一、主观安全意识

主观安全意识,通常是指操作者在制药过程的安全防护意识与制药工艺、所使用的设备、设施以及操控等因素有关,因涉及化学试剂如易燃易爆的无机物、有毒有害的有机物和粉体(尘),且多数工序要在密闭车间内进行,所以对于操作者的防火防爆的主观安全意识有着非常高的要求。

1.1 案例一:疏于防范引发甲醇储罐爆炸事故

2008年8月2日,贵州省某制药有限责任公司甲醇储罐发生爆炸燃烧事故,事故造成现场施工人员3人死亡、2人受伤(其中1人严重烧伤)、6个储罐被摧毁。事故发生后,省安监局分管负责人立即率有关处室人员和专家组成的工作组赶赴事故现场,指导事故救援和调查处理。初步调查分析,此次事故是一起因严重违规违章施工作业引发的责任事故。

【事故经过】

2008年8月2日上午10时02分,贵州省某制药有限责任公司甲醇储罐区1个精甲醇储罐发生爆炸燃烧,引发该罐区内其他5个储罐相继发生爆炸燃烧。该储罐区共有8个储罐,其中粗甲醇储罐2个(均为1 000m3)、精甲醇储罐5个(3个为1 000m3、2个为250m3)、杂醇油储罐1个(250m3),事故造成5个精甲醇储罐和杂醇油储罐爆炸燃烧(爆炸燃烧的精甲醇约240吨、杂醇油约30吨)。2个粗甲醇储罐未发生爆炸、泄漏。

事故发生后,黔西南州、兴义市政府及相关部门立即展开事故应急救援工作,控制事故的进一步蔓延。据当地环保部门监测,事故虽未对环境造成影响,但财产损失严重,教训十分惨痛。

【事故原因分析】

贵州省某制药有限责任公司因需进行甲醇罐惰性气体保护设施建设,委托湖北省某设备安装有限公司进行储罐的二氧化碳管道安装工作(据调查该施工单位施工资质已过期)。2008年7月30日,该安装公司在处于生产状况下的甲醇罐区违规将精甲醇C储罐顶部备用短接打开,与二氧化碳管道进行连接配管,管道另一端则延伸至罐外下部,造成罐体内部通过管道与大气直接连通,空气进入罐内,与甲醇蒸气形成爆炸性混合气体。8月2日上午,因气温较高,罐内爆炸性混合气体通过配管外泄,使罐内、管道及管口区域充斥爆炸性混合气体,由于精甲醇C储罐旁边同时在违规进行电焊等动火作业(据初步调查,动火作业未办理动火作业证),引起管口区域爆炸性混合气体燃烧,并通过连通管道引发罐内爆炸性混合气体爆炸,罐底部被冲开,大量甲醇外泄、燃烧,使附近地势较底处储罐先后被烈火加热,罐内甲醇剧烈气化,又使5个储罐(4个精甲醇储罐、1个杂醇油储罐)相继发生爆炸燃烧。

【事故责任】

此次事故是一起严重违规违章施工作业引发的责任事故,暴露出某些危险化学品生产企业在安全管理和安全监管方面存在的一些突出问题。

(1)施工单位缺乏化工安全的基本知识,施工中严重违规违章作业。施工人员在未对储罐进行必要的安全处置的情况下,违规将精甲醇C储罐顶部备用短接打开,与二氧化碳管道进行连接配管,造成罐体内部通过管道与大气直接连通。同时又严重违规违章在罐旁进行电焊等动火作业,没有严格履行安全操作规程和动火作业审批程序,最终引发事故。

(2)企业安全生产主体责任不落实。对施工作业管理不到位,在施工单位资质已过期的情况下,企业仍委托其进行施工作业;对外来施工单位的管理、监督不到位,现场管理混乱,生产、施工交叉作业没有统一的指挥、协调,危险区域内的施工作业现场无任何安全措施,管理人员和操作人员对施工单位的违规违章行为熟视无睹,未及时制止、纠正;对外来施工单位的培训教育不到位,施工人员不清楚作业场所危害的基本安全知识。

