第一节 绪论
一、精细化工行业特性
(一)精细化工的定义和其在国民经济中的地位和作用
精细化学工业是生产精细化学品工业的通称,简称“精细化工”。我国化工界公认的定义是:凡能增进或赋予一种(类)产品以特定的功能,或本身拥有特定功能的小批量、高纯度的化学品,称为精细化工产品,有时称为专用化学品(Speciality Chemicals)或精细化学品(Fine Chemicals)。按照国家自然科学技术学科分类标准,精细化工的全称应为精细化学工程(Fine Chemical Engineering),属化学工程(Chemical Engineering)学科范畴。把精细化工行业的产值与化工行业总产值的比率称为精细化工率,以表征精细化工发展的程度。
精细化工是生产精细化学品的化工行业,主要包括医药、染料、农药、涂料、表面活性剂、催化剂、助剂和化学试剂等传统的化工部门,也包括食品添加剂、饲料添加剂、油田化学品、电子工业用化学品、皮革化学品、功能高分子材料和生命科学用材料等近年来逐渐发展起来的新领域。可以说,国民经济各部门,现代工业的大多产品,人们的衣、食、住、用,现代国防和高、新科技,环境保护、医疗保健等都与精细化学品有关。精细化工在国民经济中的地位和作用体现在以下几个方面:
第一,在农业生产中,施用农药以防治病、虫、草害是保证农业丰收的必要手段,但化学农药因对人、畜的安全和对环境的污染又受到日益严格的管制。而一种农药施用过久,病菌、害虫和杂草还会对其产生抗药性,因此,需要不断开发高效低毒、能自然降解为无毒物质的新农药。近几十年来,农用杀菌剂、杀虫剂和除草剂的不断推陈出新,增效、缓释长效的新剂型不断推出,功效卓越的植物生长调节剂的更新换代,为农业的飞速发展提供了技术保障。
第二,在轻纺、电子等工业生产中,几乎都要使用精细化学品作为辅助性原材料。如轻纺工业产品需经使用涂料、染料、印刷油墨或电镀助剂的加工过程,才能成为美观耐用的产品。在棉纱或化纤制造纺织品的过程中,许多工序需要使用各种助剂,例如,用柔软剂整理可使织物手感丰满柔滑,媒染剂可使染料易染到织物上,固色剂可使染色牢度大大提高;用不同的优质助剂进行染整,才能制出花色品种各异的纺织品。又如,坯皮至少要经过鞣革剂、涂饰剂、加脂剂等多种皮革化学品的处理,才能制成皮革。聚氯乙烯树脂必须用稳定剂、增塑剂和其他化学品进行加工,才能制成各种塑料制品。纸浆要用施胶剂、助留剂、增强剂等进行加工,才能制成不同用途、不同厚度的纸张。
此外,精细化学品还广泛应用于食品加工、建材、选矿、冶金、化工、石油开采、油品加工、交通、文教、司法、环保等方面。精细化工生产过程与一般化工生产不同,它的生产全过程,由化学合成(或从天然物质中分离、提取)、剂型加工和商品化两个部分组成。其中化学合成过程,多从基本化工原料出发,制成中间体,再制成医药、染料、农药、有机颜料、表面活性剂、香料等各种精细化学品。
(二)精细化工的特点
精细化工的综合生产特点主要表现在以下几个方面:
1.易燃、易爆危险性高
精细化工行业属于基本化工的延伸,属化学工业产业的一个分支。精细化工与基本化工两者在生产、储存、火灾危险性等方面具有相同的属性。精细化工生产所需的原材料,包含多种多样的有机及无机材料,涉及酸、碱、盐、烯、醇、烷、醚、酮、氯、氟等一系列化学品,一些原材料较为复杂,存在形式多样,具备一定的危险性。其中有机精细化工产品中的绝大多数是对石油化工基本原料进行深加工生产而得,且在进行某些产品生产过程中,使用的辅助性材料本身就是精细化工类易燃性的有机溶剂,如试剂、助剂、添加剂、表面活性剂、抗氧化剂等;一些生产用原材料虽然具有低级别的火灾危险,但生产过程中产生的副产物具有甲、乙类的火灾危险性。化工生产原料及产品多属于易燃、易爆物品,在特定的环境中受到一定的影响,物品在空气中可能形成混合气体。当发生火灾时,一般火势较为猛烈,对企业造成较大的财产与人员生命的损失。
精细化工行业具有高毒性、高污染和高风险等不可忽视的问题,其贯穿于绝大多数化工产品的生产流程中。在一个化工产品的生产过程中,从原材料采购、运输、仓储到生产的每一个环节都会用到大量的危险化学品,有些化学品具有毒性或不稳定性,因此,它们蕴含着隐患和风险。并且,在生产过程中,会产生很多中间产物或副产物,导致大量废气、废渣、废水的产生,如果这些“三废”物质处理不当,会对人身安全和生态环境造成严重的影响。
精细化工的工艺生产路线均较为复杂,生产需要较强的连续性,操作条件大多较为苛刻。若生产过程中的某一环节发生故障,正常生产链将会遭到破坏,引发安全事故,如设备检修造成正常工作状态中断,设备工艺参数也会发生一系列变化,检修结束后设备回到正常工作状态,在此过程中容易操作失误导致设备发生故障,介质会渗漏到空气及水中,工作人员接触会引发中毒事故,同时还会对环境造成污染。化工生产过程中存在多种工艺线路,需要选择危险物少的工艺线路。在工艺设计过程中尽量减少有毒有害物质的产生,降低危险性。若处于特殊情况下,则需要将条件适当缓和,减少危险材料的成分。
国家相关组织规定,若精细化工企业中涉及重点危险化工工艺及金属有机合成反应的间歇反应及半间歇反应,应当开展安全风险评估。涉及新工艺的首次投入化工生产过程、工艺线路及工艺参数装置发生变动后,均需要重新作出评估。反应工艺发生过安全事故的,应当根据反应程度进行分级,设计阶段应用自动控制系统,并设置安装偏离正常状态(情况)的连锁控制系统,发生紧急事故即刻终止反应,使风险及时得到控制,及时保证厂区周边应急响应。
