張微明｜摘譯

2019 年5 月3 日，AB 特種有機(jī)硅公司位于伊利諾伊州的加工廠，正在按批次生產(chǎn)一種防水乳液。操作員要手動往混合罐內(nèi)添加化學(xué)品，由于兩種化學(xué)品的包裝桶外觀非常像，操作員錯(cuò)誤將另外一種化學(xué)品注入混合罐，而該化學(xué)品與罐內(nèi)其他化學(xué)品不相容。

混合后，罐內(nèi)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，出現(xiàn)了泡沫，從罐頂開口處涌出，同時(shí)還形成了蒸氣云。美國化學(xué)品安全與危害調(diào)查委員會（CSB）經(jīng)調(diào)查和試驗(yàn)確定，該反應(yīng)生成了氫氣，氫氣泄漏到生產(chǎn)建筑內(nèi)，很快就被點(diǎn)燃，引發(fā)劇烈爆炸。事故導(dǎo)致4 名作業(yè)人員死亡，生產(chǎn)建筑被摧毀，涉事公司被迫暫停部分生產(chǎn)活動。

基礎(chǔ)信息

AB 特種有機(jī)硅公司

AB 特種有機(jī)硅公司總部位于伊利諾伊州沃克干，公司主要生產(chǎn)有機(jī)硅，產(chǎn)品用途廣泛，例如用作個(gè)人護(hù)理、屋頂涂料、化學(xué)品生產(chǎn)和黏合劑等（見圖1）。

工廠生產(chǎn)建筑由兩塊相連的區(qū)域組成，屋頂高低不同，分別被稱為高頂棚區(qū)和矮頂棚區(qū)。建筑內(nèi)又劃分了不同區(qū)塊，其中乳化劑區(qū)塊就是事發(fā)地。該區(qū)塊有很多反應(yīng)器、攪拌罐、化學(xué)品包裝桶以及裝有各種硅酮產(chǎn)品的其他設(shè)備。

事發(fā)時(shí)，工廠正采用批生產(chǎn)工藝生產(chǎn)有機(jī)硅乳液，一種防水乳液，產(chǎn)品品牌命名為Andisil EM 652。工廠自2013 年開始會根據(jù)需求生產(chǎn)EM 652。生產(chǎn)在攪拌罐內(nèi)進(jìn)行，罐頂有蓋子（見圖2）。

EM652 生產(chǎn)

每個(gè)批次生產(chǎn)前，工廠會簽發(fā)批次生產(chǎn)表，表內(nèi)有生產(chǎn)操作步驟、需要的化學(xué)品種類及數(shù)量。操作員要按照生產(chǎn)表的順序和要求，將化學(xué)品原料添加到攪拌罐，可以自動喂料，也可以手動喂料。

作業(yè)時(shí)，必須有另外一名操作員或監(jiān)督員來確認(rèn)產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品代碼、包裝桶上的批號，之后才能喂料。

生產(chǎn)要用到一種名為Andisil XL10 交聯(lián)劑和一種名為TD 6/12混合物的表面活性劑。XL 10 是聚硅氧烷，因含有SiH 鍵，很容易和水基物反應(yīng)，迅速生成氫氣。

AB 特種有機(jī)硅公司的安全數(shù)據(jù)表上也寫著，“水……和酸性物質(zhì)，……與產(chǎn)品接觸時(shí)會釋放易燃的氫氣，氫氣在空氣中混合后能形成爆炸性環(huán)境?！?/p>

雙確認(rèn)制度

2014 年，AB 特種有機(jī)硅公司出臺雙確認(rèn)制度，目的是防止作業(yè)人員將錯(cuò)誤的物料填入生產(chǎn)設(shè)施。這是美國食品藥品監(jiān)督管理局化妝品生產(chǎn)實(shí)踐的要求。它規(guī)定，要對原材料進(jìn)行稱重和測量，并讓第二個(gè)人確認(rèn)，同時(shí)物料包裝容器上應(yīng)該有恰當(dāng)?shù)男畔?biāo)記。

這項(xiàng)制度在2019 年流程化。批次生產(chǎn)表上預(yù)留了特定位置讓作業(yè)人員簽字。AB 特種有機(jī)硅公司第二個(gè)班次的作業(yè)人員，也就是事發(fā)時(shí)在場的那些人，2019 年4 月17 日剛剛接受過雙確認(rèn)制度培訓(xùn)。