(3)地方安全生产监管部门的监管工作有待加强。虽然经过百日安全督查,安全生产监管部门对企业存在的管理混乱、严重违规违章等行为未能及时发现、处理。地方安监部门应加强监管,将各项监管措施落实到位。

【整改措施】

事故发生后有关部门会同行业主管部门对该企业提出如下整改处理意见。

(1)切实加强对危险化学品生产、储存场所施工作业的安全监管,对资质不符合要求的施工单位、安全措施不到位的作业现场、不清楚作业现场危险的作业人员以及存在严重违规违章行为的施工作业要立即责令停工整顿并进行处罚。

(2)督促、监督企业加强对外来施工单位的管理,确保企业对外来施工单位的教育培训到位;危险区域施工现场的管理、监督到位;交叉作业的统一管理到位;动火、入罐、进入受限空间作业等危险作业的票证管理制度落实到位;危险区域施工作业的各项安全措施落实到位。对管理措施不到位的企业,要责令停止建设,并给予处罚。

(3)各地要立即将本通报转发辖区内危险化学品从业单位和各级监管部门,督促企业认真吸取事故教训,组织企业立即开展全面的自查自纠,对自查自纠工作不落实、走过场的企业,要加大处罚力度,切实消除安全隐患。

(4)各级安监部门要切实加强对危险化学品企业的监管,确保安全生产隐患排查治理专项行动和百日督查专项行动的各项要求落实到位,确保安全监管主体责任落实到位。

(5)企业应加强对从业人员的安全培训工作,增强员工安全意识、安全知识以及应急能力。

(6)加强对外来施工人员的培训教育工作,选择有资质的施工单位进行施工工作,对外来施工单位资质严格审查。

1.2 案例二:出料阀未开引发酒精蒸馏罐爆炸

1988年10月22 日,江苏省某制药公司二苯甲氧基苯车间发生化学爆炸。事故造成4人死亡、重伤3人,直接经济损失10余万元。

【事故经过】

1988 年10月22 日夜班,江苏省某制药公司二苯甲氧基苯车间,10名工人约提前15分钟分别到岗位与前班工人交接。酒精蒸馏工接班后开始将锅内料渣清出,投入生产,当班班长去各岗位巡检,5分钟后酒精蒸馏罐发生物理爆炸,大量酒精蒸气冲出与空气混合,瞬时发生化学爆炸。随即当班工人拨打了119电话,10分钟后救援灭火人员赶到现场,展开现场灭火、救援工作。

【事故原因分析】

酒精蒸馏罐上出料阀未打开,开启蒸气加热后,酒精大量气化并使锅内压力急剧上升,使常压蒸馏罐炉处于受压状态,造成蒸馏罐承受不住意外的压力而爆开;厂房不符合防爆要求,利用旧库房改装的厂房不是框架结构,没有足够的泄压面积;加之企业没有对操作人员进行工艺、安全考核;操作工人没有受过安全教育,安全生产意识水平较低。

【事故责任】

此次事故是一起典型的企业管理不到位的责任事故,警示企业各级管理人员从不同层次、各自所负责的范围落实责任,加强管理,认真将工作落到实处。

【整改措施】

新建或改装旧厂房,重建框架结构,使其符合防爆要求;对车间所有电气线路、线缆、电气原件进行一次彻底改造,使其符合安全要求;加强对员工工艺教育培训,使员工清楚所操作的工艺设备状况;加强员工安全生产意识教育培训,使员工掌握安全应急救援的能力,提高员工安全操作与突发事件应急处理能力。