2.工艺过程复杂
我国经济正处于高速发展的阶段,化工企业作为我国经济发展的拉动型企业,发展速度十分迅猛,但是化工工艺生产较其他行业具有一定特殊性。生产过程中存在较为突出的安全问题,事故的发生率较高。化工工艺即将化学原料转化为产品的过程。化工工艺设计作为化学材料反应制备过程中的一环,是化工工艺生产的重中之重。首先是对原材料进行处理,比如碾碎、提纯等;其次是设计化学反应过程,该步骤作为化学原料向成品过渡的关键步骤,需处理好化学材料与化学反应之间的关系;最后对化学反应生产的产品做出一系列精制处理,使化学产品最终满足实际使用需求,使得化学产品合理有效地运用于生活、生产中。
化工工艺设计内容十分复杂,不仅涵盖工艺流程的设计环节,还包含工艺流程的管理内容。化工工艺流程是一种系统又复杂的流程,涉及化工生产的各个环节,贯穿于整个化工生产过程之中。根据产品规模的不同,化工工艺流程在设计过程中,化学原料及化学反应也存在一定的差异性。精细化学品种类繁多,经不同的工艺流程对同一种中间体产品进行处理,可延伸出几种甚至几十种不同用途的衍生品,生产工艺复杂多变,技术十分复杂。精细化工的各种产品均需要经过实验室开发、小试、中试再到规模化生产的一系列过程,还需要根据客户的需求变化及时进行更新或改进,要求产品质量具有较高的稳定性,生产过程中需要企业不断对工艺进行改进,积累经验。
此外,化工过程涉及的化学反应复杂多样,人们对其认识还远远不够,一些反应条件突变可能引发未知反应的发生,而导致灾难性事故的发生。因此,化工生产具有一定的高风险性。如何保证化工过程实现安全生产是化工行业安全、环保和可持续发展的必须解决的首要重点问题。
3.行业覆盖面广泛
精细化工行业覆盖面较宽,与精细化工行业关联度较大的行业主要包括农业、建筑业、造纸工业、纺织业、食品业、日用化学品生产、电子行业等,精细化工行业的发展与这些行业息息相关。精细化工行业的上游主要为基础化工原料制造业,精细化工行业的发展对上游行业的发展起到重要的促进作用。同时,精细化工行业提供的产品又可以作为其他诸多重要行业的基本原材料进行使用,如农业、建筑业、纺织业、医药业、电子行业等,这些行业的发展为精细化工行业的发展提供了契机。精细化学品已经在日常生活的方方面面具有广泛的应用,不仅包含传统的医药、染料、农药、日化用品、涂料、造纸、油墨、食品添加剂、饲料添加剂、水处理等行业,还在航空航天、信息技术、生物技术、新能源技术、新材料、环保等高新技术产业方面具有广泛的应用。
4.自动化程度偏低
由于精细化工是间歇或半间歇生产工艺,且品种多、批量小、投资规模小,生产人员较少,而自动化技术人员就更少,特别是实力较弱的民营企业普遍存在没有自动化技术人员的编制,其自动化设备的维护保养主要靠设备供应商解决。生产自动化程度偏低,导致工艺技术水平相对落后,先进的工艺技术得不到有效的使用,也没有配套的安全控制措施,潜在危险性仍然较高。
(三)精细化工的范畴和分类
对于精细化工的范畴和分类,各国不甚一致,但均有逐年扩大的趋势。以我国为例,原化学工业部将精细化学品分为11个产品类别:农药类、染料类、涂料类(包括油漆和油墨)、颜料类、试剂和高纯物类、信息用化学品类(包括感光材料、磁性材料等能接受电磁波的化学品)、食品和饲料添加剂类、黏合剂类、催化剂类和各种助剂类、化工系统生产的化学药品类(原料药)和日用化学品类、高分子聚合物中的功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)等。其中又将助剂分为印染助剂类、塑料助剂类、橡胶助剂类、水处理化学品类、纤维抽丝用油剂类、有机抽提剂类、高分子聚合物添加剂类、表面活性剂类、皮革化学品类、农药用助剂类、油田化学品类、混凝土外加剂类、机械和冶金用助剂类、油品添加剂类、炭黑类、吸附剂类、电子用化学品类、造纸用化学品类及其他助剂类等共计19个门类。20世纪80年代,我国又把那些尚未形成产业的精细化工门类称为新领域精细化工,它们包括饲料添加剂类、食品添加剂类、表面活性剂类、水处理化学品类、造纸化学品类、皮革化学品类、油田化学品类、胶黏剂类、生物化学品类、电子化学品类、纤维素衍生物类、聚丙烯酰胺类、丙烯酸及其酯类、气雾剂类等。随着国民经济的发展,精细化学品的开发和应用领域将逐渐深化,新的门类也将陆续增加。
(四)精细化工的发展趋势
精细化工是综合性较强的技术密集型工业,近年来,全球各个国家,特别是西方工业发达国家都把发展精细化工产品作为传统产业结构升级调整的重点发展战略之一,其化工产业均向着“多元化”及“精细化”的方向发展。
1.传统精细化工的发展趋势
高污染性是制约传统精细化工发展的关键问题,要想取得长足的发展,必须考虑降低污染,减少“三废”,生产绿色、环保的精细化工产品。比如,对于农药产品来说,农药的施用功效、化学污染、毒性以及是否有残留等将逐步成为人们决定是否使用的重点考虑方面。高效、无毒、低残留甚至是无残留的农药产品必将成为传统农药发展的趋势,更是科研人员研究与生产型企业生产的重点。政府及相关协会也会逐步加强对农药产品的监督管理,通过宏观调控与市场竞争,逐渐淘汰掉技术落后、功效不足的农药生产企业。
2.新型精细化工的发展趋势
第一,技术的创新发展。技术是确保企业持久发展的关键,伴随着社会的不断进步,新型精细化工也必将实现技术的不断创新。与此同时,日趋激烈的市场竞争也会促使精细化工技术创新提上日程。