事故描述

2019 年5 月2 日，AB 特種有機(jī)硅公司安排了連續(xù)兩個(gè)批次的EM 652 生產(chǎn)。

第一批次

2019 年5 月2 日，第一個(gè)班次的操作員從生產(chǎn)部辦公室拿到第一批次生產(chǎn)表，表內(nèi)寫明了該批次的生產(chǎn)步驟。然后，操作員將XL 10、TD 6/12 混合物以及其他化學(xué)品放到乳化劑區(qū)。第一個(gè)批次要用到8 桶 XL 10。操作員操作后，未出現(xiàn)問題。14 時(shí)，第二個(gè)班次的人員到達(dá)。

在第二和第三班次期間，操作員將兩個(gè)連續(xù)生產(chǎn)的樣品送到質(zhì)檢部門。質(zhì)檢部門發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)樣品的pH 值都太低，要求操作員在EM 652 成品中加入10%濃度的氫氧化鉀溶液（10% KOH）。之后，操作員將KOH 溶液搬到該區(qū)域，按照要求的數(shù)量添加完成。

2019 年5 月3 日16 時(shí)30 分，質(zhì)檢部門確定產(chǎn)品符合要求。

第二批次

2019 年5 月3 日 晚，有9 名工人在生產(chǎn)建筑內(nèi)，本報(bào)告將其中4 人分別稱為操作員1、操作員2、操作員3 和監(jiān)督員1。

當(dāng)日20 時(shí)前，操作員1 應(yīng)該拿到了第二個(gè)批次的生產(chǎn)表。該批次同樣需要8 桶XL 10，但CSB確定，現(xiàn)場當(dāng)時(shí)可能有2 ～3 桶KOH，可能是上個(gè)批次生產(chǎn)剩下的。因此，現(xiàn)場大約有11 個(gè)外觀很像的化學(xué)品桶。

操作員1 隨后啟動了生產(chǎn)過程，他 將XL 10 和TD 6/12 混 合物加到混合罐，這時(shí)他應(yīng)該未發(fā)現(xiàn)KOH 還留在現(xiàn)場，然后錯(cuò)誤地將KOH 加到了混合罐中。

KOH 溶液能和含有SiH 鍵的化合物發(fā)生反應(yīng)，如XL 10，反應(yīng)會生成氫氣。這三種化學(xué)品混合后，混合罐內(nèi)開始起泡，泡沫從罐頂溢出，同時(shí)形成了蒸氣云，在矮頂棚區(qū)擴(kuò)散。

氫氣引燃

操作員1 開始大喊，監(jiān)督員1和操作員2 跑到乳化劑區(qū)響應(yīng)。兩人看到蒸氣云和泡沫溢出，詢問操作員1 發(fā)生了什么。操作員1 回答說，是在混合XL 10 和TD 6/12混合物。就在這時(shí)，操作員3 注意到儲罐發(fā)出奇怪的聲響，并且開始向地面噴射東西。

監(jiān)督員1 提示人們采取通風(fēng)措施，將霧從屋內(nèi)排出。監(jiān)督員1 讓操作員2 打開車庫門，讓操作員3打開風(fēng)扇開關(guān)。這個(gè)開關(guān)會啟動高頂棚區(qū)的風(fēng)扇，那個(gè)風(fēng)扇很長時(shí)間沒使用了。

21 時(shí)35 分，就在他們進(jìn)行上述各自的操作時(shí)，氫氣被引燃，發(fā)生劇烈爆炸（見圖3）。

事故分析

化學(xué)品混合

在連續(xù)批次生產(chǎn)期間，操作員可能將第一批次剩余的化學(xué)品留在了現(xiàn)場，給下個(gè)批次使用，這是一種常見做法。

為確定是否是化學(xué)品混合不當(dāng)導(dǎo)致了事故，人們用現(xiàn)場剩余的化學(xué)品進(jìn)行了反應(yīng)試驗(yàn)。每次試驗(yàn)，化學(xué)品組合不同，但只有一種組合產(chǎn)生了大量易燃?xì)怏w，還出現(xiàn)了事故當(dāng)晚相似的泡沫。在該組合的試驗(yàn) 中，XL 10 和TD 6/12 混 合 物是按照批次生產(chǎn)表的比例添加的，然后又添加了10%濃度的KOH。大約25 秒后，混合物變白，開始起泡，然后從容器中溢出（見圖4）。經(jīng)測定，反應(yīng)釋放的是氫氣。