1.3 案例三:反应罐冲料引发起火事故

2005年8月28日,四川某制药公司生产车间反应罐因生产过程中发生冲料引发起火事故,所幸代班班长带领工友迅速灭火,及时将火扑灭,避免了事故的扩大。

【事故经过】

2005年8月28日7时30分,四川某制药公司生产车间,操作工准备向R116反应罐中投入乙醇、硫化钠、活性炭制备产品中间体,由于缺少回收乙醇,经请示后,安排使用新乙醇代替回收乙醇。之后,操作工按照操作步骤计量,开始向反应罐内投放新乙醇、硫化钠和活性炭。投完料后,操作人员张某将反应罐罐盖盖好,8时53分,离开操作岗位到暂存室清理、存放工具,代班班长接手工作,马上给反应罐进行加热(蒸气)升温。2分钟后,罐内温度由27℃上升到33℃,关闭蒸气,随后便去进行其他工作。在此期间反应罐内料液通过加料口的法兰处向外溢出,致使R116反应罐周边1.5m2处洒满乙醇与罐内物料的混合液。这时,R116反应罐操作人员查看温度,发现R116反应罐冲料,操作工立即关闭搅拌。随即到值班室通知代班班长,然后返回操作岗位,准备接自来水冲洗地面时,看见R116反应罐旁防爆灯下部位起火。一团燃烧物掉在防爆灯架上后流到地面,地面上溢出的乙醇与罐内物料迅速着火。代班班长带领工友迅速灭火,及时将火扑灭,避免了事故的扩大。

此次火灾造成R116反应罐上尾气管道与风管连接段2m长烧毁,风筒塌陷,风筒下方电缆桥架上电线烧毁,R116反应罐控制按钮过火、损坏。

【事故原因分析】

R116反应罐尾气管道与风筒接口处下方电气打火,致使反应过程中冲料产生的乙醇蒸气、乙醇液体燃烧是造成火灾事故发生的直接原因;反应过程中冲料造成R116反应罐周边1.5m2处洒满乙醇与罐内物料为造成火灾事故扩大的主要原因;加完物料后未将加料口的法兰紧固到位是此次料渗出的主要原因;在投完硫化钠后,代班班长立即给反应罐升温是导致冲料事故发生的主要原因。

【事故责任】

此次事故是一起员工未按照操作规程操作的责任事故。即当班、代班班长在生产操作过程中未严格按照操作规程进行升温操作,对温度控制不当致使反应过程中冲料,冲料产生的乙醇蒸气、乙醇液体燃烧起火,因此,当班、代班班长对此次火灾事故负直接责任;除此以外,公司对员工工艺纪律执行及生产过程控制监督管理不到位也是导致冲料事故发生的原因。

【整改措施】

对公司所有电气线路、线缆、电气原件进行一次彻底检查,对不符合安全要求的设备进行全面更换;加强对员工生产工艺的教育培训,使员工清楚所操作的工艺设备状况;增配35kg灭火器,便于发生火灾事故后使用;改进药物中间体产品工艺中硫化钠与活性炭投料方式,防止粉尘集聚,消除产生自燃的因素,在投料前后必须进行氮气置换,确保安全;对药物中间体产品还原反应罐单独接风筒与尾气管道,并采取防静电措施,消除产生静电的因素;加强员工安全生产意识教育培训,使员工掌握安全应急救援的能力,提高员工安全操作与突发事件应急处理能力。

1.4 关键知识梳理:火灾与爆炸

制药企业生产的产品(药品)是关系人类健康与生命的特殊产品,由于生产产品的特殊性,在生产的过程中会直接或间接接触到易燃易爆的化学试剂(溶媒),故而操作者一定要对所生产过程中直接或间接接触到的物料及操作过程了如指掌,这样才能保证操作者的安全,做到安全为了生产、生产必须安全。

火灾是指在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。燃烧多数属于链式反应,通常会剧烈放热同时出现火焰或可见光。表1-1 列出了生产中可能接触到的物料的火灾危险性分类情况。

表1-1 生产的火灾危险性分类

注:闪点是指可燃性液体表面上的蒸气和空气的混合物与火接触而初次发生闪光时的温度。

爆炸是物质系统的一种极为迅速的物理或化学的能量释放或转化过程,是系统蕴藏的或瞬间形成的大量能量在有限的体积和极短的时间内,骤然释放或转化的现象。在这种释放和转化的过程中,系统的能量将转化为机械能及光和热的辐射等。

爆炸可以由不同的原因引起,但不管是何种原因引起的爆炸,必须具备一定的能量,按能量来源可分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。其中,常见的是化学爆炸。化学爆炸是由物质在瞬间的化学变化引起的爆炸,爆炸性物质或混合物发生爆炸,有链式反应和热反应两种不同的历程。