第二,产品的绿色环保与可再生性。未来精细化工必然朝着绿色节能型与可再生型发展。一方面,为节约能源、减轻工业污染,精细化工产品必将继续朝着更绿色、更环保的方向发展。目前,我国精细化工生产企业所耗费的能源巨大,且占据我国总能耗的1/8左右。因此,新兴的精细化工必将充分发挥其节能环保优势,最大限度上满足社会需求。另一方面,通过现代化工技术,将精细化工产品与可再生资源有效结合起来,可有效提高我国精细化工的可再生性。比如,辅酶Q10作为醌类化合物,主要存在于动植物和微生物体内,若能够研发出具有可再生性的辅酶Q10,势必会大力拓展其应用范围,造福人类。
第三,精细化工生产的集中化。截至目前,我国精细化工产业进步显著,但与世界先进国家相比仍存在较大的差距。我国千吨级别的精细化工企业不足千家,产品种类也相对较少,多数企业仅限于乡镇规模。随着经济发展与国家政策的大力扶持,我国精细化工必将朝着集中化方向发展。充分利用资金、人才和技术,组织产学研相结合的技术攻关模式,加强科技创新,进一步推动精细化工行业的规模化发展,形成规模化、产业化优势。
二、安全事故回顾
目前全国有近30万家危险化学品生产经营单位,其中安全保障能力比较差的小化工企业占比80%以上。精细化工生产企业8000多家,生产各类精细化学品达3万多种,但精细化工行业基础薄弱,安全管理水平远远落后于发达国家。精细化工行业安全事故多发的原因主要有两个方面,一是由于很多企业发展重效益、轻安全;二是有机合成往往会涉及磺化、硝化、重氮化、氧化等反应过程,容易放出大量热量,给生产装置带来威胁。而且,随着化学工业的快速发展,化工生产和危险化学品储存规模越来越大,新装置、新产品、新技术大量涌现,部分企业和研发单位对这些新变化可能引发的事故认识不足,对安全风险和核心安全因素的研究不系统,这极大地增加了事故发生的可能性和事故造成后果的严重程度。在化工生产过程中,任何一项制度、工艺的缺陷,安全数据的缺失,设备隐患,工作疏忽或违规违章,都有可能导致重特大事故,给人民的生命和财产安全造成无可挽回的损失。
下面列举几个往年典型精细化工事故案例情况。
(一)物料燃爆事故
案例一:天津滨海新区瑞海国际物流有限公司“8·12”爆炸事故
2015年8月12日23时30分左右,坐落于天津市滨海新区天津港的瑞海国际物流有限公司危险品仓库发生特别重大火灾爆炸事故,本次事故的爆炸总能量约为450t TNT当量,两次爆炸分别形成直径×深度为15m×1.1m、97m×2.7m的圆形大爆炸坑,事故造成165人遇难、8人失踪、798人受伤,304幢建筑物、12428辆商品汽车、7533个集装箱受损,并造成严重的大气、水、土壤等方面的环境污染,需要开展中长期环境风险评估,进一步监测、判断本次事故对人群健康的潜在风险与损害。截至2015年12月10日,依据《企业职工伤亡事故经济损失统计标准》等标准和规定统计,事故已核定的直接经济损失68.66亿元。
事故主要原因分析
事故发生后,中央、国务院高度重视,对事故发生原因进行详细调查分析,瑞海公司危险品仓库运抵区南侧集装箱内存储的硝化棉由于湿润剂散失出现局部干燥,在高温、干燥等环境因素的作用下加速分解放热,积热自燃,引起周围集装箱内硝化棉燃烧,放出大量气体,箱内温度、压力升高,致使集装箱破损,大量硝化棉散落到箱外,形成大面积燃烧,其他集装箱(罐)内的硝酸铵、精萘、硫化钠、糠醇、三氯氢硅、一甲基三氯硅烷、甲酸等多种危险化学品被引燃。随着温度持续升高,硝酸铵分解速度不断加快,达到其爆炸温度后发生了爆炸。据爆炸和地震方面的相关专家分析,在大火持续燃烧和两次剧烈爆炸的作用下,现场可能发生过多次爆炸,但造成重大危害的主要为两次。经爆炸科学与技术国家重点实验室模拟计算得知,首次大爆炸的能量约为15t TNT当量,第二次大爆炸的能量约为430t TNT当量,综合考虑事故期间发生过多次小规模爆炸,认定本次事故爆炸总能量约为450t TNT当量。此外,瑞海公司违法违规经营和储存危险货物,硝酸铵储存超标;港口管理体制不顺、职责不明、安全管理不到位等也是造成此次事故的主要原因之一。
案例二:山东德州合力科润化工有限公司“12·31”爆炸事故
2008年12月20日,德州合力科润化工有限公司在乙腈装置安装未完成的情况下,开展设备调试,对热介质熔盐进行加温熔化。12月31日,工人开始将熔盐输送至固定床反应器的熔盐加热系统,11时左右,循环加温达到220~230℃,熔盐槽的两个排气口冒出灰色烟雾,随后有火焰产生,现场人员立即使用蒸汽将火扑灭,但未采取其他控制措施。2009年1月1日,开始调试熔盐炉与工艺系统相连接的固定床反应器,15时30分,固定床反应器的熔盐加热系统升温至280℃时,熔盐槽两个排气口陆续冒出黄烟和灰烟,紧接着发生了爆炸。17时,另一个固定床反应器再次冒出黄烟,继而冒出灰烟,并发出刺耳的响声,发生第二次爆炸,由于首次爆炸后采取了隔离防范应对措施,第二次爆炸无人员伤亡。本次爆炸事故共造成5人死亡、1人重伤、8人轻伤,直接经济损失160万元。
事故主要原因分析