據(jù)此，CSB 認(rèn)為，有足夠的證據(jù)表明三種化學(xué)品混合后發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，最終導(dǎo)致爆炸；批次生產(chǎn)表并沒有提到10%濃度的KOH，KOH 也不應(yīng)參與到生產(chǎn)過程。

不相容物料的儲存和處置

AB 特種有機(jī)硅公司并沒有書面作業(yè)程序來要求工人將乳劑區(qū)的XL 10 包裝桶和10% KOH 包裝桶分開，或者要求工人把沒用完的物料移走。

此外，兩種化學(xué)品都儲存在55加侖的藍(lán)色塑料桶中，桶蓋有黃色和白色兩種。通常，XL 10 的桶蓋一個(gè)是白色、一個(gè)是黃色。KOH的桶蓋通常都是白色的。一旦桶蓋不在，兩種化學(xué)品的盛放容器就幾乎一模一樣。由此看出，AB 特種有機(jī)硅公司是依靠員工根據(jù)桶身上的標(biāo)簽來識別桶內(nèi)化學(xué)品，而標(biāo)簽上的化學(xué)品名稱是用很小的字體寫的（見圖5）。

混合罐和通風(fēng)系統(tǒng)

AB 特種有機(jī)硅公司混合作業(yè)用的是常壓罐，罐體有一個(gè)未密封的艙口蓋，蓋子在整個(gè)生產(chǎn)過程中通常處于打開狀態(tài)。雖然部分容器上有泄壓排空管，能將氣體排到建筑物外，但大多數(shù)罐體并沒有這種功能，涉事儲罐就是其中一個(gè)。

CSB 認(rèn)為，由于混合罐艙口敞開且沒有排空管，反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣就直接泄漏到了建筑內(nèi)。此外，通風(fēng)系統(tǒng)的手動啟動風(fēng)扇會讓外部空氣吹到建筑內(nèi)，并且通風(fēng)系統(tǒng)就在EM 652 生產(chǎn)區(qū)附近，這可能促使了氫氣在室內(nèi)擴(kuò)散和與空氣混合，最終形成了巨大的爆炸性蒸氣云。

氣體探測和報(bào)警系統(tǒng)

AB 特種有機(jī)硅公司在生產(chǎn)建筑內(nèi)沒有安裝氣體探測系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)。CSB 認(rèn)為，氣體探測系統(tǒng)和自動報(bào)警系統(tǒng)缺失，作業(yè)人員在氫氣外泄后繼續(xù)留在建筑內(nèi)，直到氫氣被點(diǎn)燃爆炸，加劇了事故后果。

點(diǎn)火源

調(diào)查人員無法確定引發(fā)爆炸的具體火源，因?yàn)樯a(chǎn)建筑內(nèi)有很多潛在點(diǎn)火源，比如非本質(zhì)安全的電氣設(shè)備、線路。其他來源也可能引發(fā)爆炸，如掉落或拋出的工具產(chǎn)生的火花、靜電放電、使用重型機(jī)械、個(gè)人電子設(shè)備（手機(jī)）等。

應(yīng)急準(zhǔn)備

事發(fā)時(shí)，作業(yè)人員意識到，混合罐開始出現(xiàn)泡沫并形成霧氣時(shí)，是化工過程出現(xiàn)了問題。但并沒有意識到由此會帶來的危害。氫氣無色無味，不使用科技手段的情況下無法從空氣中識別。對此，CSB 認(rèn)定，由于沒有氣體探測器和危險(xiǎn)環(huán)境報(bào)警系統(tǒng)，也沒有有效的培訓(xùn)，共同導(dǎo)致作業(yè)人員沒有意識到疏散的必要性。另外，對于能夠發(fā)生危險(xiǎn)化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)品，公司應(yīng)確保作業(yè)人員有足夠的資源（如技術(shù)手段和培訓(xùn)）來識別異常反應(yīng)的跡象并正確應(yīng)對。

雙確認(rèn)制度

AB 特種有機(jī)硅公司制定了書面的雙確認(rèn)制度，并在2019 年開展了培訓(xùn)，希望能防止作業(yè)人員在生產(chǎn)中使用錯(cuò)誤的物料。CSB 認(rèn)為，這場事故表明，該制度并不能預(yù)防失誤。

