美國聯合碳化物公司氮氣窒息事故
國外危險化學品典型事故案例分析之五----
美國聯合碳化物公司氮氣窒息事故
一、事故經過和危害
1998年3月27日，位于美國路易斯安那州Hahnville的聯合碳化物公司(Union Carbide Corp.)Taft/Star加工廠發生一起氮氣窒息事故，導致1名聯合碳化物公司工人死亡和1名承包商嚴重受傷。美國化學品安全與危害調查局（CSB）對這起事故作了詳細的調查，報告中討論了臨時性封閉空間和受限制性空間使用氮氣的危險性。1998年3月27日，聯合碳化物公司Taft/Star加工廠2名工人A和B對一根1.2米長的管道開口處的兩個法蘭，采用暗光法檢查是否存在油脂并進行清理。他們首先對南端的法蘭進行清理。由于中午時太陽太亮，暗光法很難看清有沒有油和脂。因此，工人A和B便使用黑色塑料膜搭建一個較暗的工作區。由于當天有強風，黑色塑料膜很快包住法蘭。工人A和B手握塑料膜，固定其中一邊；另2名等著把供氧混合器移回原位的承包商抓著塑料膜另一端。無意之中，塑料膜和管道對工人A和B形成了臨時性封閉空間。
對南邊管子法蘭的檢查和清理大約在10時45分開始，約11時35分完成。由于氮氣沒有流過南邊管子的開口，因此事故沒有發生。南邊的管子也與反應器相連，但有一個關閉的閥門截住管子，防止氮氣流入南邊的管子。
然后，工人和承包商用塑料膜對北邊管子的法蘭進行同樣的處理，工人A和B開始進行檢查和清潔。由于這段管子曾用氮氣吹掃過，管子中含有較高濃度的氮氣，同時氮氣繼續從北邊管子泄出，致使臨時形成的封閉空間積聚高濃度的氮氣。雖然工人A前天晚上曾指示給管道系統通入氮氣，也許由于氮氣的注入處離維修點較遠（距事故地點45m，并有幾個樓層相隔），他忘記氮氣在管子里且沒有意識到氮氣正從管子里泄出。承包商在黑色塑料膜的另一邊，據報告說曾與工人A和B談話，與工人A和B最后一次聯絡正好發生在午后。12時20分左右，承包商通過塑料膜上的縫隙看到1名工人的手上有血，他立即向監工發出警告，監工開始喊叫塑料膜后的2名工人，但是沒有回答。他移開塑料膜，在管子前發現工人B已失去知覺，躺在開口管子旁。據目擊者稱，工人B皮膚呈紫色；工人A坐在管子開口處，已經昏迷，向管子邊傾斜，且皮膚蒼白。工廠緊急救援隊立即趕到，把2人移出該裝置，并對工人B進行恢復心肺功能急救，然后用救護車將2人送往醫院。工人B在到達醫院之前死亡；工人A住院，在特護環境下進行輸氧治療，5天后出院。
二、事故原因分析
1．事故背景
該工廠生產工業化學品，雇員大約1130人。事故發生在工廠Taft氧化裝置，該裝置主要生產環氧乙烷、乙烯醇和醇酯。該裝置以乙烯和甲烷作為原料氣生產環氧乙烷，乙烯和甲烷與氧氣混合，然后到反應器中與催化劑接觸。洗滌塔回收產品，同時分離出二氧化碳。事故發生在建筑物的第五層，距地面大約18m。
該事故發生時，該裝置正處于為期6星期的檢修時期。事故中受傷的工人（工人A）是一個獨立承包商，檢修期間主要負責反應區的白班的運行。他在聯合碳化物公司已服務32年，現已退休，退休前最后的崗位在該裝置的反應工段。
在事故中死亡的工人（工人B）是聯合碳化物公司的雇員，他在該工廠已經服務23年，他是該裝置的檢修技術操作技術人員。在這次事故期間，工人B受工人A的指揮。
2．事故發生前的事件
在檢修期間，該裝置按計劃維修項目包括用新催化劑更換反應器中的舊催化劑和清潔供氧混合器。供氧混合器須從管道系統拆下來清潔。拆下供氧混合器，使1.2米管道系統中留下兩個與供氧混合器相連的端口，管子的兩個端口用透明塑料膜包封，以免被廢液污染，直至供氧混合器重新裝上。
供氧混合器上不能粘有潤滑油、油脂或其他有機化學品，工人一般使用含有三氯乙烯的清潔液來清除這些物質，然后用暗光法檢查有機化學品殘留物，因為在暗光下可以對殘留有機化學品看得更清楚，工人用暗光檢測的管道部件是兩個法蘭表面（兩個法蘭在管道的末端，與供氧混合器相連）。雖然用暗光檢查是清潔供氧混合器的典型辦法，但用于1.2米的管道法蘭表面卻沒有必要。對于這種法蘭，目視檢查就足以滿足要求。CSB在調查中沒有發現任何有關工人A和B為什么決定用暗光法檢查管道法蘭的解釋。
用于乙烯氧化反應器的催化劑對濕度非常敏感，因此，在用新催化劑替換舊催化劑時，為了使新催化劑免于暴露于濕空氣中，須在新催化劑周圍空間注入氮氣進行隔絕保護。
發生事故的前一天晚上，因為催化劑已經換好，工人A指示操作技術員把氮氣加入到管線中。由于氮氣可以延緩與反應器相連的管道中鐵銹的形成，因此打開兩個閥門以便使氮氣流入工藝管線。氮氣從北側的1.2米管道的端口流出，此管道先前與供氧混合器相連。檢修當天，沒有任何警告標志帖在管道開口處以識別此處是一限制性空間，或者警告此管道包含有潛在危險的氮氣。
3．限制性空間的危險性