合力公司由于安全生产资金投入不足,乙腈装置使用的四台固定床反应器是从武城县康达化工有限公司购买的二手设备,原来用于生产甲基异丙基酮,壳程热媒物质为350#导热油,虽然合力公司购进后,进行了常规清洗,但普通化学清洗(清洗剂、碱液、清水清洗)方法难以将壳程积存的油垢和积炭洗净。而合力公司所用热媒熔盐的主要成分为硝酸钾、硝酸钠和亚硝酸钠,由于硝酸盐受热容易分解为亚硝酸盐和氧气,亚硝酸盐和氧气反应生成硝酸盐,因而亚硝酸钠在熔盐中能够抑制硝酸钠和硝酸钾分解。固定床反应器壳层中存有积炭和油污等有机物,受热分解后产生还原性较强的单质碳。高温下,硝酸盐分解产生的氧气首先与单质碳反应,使亚硝酸盐对硝酸盐分解的抑制作用丧失,同时氧气与碳的放热反应促进了硝酸盐的分解,致使反应速度逐渐加快,进而产生化学爆炸。此外,设备选择的失误,忽略了高温条件下熔盐和有机物禁配的原则,熔盐在高温有机物刺激下加速分解,剧烈放热;安全管理不到位,常规热媒熔盐起火后,没有引起企业的高度重视,丧失了防止爆炸事故发生的黄金时机等均是造成该事故的重要原因。
(二)工艺过程事故
案例三:江苏连云港聚鑫生物科技有限公司“12·9”爆炸事故
2017年12月9日,聚鑫生物科技有限公司四车间3000t/a间二氯苯装置当班操作人员开始压料操作,由于制氮机损坏,擅自改用压缩空气将二楼保温釜中经脱水后的间二硝基苯压到高位槽。之后,操作人员对保温釜排空卸压,结束压料,疑似保温釜视镜位置喷出明火火柱,回火引起保温釜内物料燃烧,同时保温釜法兰盖处有大量黑烟冒出。几秒钟后,高位槽底部物料大量泄漏,产生燃烧现象,随后二楼泄漏区域发生爆炸。本次事故造成10人死亡、1人受伤,直接经济损失4875万元,事故释放的爆炸总能量相当于14.15t TNT当量。
事故主要原因分析
氯化工艺由于其反应速度快、放热量大,反应物料具有燃爆危险性,硝化产物、副产物具有爆炸危险性等特点,须引起我们的高度重视和警醒。连云港聚鑫生物科技有限公司在生产间二硝基苯时,保温釜压料严重超压,由正常设计的1.5kgf(1kgf=9.8N)氮气压料,擅自提升为5.8kgf的压缩空气压料,造成保温釜内物料从视镜处泄漏、冲料,摩擦产生的静电引燃物料,继而引发装置外侧下方的成品精馏釜等发生爆炸。另外,安全管理混乱,氯化反应操作规程不完善,作业人员应急处置能力差;装置自动化控制系统存在严重缺陷,单一温度显示仪表造成当班工人判断失误等都是导致本次事故的主要原因。
案例四:山东临沂金山化工有限公司“2·3”爆炸事故
2018年2月3日10时50分,位于山东省临沂市临沭县经济开发区化工园区的金山化工有限公司,氯甲基三甲基硅烷生产装置东侧氯化反应釜上方三楼回流冷凝器气相管道附近有大量白色烟雾逸出,紧接着厂房东南侧尾气吸收系统附近也有白色烟雾逸出,白色烟雾快速蔓延至厂房上部及两侧。10时51分左右,厂房内发生爆炸,造成5人死亡、5人受伤,直接经济损失1770余万元。
事故主要原因分析
金山化工有限公司氯甲基三甲基硅烷生产装置的四甲基硅烷与氯气发生放热反应过程中,由于反应剧烈放热,未及时冷却降温,温度迅速升高导致反应失控,釜内大量液体四甲基硅烷迅速汽化,反应釜超压,四甲基硅烷等物料从反应釜上部喷出,与空气混合形成爆炸性混合气体,遇点火源发生爆炸,并引发连环爆炸。本次事故暴露出该企业危险化学品安全主体责任不落实、安全管理薄弱、职工安全意识不强等问题。
(三)蒸馏过程爆炸事故
案例五:浙江台州华邦医药化工有限公司“1·3”爆炸事故
2017年1月2日,浙江台州华邦医药化工有限公司当班员工由于24h上班,身体疲劳,在岗位上瞌睡,较平时晚了4h投料,并在滴加浓硫酸20~25℃保温2h后交班,但却未将投料时间延迟、反应时间不够的情况交接清楚,为事故的发生埋下隐患。白班车间工人接班后,本应将反应釜升温至60~68℃并保温5h,以确保目标反应基本反应完全,由于不知道反应时间不够的信息,未升温保温就直接开始减压蒸馏,在蒸馏了约20min,发现没有甲苯蒸出的情况下,使用蒸汽旁路通道,继续加大蒸汽量,致使反应釜温度和蒸汽连锁切断装置失去作用,约半小时后,发生爆燃。
事故主要原因分析
华邦公司对蒸汽旁通阀管控不到位,既未采取加锁等杜绝使用措施,也未在旁通阀上设置警示标志,当班工人擅自加大蒸汽开量且违规使用蒸汽旁路通道,致使主通道气动阀门自动切断装置失去作用;华邦公司不掌握反应产物达到105℃会剧烈分解,反应釜内压力会急剧上升的情况,致使蒸汽开量过大,外加未反应原料继续反应放热,釜内温度不断上升,并超过反应产物(含乳清酸)的分解温度。反应产物(含乳清酸)急剧分解放热,体系压力、温度迅速上升,最终导致反应釜超压爆炸。
案例六:浙江绍兴林江化工股份有限公司“6·9”爆炸事故
2017年6月5日,林江化工股份有限公司重启公司2车间中试项目,6月8日晚,几名工人用真空泵将前道工序得到的物料抽到13#水汽釜中进行蒸馏脱溶作业,回收二氯甲烷。水汽釜夹套通蒸汽加热升温后,二氯甲烷开始馏出并逐渐增大馏出量,其间由于冷凝器冷却效果不好,工人用循环水给冷凝器降温,并将冷冻盐水管道上的盲板拆除。40min后,冷凝器切换成冷冻盐水,随后水汽釜继续加热脱溶。2h后,操作工观察DCS画面发现水汽釜升温速度加快,并迅速由65℃上升到200℃以上(超出量程),发生爆炸,现场伴有浓烟和火光。事故造成3人死亡、1人受伤,直接经济损失525万元。
事故主要原因分析