(1)链式反应:

链式反应历程大致分为链引发、链传递、链终止三个阶段。在链引发阶段,游离基生成;链传递阶段,游离基作用于其他参与反应的化合物,产生新的游离基;链终止阶段,游离基逐渐消耗,反应终止。

爆炸性混合物(如可燃气体和氧气)与火源接触后,活化分子吸收能量离解为游离基,并与其他分子相互作用形成一系列链式反应,释放热量,链式反应有直链式反应和支链式反应两种,直链式反应是指每一个游离基都进行自己的连锁反应,如氯和氢的反应;支链式反应是指在反应中一个游离基能生成一个以上的新游离基,如氢和氧的反应。

(2)热反应:

热反应历程是指危险物品受热发生化学反应。反应在某一空间内进行时,如果散热不良,会使反应温度不断提高,反应速度加快,热累积大于热散失,最终导致爆炸发生。

1.5 关键知识梳理:常见火灾隐患的预防

任何物质发生燃烧,都有一个由未燃烧状态转向燃烧状态的过程。燃烧过程的发生和发展,必须具备三个必要条件,即可燃物、助燃剂和点火源。这三个必要条件缺少任何一个,燃烧都不能发生和维持。

助燃剂指本身不能燃烧,但能发生燃烧所需要的氧的物质。助燃剂常见的有氧气、氯酸钾、硝酸钾、二氧化锰、氧化镁、三氧化二铝、四氧化三铁、三氧化二铁、氯化铁等。

点火源是指能够使可燃物与助燃物发生燃烧反应的能量来源,这种能量包括热能、光能、化学能和机械能。根据点火能的不同来源,制药企业存在的点火源有火焰、火星、高热物体、电火花、静电火花、机械撞击或摩擦、化学反应热等。

1.明火(火星)

主要有生产性明火(火星)、检测或维修明火(火星)以及燃着的香烟等非生产性明火(火星)。

(1)生产性明火(火星):

钢炉、加热炉及维修车间等明火(火星)场所,与其他建构筑物的防火间距应满足相关标准规范的要求。

(2)检测或维修明火(火星):

对于电焊、气焊、切割、打磨等检测或维修动火作业必须开具动火作业证,动火前明确动火设备位置、设备内使用物料的理化性质,物料放净清洗干净,分析设备内残留气体(可燃、易爆)含量,人员进入设备内需要监测含氧量,拆除动火设备连接的易爆、有毒物质的输送管道,堵死盲板,清理动火设备周边可燃物,做好防止明火飞溅的应对措施,配备相关应急救援器材,现场监护人员到位,氧气、乙炔钢瓶分开设置,动火作业人员应持有效证件上岗操作。必要时,应将动火设备移至安全地带进行动火作业,动火作业结束后熄灭余火,关闭氧气、乙炔阀门,清理高温残渣、灰烬或切断动火电源,动火现场不遗留任何火种,然后相关人员携带相关设备撤离操作现场。

(3)非生产性明火(火星):

厂区应严禁或严格控制非生产性明火(火星),做好宣传教育工作,人性化管理设置的吸烟室在满足防火间距的前提下远离危险场所。

2.化学点火源

化学点火源引起的火灾主要有化学自热着火和蓄热自热着火两种。

(1)化学自热着火:

