本质安全催化工程
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1.2 本质安全概念提出

传统的安全管理方法和技术手段通过在危险源与人、物和环境之间的保护层来控制危险。保护层包括对人员的监督、控制系统、警报和保护装置以及应急系统等。传统过程安全方法和手段主要依靠附加安全系统,对于化工安全生产起到了很好的效果,但也存在一定的局限性。如,建立和维护保护层的费用很高(包括最初的设备投入、安全培训费用及维修保护费用等),失效的保护层可能成为危险源,危险依然存在,保护层只是抑制了危险,可能通过某种人们尚未认识的诱因就会引发事故,增加了事故发生的突然性[1]

随着化学工业的高速发展和生产规模的不断扩大,工艺和生产设备不断大型化、复杂化和集成化,安全事故的发生频率和破坏程度随之不断增加。化工生产重大安全事故频发证实了传统的过程安全模式已无法承载现代化工对安全的要求[2]。例如,1984年印度Bhopal市郊农药厂发生异氰酸甲酯重大泄漏事故,导致2500余人直接中毒死亡,20多万人受伤(大多数人双目失明致残),67万人受到残留毒气的影响,而作为中间产物的异氰酸甲酯完全可以通过改变反应路径消除。事实表明仅依靠传统安全方法无法从本质上解决化工安全问题[3]。这些事故也促使人们开发新的安全方法,科学家们逐渐形成了在源头消灭危险的研究思路,提出了本质安全的理念。

针对化工过程安全,1977年,英国化工安全专家Kletz教授首次提出了化工过程本质安全(Inherent Safety)的概念[4],本质安全就是从源头上减少或消除风险。其含义为“预防化学工业中重大事故频发的最有效手段,不是依靠更多更可靠的附加安全措施,而是从根源上消除或减少系统内可能引起事故的危险,来取代这些安全防护装置”。他还认为,物质和过程的存在,必然具有其不可分割的本质属性。比如某物质有剧毒性,某过程是高温高压等,它们是形成过程危害的根源,只有通过消除或最小化具有固有危害性质的物质或过程条件,才能从本质上消除过程的危害特征,实现过程的本质安全。严格地讲,不存在绝对的本质安全过程,当某过程相比于其他可选过程,消除或最小化了危害特征,就认为前者是本质安全更佳的过程。

本质安全与传统安全理念的区别[3]

① 本质安全的宗旨是根除过程的危害特征,从而消除事故发生的可能性。传统安全方法以控制危害为目标,仅能降低事故发生的概率或弱化事故的影响,并不能避免其发生。

② 本质安全根据物质和过程的固有属性消除或最小化危害。传统安全方法通过添加安全保护设施控制已存在的危害。

③ 本质安全注重在过程早期从源头上消除危害,同时要求在整个过程生命周期从本质上考虑过程安全。传统安全方法通常在过程中后期对危害进行分析、评价,提出改良措施。