根据地方安全监管部门的初步调查,林江化工股份有限公司在未经过全面风险论证分析、不具备中试安全生产的条件下,在小试500mL的基础上放大10000倍进行试验,在进行中间体1⁃氧⁃4,5⁃二氮杂环庚烷脱溶作业后期物料浓缩时,由于加热方式不合理,测温设施无法检测釜内液体的真实温度等原因,导致浓缩的产品温度过高而发生剧烈热分解,并发生爆炸。事故发生后,相关机构对本次事故物料进行有关热稳定性检测,测试结果显示蒸馏产品在二氯甲烷溶液中相对稳定,一旦脱溶浓缩,热敏性增强,75.6℃就开始分解,危险性非常高,由于欠缺物料热稳定性以及反应风险参数等工艺安全信息,设定的操作参数(脱溶温度可达100℃)严重偏离安全温度范围,为本次事故埋下了隐患。同时,本次事故也暴露出事故企业重发展、轻安全,安全生产意识不强,安全生产主体责任不落实,未按要求开展精细化工反应安全风险评估,有关操作人员素质不符合要求,安全监管不到位等突出问题。
(四)粉尘爆炸事故
案例七:江苏昆山市昆山中荣金属制品有限公司“8·2”爆炸事故
2014年8月2日7时34分,位于江苏省昆山市昆山经济技术开发区的昆山中荣金属制品有限公司抛光二车间发生特别重大铝粉尘爆炸事故,造成146人死亡、114人受伤,直接经济损失3.51亿元。爆炸冲击波沿除尘管道向车间传播,扬起除尘系统内和车间积聚的铝粉尘发生系列爆炸。
事故主要原因分析
调查分析,现场车间环境具备了粉尘爆炸的五要素(可燃粉尘、粉尘云、引火源、助燃物、空间受限),进而引发爆炸。事故车间除尘系统较长时间未按规定清理,导致铝粉尘积聚。除尘系统风机开启后,打磨过程产生大量的高温颗粒在集尘桶上方形成粉尘云。部分除尘器由于长期使用,维护不当,导致集尘桶锈蚀破损,桶内铝粉受潮,发生氧化放热反应,达到粉尘云的引燃温度,引发除尘系统及车间的系列爆炸。最重要的是,事故车间没有泄爆装置,爆炸产生的高温气体和燃烧物经除尘管道瞬间从各吸尘口喷出,导致全车间所有工位操作人员直接受到爆炸冲击,造成群死群伤。此外,中荣公司对安全生产重视不够、安全监管责任不落实,相关政府监管部门对中荣公司违反国家安全生产法律法规、长期存在安全隐患治理不力等问题失察,都是造成本次事故的主要原因。
案例八:江苏省如皋市双马化工有限公司“4·16”爆炸事故
2014年4月16日上午10时,江苏省如皋市东陈镇的如皋市双马化工有限公司造粒车间发生粉尘爆炸,引发大火,导致造粒车间整体倒塌,造成9人死亡、8人受伤,其中2人重伤,直接经济损失约1594万元。
事故主要原因分析
工人在造粒塔正常生产、没有采取停车清空物料措施的状态下,对造粒塔进行加装气锤改造,维修人员直接在塔体底部锥体上进行焊接作业,导致造粒系统内的硬脂酸粉尘发生爆炸,继而引发连续爆炸,造成整个车间燃烧、厂房坍塌。此外,企业技术力量不足、人员素质偏低,未对硬脂酸粉尘作业场所进行风险辨识,没有有效的燃爆危险性评估,也是导致本次事故的原因之一。
上述事故案例为我国精细化工行业近年来不同原因引发的事故,虽然事故总量呈现下降趋势,但与发达国家相比,安全生产形势依然严峻。在化工事故当中,因为化学物质本身不稳定、化工反应工艺过程自身不安全等内在因素造成的事故占绝大多数,而由于工作人员粗心大意、操作失误和擅离职守等因素引起的事故是有限的。主要的事故原因是对化工反应安全风险评估重要性的认识不足以及对反应风险形成机理和核心安全参数研究不系统、不透彻,风险辨识不到位造成的,类似的化工事故还有很多。化工生产事故的发生,不仅造成了国家的财产损失,还威胁到工作人员和周边居民的人身安全,对周边环境也造成了不可忽视的影响。只有开展严格的化工反应安全风险评估,确定反应工艺危险度和风险等级,以此改进设施设计,完善风险管控措施,才能提升本质安全水平和安全生产保障能力,实现工艺精确、设计精细和生产精准。
三、精细化工安全
近年来,我国精细化工产业得到长足的发展,不仅满足了国民经济快速发展的需要,也具有了一定的国际影响力和竞争力,成为世界上重要的精细化工原料及中间体加工地与出口地。精细化工产业快速发展的同时,也给我国化工安全生产带来了严峻的挑战,如何提升精细化工本质安全水平,是今后一段时间内精细化工安全生产的重点问题。
据国家应急管理部统计,2017年上半年发生的化工及危化品较大以上事故中,精细化工事故占比达40%。精细化工需求量增大与生产安全事故频发的矛盾困扰着精细化工企业的发展。
(一)精细化工安全影响因素
1.重效益轻安全,企业安全意识不强
当前精细化工企业轻安全、重效益是阻碍安全生产的首要问题。由于我国精细化工产业起步相对较晚,生产理念和设备均与发达国家存在一定的差距。而在许多精细化工生产企业中,由于急于提高生产效益,疏忽安全生产管理,进一步加大了企业的安全事故发生率。例如,2017年6月9日,浙江绍兴林江化工股份有限公司发生一起爆炸事故,导致3人死亡。事故调查人员表示,该企业的总经理和分管安全生产的副总都是留学回国的高端人才,且对化工安全有一定了解,但其为了增加上市筹码,急于研发新产品,武断地在车间生产装置上进行产品试验。事故调查时,调查组成员在实验室内模拟了事故工艺中间产品1⁃氧⁃4,5⁃二氮杂环庚烷受热分解的温度和压力变化曲线,发现其到达130℃时压力剧增,急剧分解并爆炸。由于企业对产品了解不足、违规操作,未做反应安全风险评估,不知道工艺涉及物料和过程的安全性信息,导致了惨剧发生。
2.本质安全水平低,反应风险认识不足