常温常压下,可燃物在特定情况下自身反应放出热量引起的着火特定条件包括与水作用、与空气作用、性质相抵触物质相互作用等。①与水作用:遇水反应发生自热着火的物质主要有活泼金属、金属氢化物、金属磷化物、金属碳化物、金属粉末等,反应特点是遇水反应产生反应热,放出氢气、磷化氨、甲烷、乙炔等可燃气体。可燃气体在局部高温环境里与空气混合可引起燃烧。与水作用自热物质的储存容器应密闭,条件允许时充入惰性气体保护;储存场所保持干燥,设置湿度计。②与空气作用:黄磷、烷基铝、有机过氧化物等物质与空气中的氧发生化学反应着火,与空气作用自热物质应考虑其理化特性,例如黄磷不溶于水,熔点44.1℃,在空气中34℃即可自燃,容器内可覆水隔绝空气储存在阴凉场所,需要时在水中加热至熔化液体状态与水自然分层后再使用;烷基铝应储存于充有惰性气体的密闭容器中,储存区域应在消防水覆盖区域外;有机过氧化物应单库储存,对温度是有要求的,要设置降温系统,设置温度检测报警设施,储存量较大的库房内应设置应急排放地沟,室外设应急排放池,做好相应稀释准备工作。③性质相抵触的物质相互接触:主要是强氧化剂和强还原剂混合发生强烈的氧化还原自热着火等。例如乙炔与氯气混合、甘油遇高锰酸钾、甲醇遇氧化钠、松节油遇浓硫酸等,性质相抵触物质应分离储存,若受场地限制至少应隔开储存。

(2)蓄热自热着火:

煤、植物、涂油等可燃物质都有蓄热自热的特点,长期堆积在一起,在一定条件下,能与氧发生缓慢氧化反应,同时放出热量,散热条件不好,通风不良,氧化放出的热量散不出去;堆垛积热不散,促使温度上升、反应加快,当温度达到可燃物的自燃点时,可燃物就会着火。蓄热自热着火是一个缓慢过程,一般需要较长时间积蓄热量,才会引起着火,蓄热自热物质与热源应可靠隔离,储存场所保持通风顺畅。

3.电火花

防爆场所应设置防爆电器,电器设备可靠接地并定期检测合格,严禁超负荷运转,选用适宜的耐火耐热电线并定期检查绝缘性能,电气线路规范安装,不乱接乱拉电线,电工持证上岗,严禁违章操作。

4.静电火花

静电(含雷电)火花的起电方式有两种,一是摩擦起电,即不同的物体相互摩擦、接触、分离起电;二是感应起电,即静电带电体使附近的非带电体感应起电。静电累积到足够高的静电电位后,将周围的介质击穿放电,产生静电火花。静电火花的能量大于(或者等于)周围空间存在的可燃物或爆炸性混合物的最小点火能时,就可能发生火灾或者爆炸事故。

在中药提取或化学药物合成等生产原料药的过程中,常涉及液体流体,其在高速流动、过滤、搅拌、喷雾、喷射、冲刷、飞溅、灌注乃至沉淀等时,均可能产生危险的静电积聚。尤其是液体中夹带杂质或可燃液体蒸气和可燃气体中混有固体微粒时,它们从缝隙或阀门高速喷出或在管道内高速流动时也会产生静电积聚。

在制药过程尤其是在药物制剂过程中,涉及粉体物料过滤、筛分、气力输送、搅拌、喷射、转运以及粉碎和研磨等操作,在压力作用下固体物料表面摩擦,相互接触而后分离。同时,粉体颗粒因挤压流动而与管道壁、过滤器壁之间发生摩擦,均可能导致静电积聚。另外,在生产车间穿着合成化学纤维服装的人员进行生产等活动,也会产生静电积聚,静电能够使生产中的粉体流动性下降,阻碍管道、筛孔通顺,致使输送不畅发生系统超压,超压可使得设备损坏。静电放电有造成计算机、生产调节仪表及安全调节系统中的硅元件报废的可能,导致失误操作而酿成事故。

静电火花的防控措施主要有以下三种。①减少静电电荷的产生:静电的起电取决于带电材料和摩擦、感应等因素,防止静电火花的产生应从源头上采取措施,比如通过改善工艺条件、容器充装改进灌注方式、添加抗静电添加剂、操作人员穿戴防静电工作服、手套、鞋、帽等,控制或减少静电电荷的产生。②控制静电电荷的积聚:静电电荷的不断积聚是带电体形成放电以致达到最小点火能的过程。通过采取控制流体的输送速度、搅拌速度、静置时间、静电接地、人体静电导出以及防雷中的拦截、接地、均压、分流和屏蔽等措施,控制静电电荷的积聚。③减少或者排除现场可燃物、易燃物、爆炸性混合物。

