尺寸的設備，根據維護條件，減少使用設備數量，從而降低系統中危險物質滯留量和泄漏機率，降低事故風險。

c)改變危險物質的供給或運輸方式。如使用用管道供應或輸送危險化學品，降低原料和產品等容器儲存量庫存量，就地生產和消耗物料，從而降低事故的風險。

d)采取異地降量少量儲存的方式。如使用多個安全儲存地點（廠外或低風險區域），安全隔離分地少量儲存，以避免將“所有雞蛋放在一個籃子一鍋端”出大事故的風險。

e)優化事故工況下的應急處置設計和操作。在海洋石油和煉油廠中，大型工藝設備，如三相分離器、反應器、分餾塔等關鍵設備設置了應急放空閥(Blowdown Valve)、應急備用罐、事故池和事故工況倒料倒罐措施，在泄漏和火災事故工況下，能實現應急泄放功能，降低系統中危險物質的滯留量，降低火災風險。

（三）緩和（Attenuation）：優化生產過程的工藝參數（溫度、流量、壓力等）、反應條件和添加化學藥劑以緩和物質危險有害性，或采取特殊工程措施緩和降低風險。

a)弱化。在危險化學品裝卸過程中，通常要求初始速度不得超過1m/s，正常情況下不得超過7m/s，以弱化和避免靜電的產生。化工廠大量緩蝕劑以適當的濃度和形式添加到生產過程中，可以防止或減緩材料腐蝕的化學物質或復合物。如緩蝕劑用于中性介質（鍋爐用水、循環冷卻水）、酸性介質（除鍋垢的鹽酸，電鍍前鍍件除銹用的酸浸溶液）和氣體介質（氣相緩蝕劑）緩和設備腐蝕狀況。通過機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性。添加型阻燃劑包括有機阻燃劑和無機阻燃劑，鹵系阻燃劑（有機氯化物和有機溴化物）和非鹵等。

b)減振。管道和設備的減振設計，通過優化設計和安裝特殊減振裝備，以防止設備和管道的異常振動導致設備損壞。振動原因技術分析和特殊減振設備的應用，如減振器、隔振器、減震器、金屬軟管、不銹鋼波紋補償器、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備損壞和泄漏風險。

c)臨界值。有些化工反應溫度和壓力超過一定臨界值，就會發生聚合、分解和異常放熱等危險現象，導致反應失控風險增加。如能有效對其反應溫度或壓力等進行臨界值控制，就能起到緩和反應過程風險的作用。如反應器的加熱溫度循環水超過150℃時，就會導致物質分解溫度異常升高現象，通過設定循環水的溫度極限，如最高溫度不超過150℃即可實現對反應過程風險的精準控制。

（四）簡化/容錯（Simplification/Error Tolerance）：設計中充分考慮人的因素，如疲勞失誤和意外操作的可能性，優化設計去除多余的操作步驟或指令，讓繁瑣的操作簡單化，降低操作的難度。針對一些高風險的作業，采取機械化換人，自動化減人的措施，從根本上防止人員犯錯誤或即使操作錯誤系統也具備一定的容錯能力，進而降低事故風險。

系統的簡化和容錯設計，涉及很多交叉專業和細節研究，尤其是人機工程學領域。人因工程側重于研究人、機、環境如何才能達到最佳匹配，使人-機-環境系統能夠適合人的生理和心理特點，以保證人安全、健康、高效、舒適地進行工作和生活。人因工程學包含了系統的思想、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、作業限制等特點，討論通過對工具、機器、系統、任務和環境的合理設計來提高生產率、安全性、舒適性和有效性等的問題。

a)防錯設計：也叫防呆設計，是指通過設計一種方法或程序，通過防錯防呆技術和裝置的應用，替代依靠工人完成的重復勞動，消除產生差錯的條件或使出錯的機會減到最低，進而杜絕缺陷。防錯設計包含10大原理和應用情形。如車子速度過高時，警告燈就亮起來。安全帶沒系好，車門沒關好，警告燈就亮起來。操作電腦時，按鍵錯誤，發出警告聲音。word文檔中的英文單詞出錯時，頁面自動紅線提醒。以各種光學，電學，力學，機構學、化學原理來限制某些動作的執行或不執行，以避免錯誤發生。工廠設計的應急停車按鈕，考慮人誤觸碰導致系統異常停車，采取停車按鈕加裝防護罩的防錯設計，如圖 4所示。這些都是非常典型的防錯設計和應用。

b)人因安全關鍵任務分析：有人任務，與重大事故危害相關的人工任務評估落后于過程和工程安全問題的分析（《人為失誤預測與控制》，Lucas著）。然而，能源行業已普遍認識到，在執行安全關鍵任務（SCT）時發生的人為失誤是造成重大事故的原因之一，例如Piper Alpha油氣平臺爆炸事故、切爾諾貝利核事故和德克薩斯城災難，事故報告對這些失誤作出了詳細分析。業界正通過進行大量的人因（HF）任務分析，以評估系統設計和操作上的風險，進而優化本質安全設計和操作。此外，在最近對陸上（《安全報告評估指南：人為因素》，英國健康與安全執行局著）和海上（《海上安全狀態評估原則》，英國健康與安全執行局著）工業的指導意見中，安全監管機構已聲明，要求提供明確的證明，表明對安全關鍵的人工任務進行了分析和評估，以達到適當的標準，從而預防可預見的失誤。

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組織現場生產活動，達到提高勞動生產率和安全性的一種管理手段，也是一種利用視覺來進行管理的科學方法，在化工工業中應用很普遍。目視化設計和維護得當，確保提供準確完整的信息和標識，避免人員溝通、理解和執行錯誤，能夠從根本上消除生產現場的安全隱患，甚至消除隱患產生的根源或源頭。如機組A和機制B安裝在工廠通道兩側，但兩個現場操作柱都安裝在機組A一側，應急情況下可能存在人員誤操作的問題。經過改進設計，如下圖 5所示，將操作柱B和機組B布置在同一側，操作柱A和機組A布置在另一側，降低人員誤操作風險。很多工廠在機械、電氣和工藝過程能量隔離操作過程中，通常使用了上鎖管理的措施，但常見的問題是上鎖沒有掛簽，讓人很難理解上鎖的目的等基本信息，另外，標簽也缺乏有效的管理，導致使用不規范濫用的可能，改簽上鎖和標簽管理中心改進如圖 6所示，從根本上避免因信息缺失、錯誤或標識不清誘導人犯錯誤。