我国精细化工企业普遍缺乏本质安全设计,缺乏对危险化学品的规范化管理,自动化控制系统缺失或不投用,安全泄放条件严重不足。随着化工产业的快速发展和企业自主创新能力的不断增强,化工生产和危险化学品存储规模越来越大,能量高度集中,生产工艺日趋多样化,新工艺、新装置和新产品大量涌现。由于部分企业和研发单位对这些新变化可能引发的新风险认识不足,对安全风险形成机理和核心安全参数研究不系统、不透彻,极易造成配套的安全技术和工程措施缺乏针对性和有效性,对新开发工艺没有进行工业性试验而直接进行工业生产,没有按要求开展精细化工反应安全风险评估,由此引发灾难性的生产安全事故,造成严重的经济损失和人员伤亡,有的甚至会引发一系列的生态安全事故。例如,浙江洪翔化工有限公司在2015年发生了一起爆炸事故,就是因为未经工艺危害分析和反应安全风险评估,导致反应釜内温度超过体系内混合物料的热分解温度,迅速引发硝化釜爆炸,硝化车间整体损毁。
3.人员素质不合要求
从事精细化工生产的工人中,有很多都是临时工,由于工作时间的特殊性,调岗、换岗的可能性极高,导致很多工人没有经过专门的培训,没有掌握足够的安全生产技能就上岗工作。而企业的固定员工也由于企业在人才的投入力度不够而呈现出综合素质普遍较低的现象。当然,除了以上两点之外,企业培训的师资力量薄弱也是导致员工综合素质不够高的主要原因。浙江绍兴林江化工股份有限公司“6·9”爆炸事故、江西九江之江化工“7·2”爆炸事故、河北利兴特种橡胶公司“5·13”氯气中毒事故等都暴露出作业人员学历、素质不符合要求的问题。现场操作人员不了解化工安全知识、出现事故后不知道如何处理,都十分容易导致事故扩大化。
(二)精细化工安全法律法规
国家关于安全生产的法律法规自下而上,包括地方政府安全生产规章、地方性安全生产法规、国家安全生产行政法规、国家安全生产法。其中,安全生产行政规章可分为部门规章和地方政府规章,部门规章通常指的是国务院有关政府部门依照安全生产法律、行政法规的授权,制定并发布的安全生产规章,其法律地位和效力低于法律和行政法规,高于地方政府规章。地方政府规章通常指的是地方政府安全生产规章,属于最低层级的安全生产法,其法律地位和效力低于其他所有的上位法,并不得与其他上位法相抵触。
国家对各行各业安全生产都建立健全了法律规定,安全生产法规是对安全生产的法律规定。《中华人民共和国安全生产法》[1],强调生产经营单位的主要负责人,对本单位的安全生产工作全面负责。《中华人民共和国刑法》[2],分析安全生产犯罪应承担的刑事责任,生产安全的犯罪主体、定罪标准及相关疑难问题,保护公民财产、相关权利,维护社会秩序,是保障社会主义革命和社会主义建设事业顺利进行的法律。《中华人民共和国行政处罚法》[3],规范行政处罚的设定和实施,保障和监督行政机关有效实施,维护公共利益和秩序,并判断违法行为及应负的法律责任。《中华人民共和国行政许可法》[4],分析行政许可的设定、实施机关和实施程序、监督检查等方面的有关法律问题,判断设定行政许可的条件和实施行政许可的合法性,并判断违法行为及应负的法律责任。《中华人民共和国职业病防治法》[5],分析职业病前期预防、劳动过程中的防护与管理、职业病病人保障等方面的有关法律问题,控制和消除职业病危害,并判断违法行为及应负的法律责任。《中华人民共和国劳动法》[6],分析劳动安全卫生、未成年工和女职工特殊保护、劳动安全卫生监督检查、社会保险和福利等方面的有关法律问题,保护劳动者的合法权益,调整劳动关系,并判断违法行为及应负的法律责任。《中华人民共和国劳动合同法》[7],分析劳动合同中有关安全生产和职业病方面的法律问题,明确劳动合同双方当事人的权利和义务,并判断违法行为及应负的法律责任。
1.安全生产标准
国家将安全生产标准作为生产经营单位必须执行的技术规范载入法律,安全生产标准的法律化[8⁃11]是我国安全生产标准立法的重要趋势。安全生产标准是我国法律规定必须执行的技术规范,是各生产经营单位必须强制执行的。法定的安全生产标准分为国家标准和行业标准,无论是国家标准,还是行业标准,两者对生产单位的安全生产具有同样的约束力。执行安全生产标准是生产经营单位的法定义务,在生产经营活动中,如果违反了法定安全生产标准的要求,需要承担相应的法律责任。
2.普通法与特殊法
多年来,针对不同的安全生产问题,国家相继制定了对应的安全生产法律,主要分为普通法和特殊法,两种法规各有不同的适用范围,相辅相成、相互补充。普通法主要是针对安全生产领域普遍存在的基本问题和共性问题建立的,它不能解决某一领域存在的特殊问题和专业性较强的问题。特殊法主要是针对一些安全生产领域独立存在的特殊问题,或者专业性问题建立的,对特殊和专业性较强问题规定得更为具体,并具有很强的可操作性。
3.综合法与单行法
安全的长效机制特别重要,建立长效的安全生产机制,不仅是企业生存发展的底线,更是企业增收创益、发展壮大的根基。由于不同化工行业的安全生产问题错综复杂,因此,相关的法律规范内容也不尽相同。考虑到安全生产立法需要确定的适用范围和相对具体的法律规范,针对安全生产,国家安全生产主管单位建立了综合法与单行法。原则上,综合法是不受法律规范层级限制的,而是将各个层级的综合性法律规范看成一个整体,适用于安全生产的主要领域,或者是某一领域的主要方面。后续,在综合法的基础上建立了单行法,单行法的内容仅仅涉及某一领域或者某一方面的安全生产问题。在一定条件下,综合法与单行法可以相对独立。
4.安全生产法
《中华人民共和国安全生产法》(简称《安全生产法》)明确规定,生产经营单位的主要负责人,应该对本单位的安全生产工作负全面责任。安全生产是一个动态的管理过程,需要长期抓、经常抓,安全生产工作不是一朝一夕的事情,也不是一个人的能力所能解决的,它受多种因素的制约。安全生产应当以人为本,遵循“安全第一、预防为主、综合治理”的方针,防止和减少生产安全事故,提高安全生产水平。国家鼓励和支持安全生产科学技术研究和安全生产先进技术的推广应用。化工安全技术与工程研究,从实现本质安全的角度出发,研究本质不安全的影响因素,建立安全控制措施,有效提高我国化工安全技术水平,提升安全生产管控水平,在安全生产监督和管理方面,是国家、地方政府安全监管部门以及生产经营单位需要普适推广和应用的。