1993年，美國職業安全與健康署（OSHA）制定的已生效的限制性空間作業標準中，定義的限制性空間是指一個大得足以進入的空間，但出入口受到限制或約束，且不是為人類持續活動而設計的。該事故所涉及的開口管道應是符合OSHA定義的限制性的空間。但該事故中涉及到臨時性封閉空間也許未考慮到出口處受到限制或約束，因此沒有作為限制性空間來進行考慮。本次事故中，管道開口處沒有掛警示牌以提示工人和承包商此處是一限制性的空間或此管道中殘留氮氣。即使北邊管道開口處沒有形成臨時性封閉，如果雇員或承包商僅把頭短時間伸入到管道中，也會被氮氣窒息。由于清潔或檢驗閥門，工人或承包商必須把頭伸進北邊的管道開口處。因此，OSHA指出聯合碳化物公司違背了標準進行作業。
4．事故直接原因又兩點
一是對含氮氣的設備形成臨時性封閉而形成潛在的危險的控制程序不適當。工廠對使用臨時性封閉造成的潛在危險沒有適當的規章，在含有有害物質的箱體、容器、管道或類似設備搭建臨時性封閉空間時，如果這些設備泄漏如氮氣類的物質到封閉區，就會形成危險的局部環境。二是氮氣和限制性空間危害警告不適當。員工不知道他們工作著的管道有危險的氮氣正從管道開口處流出，雖然受害者之一前些時候曾執行氮氣吹掃設備，但沒有警示牌張貼在管道上，以提示有限制性的空間，或警告現場有氮氣。
三、同類事故預防措施
1．控制限制性空間的危害之前，公司在安全管理規程中沒有在化工設備周圍進行有關建立臨時性封閉空間作業時造成危害控制的充分提示。
例如，具有簡易出口的臨時性封閉，一般不被工廠作為限制性空間。事故之后，工廠管理部門修訂了安全規則，要求雇員對事故提高警戒，進一步進行安全檢查，所有生產區的設備檢查需要覆蓋或相似的方法來隔絕光線的作業都要引以為戒。在全球所有聯合碳化物公司的生產廠宣傳安全注意事項，增加氮氣安全教育培訓。
2．控制氮氣的危害安全管理不僅要重視直接危害，而且要著重預防第二傷害。在清潔給氧混合器的過程中，開口的管道是未認識到的第二危害。沒有認識到催化劑變換和氮氣的凈化與給氧混合器表面清潔的內在聯系，未作整體安全評價。應考慮在1.2米管道吹掃氮氣時可能從管道北端泄出氮氣，并執行這種行為的評價管理。這樣便會使工人遠離管道中氮氣的危害，在管道開口的事故發生處張貼氮氣警示標志。
在與工廠管理人員會見時，據說他們沒有預料到有人會用暗光法檢測管道法蘭。管理人員說清潔法蘭是沒有必要的，因為給氧混合器已經清潔過，而且富氧空氣不會和那個法蘭接觸。雖然管理者沒有料想會使用暗光法檢測這一專業性工作，但該地區還有其他工人也需要防止受氮氣的傷害。事故當天，承包商曾用金屬刷和洗滌液清潔后來用暗光檢測的同一個1.2米法蘭。為了執行這項工作，承包人用塑料膜包住了管道的開口，因此把自己暴露于氮氣的傷害中，由于那天風力較大，從管道北端泄出的氮氣很快擴散，因此沒有傷害到承包人。
3．研究出氮氣警告的辦法。高濃度氮氣是非常危險的，但這種潛在的危險物質不能被人的器官所察覺，員工認識不到過分暴露導致的物理上或精神上受損害的征兆。在這次事故中受害的2名工人就是沒有意識到他們處在危險之中。他們沒有試圖離開危險的工作區，雖然這樣做很簡單。而且，承包人就在附近，2名工人也沒有呼救請求幫助。
同天然氣和丙烷氣一樣，氮氣沒有氣味來充分警告人們它的存在，把有氣味的物質加到天然氣和丙烷氣中，可以作為一種安全的措施，以便當泄漏或可燃性或爆炸性氣體存在時提供警報。通常不把有氣味的物質加到氮氣中，是由于氮氣泄漏不是典型的傷害事故。氮氣無毒，不可燃，也不與其他物質反應，但在限制性空間使用時，工人進入非常危險。它置換空氣中的氧氣，在高濃度時，可以導致死亡。
懸掛警告牌警告員工在限制性空間作業時防止氮氣危害是一項有效的安全措施，但是員工會偶爾忘記張貼警示牌或警示牌會偶然被移動，如果Taft工廠清潔反應器時使用的氮氣添加含有氣味的物質，員工就會被提醒現場有過量的氮氣存在，就可能會避免事故的發生。用有氣味的氮氣作為限制性空間使用的替代物作為一種安全措施現在還不能實施，但可作為輔助的預防措施。CSB已經意識到技術可能性，如使用有氣味的氮氣可能會對某些催化劑造成污染，因此需要進行有關在限制性空間使用有氣味的氮氣的研究。
根據OSHA（職業安全與健康管理局）的記錄，1990年至1996年的6年間，在限制性空間使用氮氣的事故中至少有21人死亡。在OSHA限制性空間作業標準頒布的前3年里（1990~1993年），發生與氮氣相關的事故9起，死亡12人；在標準頒布后的3年內，發生與氮氣相關的事故9起，死亡9人。雖然這一死亡數據不能用來說明近年來在限制空間使用氮氣死亡率的變化趨勢。但是，OSHA統計的死亡數據仍然可以簡單說明在限制性空間使用氮氣會對工人造成傷害。
陳國芳
中國化學品安全協會
2013年11月19日 09:44