5.机械点火源

机械点火源是由机械撞击或摩擦等作用形成的点火源。一般来说,在撞击和摩擦过程中机械能转变成热能。生产中控制机械点火源的措施主要包括减少不必要的冲击及摩擦、采用惰性气体保护或真空操作、机械的转动部位及时添加润滑剂、避免异物进入设备、使用防爆工具、设置不发火地面以及工作人员的鞋跟不带铁钉等。

6.高热物体

高热物体在一定的环境中,能够向可燃物传递热量导致可燃物燃烧,叫作高热物体点火源,高热物体点火源的控制措施主要有绝热保护、隔离、保持足够安全防火间距、冷却等。

1.6 关键知识梳理:爆炸极限及其影响因素

爆炸极限是表征可燃性气体、蒸气和可燃粉尘危险性的主要参数之一。可燃性气体,蒸气或可燃粉尘与空气(或氧气)在一定浓度范围内均匀混合,遇到火源发生爆炸的浓度范围称为爆炸浓度极限,简称爆炸极限。可燃性气体、蒸气的爆炸极限一般用可燃性气体、蒸气在混合气体中所占的体积分数来表示,可燃性粉尘的爆炸极限用混合物的质量浓度(g/m3)来表示。

能够爆炸的可燃性气体最低浓度称为爆炸下限,能够爆炸的可燃性气体最高浓度称为爆炸上限。部分可燃性气体在空气和氧气中的爆炸极限见表1-2。

表1-2 部分可燃性气体在空气和氧气中的爆炸极限对照表

用爆炸上限和爆炸下限浓度之差与爆炸下限的比值表示危险度。一般情况下,危险度值越大,表示可燃性混合物的爆炸极限越宽,其爆炸危险性越大,部分可燃气体在N2O、Cl2、O2和空气中的爆炸危险度对比情况见表1-3。

表1-3 部分可燃气体爆炸危险度对比表

爆炸极限的影响因素通常有以下几点。

1.温度

混合爆炸气体的初始温度越高,爆炸极限范围越宽,表现为爆炸极限下限降低、上限升高,爆炸危险性增加。例如,丙酮的爆炸极限受初始温度的影响情况见表1-4。

表1-4 丙酮的爆炸极限受初始温度的影响情况表

2.压力

混合气体的初始压力对爆炸极限的影响较复杂。0.1~2MPa时,爆炸下限受影响不大,爆炸上限受影响较大;当压力大于2MPa时,爆炸下限变小,爆炸上限变大,爆炸极限范围扩大,爆炸危险性增加。例如,甲烷的爆炸极限受初始压力的影响情况,见表1-5。

表1-5 甲烷的爆炸极限受初始压力的影响情况表

需要注意的是,当混合物的初始压力减小时,爆炸范围缩小;当压力降到某一数值时,会出现爆炸下限和爆炸上限重合,这就意味着初始压力再降低时,不会使混合气体爆炸。把爆炸极限缩小为零的压力称为爆炸的临界压力。

3.惰性气体

若在混合气体中加入惰性气体(如氮气、氩气、氦气等),随着惰性气体含量的增加,爆炸极限范围缩小,当惰性气体的浓度达到某一数值时,爆炸上限和爆炸下限趋于一致,则混合气体不发生爆炸。

4.爆炸容器的影响

爆炸容器的材料和尺寸对爆炸极限有影响,如容器的传热性越好、管径越细,火焰在其中越难传播。当容器直径或火焰通道小到某一数值时,火焰就不能传播,这一直径称为临界或最大灭火间距,如甲烷的临界直径为0.4~0.5mm,氢气和乙炔的临界直径为0.1~0.2mm。

5.点火源的影响

点火源的活化能量越大,加热面积越大,作用时间越长,爆炸极限范围也越大。

6.扩散空间的影响

在制药过程中,反应器或混合加工容器构成的是密闭或半封闭空间,容器内的挥发性物质多为可燃性物质,易与其中的空气混合达到临界燃爆点;类似地,处于密闭或半封闭的净化车间的安全防爆要求高于敞开式车间。