5.加强化工过程安全管理的指导意见
化工过程伴随易燃易爆、有毒有害等物料和产品,涉及工艺、设备、仪表、电气等多个专业和复杂的公用工程系统。加强化工过程安全管理,是国际先进的重大工业事故预防和控制方法,是企业及时消除安全隐患、预防事故、构建安全生产长效机制的重要基础性工作。化工过程安全管理包含收集和利用化工过程安全生产信息;风险辨识和控制;不断完善并严格执行操作规程;通过规范管理,确保装置安全运行;开展安全教育和操作技能培训;严格新装置试车和试生产的安全管理;保持设备设施完好性;作业安全管理;承包商安全管理;变更管理;应急管理;事故和事件管理;化工过程安全管理的持续改进等方面的要求和内容。
6.精细化工反应安全风险评估导则(试行)
为加强精细化工企业安全生产管理,进一步落实企业安全生产主体责任,强化安全风险辨识和管控,提升本质安全水平,提高企业安全生产保障能力,有效防范事故,国家安全监管总局出台了《国家安全监管总局关于加强精细化工反应安全风险评估工作指导意见的通知》,提出了开展精细化工反应安全风险评估的意义、评估范围和内容、相关工作要求等,希望通过开展评估,确定反应工艺危险度,改进安全设施设计,完善风险控制措施,提升企业本质安全水平,有效防范事故发生。
7.化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准(试行)
《化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准(试行)》[12](简称《判定标准》)依据有关法律法规、部门规章和国家标准,吸取了近年来化工和危险化学品重大及典型事故教训,结合《安全生产法》《危险化学品安全管理条例》[13]、《生产经营单位安全培训规定》[14]、《特种作业人员安全技术培训考核管理规定》[15]、《危险化学品生产、储存装置个人可接受风险标准和社会可接受风险标准(试行)》[16]、《石油化工企业设计防火标准》[17]、《建筑设计防火规范》[18]、《液化烃球形储罐安全设计规范》[19]、《危险化学品生产企业安全生产许可证实施办法》[20]、《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》[21]、《关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见》[22]、《关于危险化学品企业贯彻落实<国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知>的实施意见》[23]、《危险化学品输送管道安全管理规定》[24]、《关于印发淘汰落后安全技术装备目录(2015年第一批)的通知》[25]、《关于印发淘汰落后安全技术工艺、设备目录(2016年)的通知》[26]、《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》[27]、《国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见》[28]、《国家安全监管总局关于加强精细化工反应安全风险评估工作的指导意见》[29]等法律法规、国家发文要求等,从人员要求、设备设施和安全管理三个方面列举了20种应当判定为重大事故隐患的情形。为进一步明确《判定标准》每一种情形的内涵及依据,便于有关企业和安全监管部门应用,规范推动《判定标准》有效执行。
8.危险化学品生产储存企业安全风险评估诊断分级指南(试行)
为了加快完善安全风险分级管控和隐患排查治理工作机制,有效防范遏制重特大生产安全事故,国家应急管理部出台了《危险化学品生产储存企业安全风险评估诊断分级指南(试行)》[30](简称《指南》)。《指南》中提出,要对危险化学品企业进行安全风险评估诊断分级,评估诊断采用百分制,根据评估诊断结果按照风险从高到低依次将辖区内危险化学品企业分为红色(60分以下)、橙色(60~75分)、黄色(75~90分)、蓝色(90分及以上)四个等级,对存在在役化工装置未经正规设计且未进行安全设计诊断等四种情形的企业可直接判定为红色;涉及环氧化合物、过氧化物、偶氮化合物、硝基化合物等自身具有爆炸性的化学品生产装置的企业必须由省级安全监管部门组织开展评估诊断;要按照分级结果,进一步完善危险化学品安全风险分布“一张图一张表”,落实安全风险分级管控和隐患排查治理工作机制。危险化学品企业安全风险评估诊断分级实施动态管理,原则上每三年开展一次。
(三)化工安全管理与评价
社会处于新的发展阶段,化工企业生产工艺有了一定水平的提升,但是安全管理与安全生产方面仍存在较多的隐患。比如,设计隐患,企业在没有开展化工安全技术与工程研究,设计缺乏有效可依的技术参数,设计上出现漏洞,导致安全事故;操作隐患,仔细分析化工企业发生安全事故的原因,其中很大部分是由于操作不当导致的,保障车间人员的操作规范是保障安全生产的重要前提。化工企业生产工艺一般均经过严格的论证审查,但是如果工艺风险性没有经过可靠性论证,反应放热速率、失控情形不清楚,连锁控制和安全设施不落实,在生产过程中一旦遇到反应失控,将会导致严重的设备安全事故,如果发生火灾、爆炸、中毒等事故甚至会危及工作人员的生命。因此,化工企业在生产过程中,要对生产工艺进行严格的审查和论证,按要求开展反应安全风险评估,落实安全设施,保障各项参数处于安全值范围内,防止出现反应失控进而引发爆炸事故的局面。