CSB 無法確定導(dǎo)致項(xiàng)目失效的具體原因，因?yàn)閳?zhí)行作業(yè)的操作員在事故中已經(jīng)死亡，本來應(yīng)該有另外兩名作業(yè)人員簽名的批次生產(chǎn)表也沒找到。

CSB 總結(jié)到，是多個(gè)安全漏洞導(dǎo)致或促成了不相容化學(xué)品的混合，具體包括操作員和監(jiān)管員沒有得到有效且足夠的指導(dǎo)，也沒有針對現(xiàn)有生產(chǎn)流程對他們進(jìn)行培訓(xùn)，也沒有培訓(xùn)活動告訴他們XL 10 能產(chǎn)生氫氣。

事故原因認(rèn)定

CSB 經(jīng)調(diào)查認(rèn)定，事故原因?yàn)锳B 特種有機(jī)硅公司的生產(chǎn)運(yùn)行、政策和作業(yè)方式存在缺陷，具體涉及危害分析項(xiàng)目、不相容物料的儲存和處理、雙確認(rèn)制度、過程安全文化、過程安全管理體系。這些方面存在的缺陷導(dǎo)致操作員將不相容化學(xué)品混合到一起，發(fā)生反應(yīng)并生成氫氣，氫氣泄漏后在生產(chǎn)建筑內(nèi)被引燃。

AB 特種有機(jī)硅公司的混合設(shè)備、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)急準(zhǔn)備失效，導(dǎo)致了事故后果如此嚴(yán)重。

經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

為預(yù)防類似事故，同時(shí)推動化工安全變革以保護(hù)人類和環(huán)境，CSB 敦促企業(yè)回顧總結(jié)以下關(guān)鍵經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn):

公司應(yīng)該讓手動操作變得“做對容易、做錯(cuò)難”。首先要系統(tǒng)評估手動操作的環(huán)節(jié)，確定操作可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，然后建立防護(hù)屏障和控制措施，最大限度減少出錯(cuò)可能性。

利用“化學(xué)反應(yīng)性工作表”等公共資源來識別反應(yīng)性危害也是一種方法。生產(chǎn)企業(yè)能從中獲取與材料危險(xiǎn)性有關(guān)的工藝安全信息。在此基礎(chǔ)上，必須進(jìn)行有效的過程危害分析，以確定過程風(fēng)險(xiǎn)，并建立防護(hù)措施。

涉及反應(yīng)性或不相容化學(xué)品的公司，應(yīng)制定方法和保障措施，防止這些化學(xué)品被錯(cuò)誤混合。保障措施包括將不相容材料儲存在不同的容器中，將容器存放在不同區(qū)域，并使用條形碼系統(tǒng)在化學(xué)品混合前進(jìn)行驗(yàn)證。

如果加工處理的材料可能產(chǎn)生有害氣體，那么設(shè)備應(yīng)放置在安全的地方，遠(yuǎn)離人員和會限制危險(xiǎn)氣體消散的建筑結(jié)構(gòu)。

如果在建筑物內(nèi)處理危險(xiǎn)材料，就應(yīng)設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)，保證通風(fēng)口的位置能將危險(xiǎn)材料從建筑內(nèi)排出，而不是采用讓空氣吹入建筑物進(jìn)而導(dǎo)致危險(xiǎn)氣體在建筑內(nèi)擴(kuò)散的設(shè)計(jì)。

處理危險(xiǎn)材料的公司，要確保其生產(chǎn)設(shè)施具備檢測和提醒員工的功能，例如通過氣體檢測器和報(bào)警器等手段實(shí)現(xiàn)，并確保員工接受危險(xiǎn)物料識別培訓(xùn)，掌握危險(xiǎn)物泄漏的應(yīng)急方法。

雙確認(rèn)制度不能作為防止不相容材料混合的唯一屏障。

化學(xué)品加工企業(yè)應(yīng)評估和加強(qiáng)過程安全文化，通過創(chuàng)建安全文化來預(yù)防災(zāi)難性化學(xué)事故，具體方法可參照美國化工過程安全中心發(fā)布的指南文件。

加工處理反應(yīng)性化學(xué)品的公司，要制定嚴(yán)格的過程安全管理體系，去識別、評估和控制過程危害。很多行業(yè)組織都對如何建立這種體系發(fā)布了指導(dǎo)文件，例如《化學(xué)反應(yīng)性危害的管理實(shí)踐》《基于風(fēng)險(xiǎn)的過程安全》《過程安全管理實(shí)施指南》，這些都來自美國化工過程安全中心。安