对于化工安全管理,企业传统的安全管理方法是“事后法”,即对已发生的过去事件进行分析,总结经验教训,采取措施,防止同类事件、事故重复发生,是对现行安全管理工作的指导。例如:对某一个事故分析原因,查找引起事故的不安全因素,根据分析结果,制定并实施防止此类事故再度发生的安全管理和安全技术措施,并按“四不放过”的原则对事故进行处理。此种方法也叫“问题出发型”方法。企业现代型的安全管理方法是“事先法”,这种方法是指从源头控制,根据企业的实际情况,应用系统论和过程控制方法,研究系统内各过程之间的关系,分析、预测可能会引起的危险及导致事故发生的原因,提出有效的安全对策措施。通过对这些原因的控制来消除、预防、减少危险和危害,从而使系统达到最佳的安全状态,人们也称为“问题发现型”方法。虽然现代型安全管理方法和传统型安全管理方法的工作步骤相同,但其工作效果大相径庭。陈旧型、传统型的安全管理方法是“事后法”,只能防止同类事故、事件的重复发生,但不具有预测性。现代型安全管理方法是采用“事先法”,即应用系统论和过程控制方法从整体出发,是从全过程控制出发去研究事物的一种理论,具有预测性,且可将事故消灭于萌芽状态。因此,现代型安全管理方法更具有先进性、实用性、预测性。进行安全评价则是现代型安全管理方法在先进性、实用性、预测性等方面具体的表现形式之一。
安全评价也称为风险评价,是以实现工程、系统安全为目的,应用安全系统工程的原理和过程控制方法,对工程或系统中存在的危险、有害因素进行识别与分析,判断工程、系统发生事故和急性职业危害的可能性及严重程度,提出安全对策和有效建议,从而为工程、系统制定防范措施,为管理的决策提供科学依据。安全评价的类型主要分为安全预评价、安全验收评价和安全现状评价。安全评价的目的是查找、分析和预测工程、系统中存在的危险、有害的因素及可能导致的危险、危害后果和程度,提出合理的、可行的安全投资效益。安全评价可以达到下述目的:提高系统本质安全化程度,实现全过程安全控制,建立系统安全最优方案,为决策提供依据,为实现安全技术、安全管理标准化和科学化创造条件。安全评价是对照国家安全方面的法律、法规、标准和规范的要求,判定工程、系统的设施、设备及装置是否符合相关规定,并确定危险源存在的部位及导致事故发生的原因,利用定性、定量的安全评价方法来预测工程、系统发生事故的概率和严重的程度,提出合理、可行的安全对策、措施和建议。随着社会的发展需求,安全评价作为安全管理的必要组成,正在逐渐被社会广泛认可,对安全生产所起到的技术支撑作用越来越显现出来,对安全管理模式的完善,更起到积极的促进作用,主要表现在以下几个方面。
1.安全评价有助于提高企业的安全管理水平
安全评价可以使企业安全管理工作从事后处理变为事先预测、预防。传统型安全管理方法的特点是凭经验进行管理,多为事故发生后再处理。通过安全评价,可以预先识别系统的危险性,分析企业的安全状况,全面地对评价系统及各部分的危险程度和安全管理的状况进行分析,促使企业达到规定的安全要求。安全评价可以使企业安全管理从纵向单一管理变为全面系统管理,使企业所有部门都能按要求认真评价本系统的安全状况,将安全管理的范围扩大到企业各部门、各环节,使企业安全管理实现全员、全方位、全过程、全天候的系统化管理。
2.安全评价有助于提高企业的安全管理效率和企业经济效益
实施安全预评价,可查找设计的缺陷,预先了解企业本身存在哪些危险、有害因素,并在设计过程中应采取哪些安全对策措施,可以有效减少项目建成后由于安全要求引起的调整和返工建设;可以在项目正式开工前消除潜在的事故隐患,并提出合理可行的整改建议和对策措施,把事故隐患消灭在萌芽状态;可以使企业了解可能存在的危险,进而为安全管理提供依据。对企业进行安全评价可以使企业在安全管理中打破以往“亡羊补牢”式的管理模式,而且使安全管理具有目的性、针对性,提高企业的安全管理水平,使企业真正地实现安全生产和经济效益同步增长。
3.安全评价对实现企业安全管理标准化、系统化和科学化方面起到重要的指导作用
安全评价运用安全系统工程的原理和方法,对拟建或者已有工程、系统可能存在的危险性因素及可能产生的后果来进行综合评价和预测,并根据可能导致的事故风险大小,提出相应的安全对策措施。对工程、系统进行安全评价,是政府安全监督管理的需要,也是企业做好安全生产工作的重要保证。根据《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》(国发〔2010〕23号)、《国家安全监管总局、工业和信息化部关于危险化学品企业贯彻落实<国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知>的实施意见》(安监总管三〔2010〕186号)等文件精神,安全评价已是企业标准化建设的必备资料之一,同时也对企业标准化建设起着十分重要的作用。安全评价可以使企业安全管理由经验管理变为目标管理。安全评价可使各部门、全体职工明确各自的安全目标,并在明确的目标下,统一步调、分头进行,进而使安全管理工作做到科学化、系统化、标准化。