АВАРИЯ 3 ДЕКАБРЯ 1984 г. В БХОПАЛЕ (ИНДИЯ)

15.9.5.1. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ АВАРИИ

Население Бхопала составляло около 800 тыс. чел. Завод, где произошла утечка МИЦ, принадлежал компании Union Carbide India Ltd (UCI), основная часть акций которой принадлежит компании Union Carbide Corporation of Danbury (UCC) (шт. Коннектикут, США). UCC принадлежало 50,9% акций, и эта компания имела своих представителей в Совете директоров UCI. Завод выпускал инсектицид севин. Повседневные производственные вопросы находились в ведении индийского руководства. Согласно отчету [UCC.1985], первое событие аварии было отмечено в 23.00 в воскресенье, 2 декабря 1984 г. Давление внутри резервуара № 610, содержавшего около 41 т МИЦ, повысилось примерно за сорок минут с 13 КПА до 66 КПа. В 00.15 поступило сообщение о том, что происходит утечка МИЦ и давление в резервуаре достигло 0,2 МПа. Затем давление начало подниматься очень быстро и через короткое время превысило допустимое значение, т. е. стало больше 0,375 МПа. Сработал предохранительный клапан. Было слышно, как треснуло бетонное основание резервуара. Оператор включил скруббер с гидроксидом натрия, однако приборы не показали, что гидроксид натрия начал циркулировать по скрубберу. На площадке завода были замечены пары МИЦ в воздухе, из предохранительного клапана продолжала бить струя пара. В отчете [UCC.1985] указано, что предохранительный клапан закрылся в период от 01.30 до 02.30. Температура содержимого резервуара №610 не регламентировалась. Газета "Нью-Йорк тайме" от 30 января 1985 г. утверждает, что графы для температуры просто не было в журнале регистрации параметров. Согласно этой же газете, в 00.45 температура в резервуаре превысила допустимые пределы, т. е. стала выше 25°С. Согласно свидетельству одного из представителей администрации компании, в 05.30 стенка резервуара №610 была горячей на ощупь, т. е. имела температуру 45 - 60°С. На место аварии было вызвано пожарное подразделение. Оно попыталось подать водяную завесу на верхнюю часть скруббера (высота примерно 30 м), из которого била струя высотой 3 м. Были утверждения о том, что у пожарных машин не хватало мощности, чтобы подать воду на такую высоту. Однако, как сообщает [UCC.1985], последующие испытания показали, что мощности для подачи воды на такую высоту хватало. С учетом скорости массопереноса такие испытания носили, на наш взгляд, в основном "косметический" характер.

Для того чтобы понять, что произошло за пределами площадки предприятия, надо воспользоваться другими источниками, так как отчет [UCC.1985] не описывает всех токсических свойств МИЦ и воздействия МИЦ на окрестных жителей. Автор настоящей книги черпал сведения по этому вопросу из газеты "Нью-Йорк тайме "[NYT.1985] и сообщений телевидения Великобритании. Отметим, что многие сообщения в значительной степени часто повторяли друг друга. Поскольку авария произошла ночью, окрестное население находилось в постелях, и считается, что многие умерли не проснувшись. Окружавшие площадку завода дома были примитивными легкими конструкциями и не обеспечивали надежной защиты от распространявшегося газа. Плотность населения составляла, согласно работе [Slater,1985], 25 тыс.чел./км², что примерно в 6 раз превышает плотность населения в городах Великобритании. Несомненно, что вокруг завода плотность населения была выше. В статье [Dagani,1985] указывается, что те, кто жили не в трущобах, а в нормальных домах, особенно имевших более одного этажа, избежали самых тяжких последствий. Во время аварии для защиты органов дыхания люди использовали мокрые тряпки, что оказалось достаточно эффективным.

В скором времени все местные больницы были переполнены пострадавшими, а медицинский персонал не знал причину отравления и не имел понятия, как лечить людей. "Нью-Йорк таймс" обвиняет администрацию предприятия в том, что она не смогла вовремя предупредить население об опасности и организовать взаимодействие с местными властями, ответственными за действия в чрезвычайных ситуациях. Следует отметить, что в то время в Бхопале не было закона о действиях в чрезвычайных ситуациях. В странах ЕЭС в момент написания данной книги такие законодательные акты уже входили в силу. Лечение пострадавших было осложнено тем обстоятельством, что анализ крови пострадавших показал высокий уровень содержания цианида в крови. По мнению местных врачей, правильным лечением в данном случае было применение тиосульфата натрия, который используется в качестве средства первой помощи при отравлениях циановодородом. Дагани [Dagani,1985] утверждает, что такой способ лечения применялся в феврале 1985 г., а в английском телевизионном фильме говорится, что и через год после аварии лечение не изменилось. Дагани указывает, что американские врачи весьма скептически относятся к этому диагнозу.

Число погибших и пострадавших точно не известно и, может быть, никогда не будет известно. "Нью-Йорк таймс" приводит такие цифры: число погибших -2 тыс. чел., пострадавших - 200 тыс. чел. Слейтер [Slater,1985] оценивает число погибших в 2 - 10 тыс. По другим источникам: 2 - 5 тыс. [Kharbanda,1985]; 5 тыс. погибших и 10 тыс. пострадавших [Worthy,1985]. На рис. 15.12 представлены план территории, подвергшейся воздействию МИЦ, и протяженность газового облака.

На заводе существовало пять различных производств: установки по получению МИЦ, фосгена, севина (из МИЦ), а-нафтола (один из реагентов при получении севина) и окончательного получения пестицида. Предпоследняя установка находилась в нерабочем состоянии в момент аварии. Четыре участка в аварии никак не участвовали и в дальнейшем обсуждаться не будут. Как отмечалось ранее, производство МИЦ является двухстадийным процессом, блок-схема технологического процесса представлена на рис. 15.13. Согласно [UCC.1985], доставка монометиламина на завод осуществлялась в автоцистернах. Монометиламин на первой стадии реагировал с фосгеном в паровой фазе, образуя метилкарбамоилхлорид (МКХ) и хлороводород. После обработки МКХ хлороформом продукт очищали от непрореагировавшего фосгена, который вспоследствии возвращался обратно в технологический процесс. Очищенный МКХ на второй стадии подвергался пиролизу, в результате чего образовывался неочищенный МИЦ. После этого проводилась перегонка, и чистый МИЦ поступал в один из трех резервуаров, выполненных из нержавеющей стали. В одном из этих резервуаров, а именно в резервуаре №610, и началась неконтролируемая реакция.

Рис. 15.12. План местности, зараженной при аварии 3 декабря 1984 г. в Бхопале (Индия).

Резервуар №610, схема которого представлена на рис. 15.14, имел следующие размеры: объем около 57 м³, высота 13м, диаметр 2,43 м. Расчетное давление 0,272 МПа, при гидравлических испытаниях резервуар выдерживал давление в 0,4 МПа. Резервуар был установлен на земле в бетонной опалубке. На крыше резервуара находились предохранительный клапан и разрывной диск, между которыми был установлен манометр. К резервуару была подведена линия подачи сухого высокочистого азота.

Рис. 15.14. Схема резервуара № 610.

Внутри резервуара осуществлялась постоянная циркуляция содержимого через теплообменник, где происходило охлаждение МИЦ за счет хладагента- хлороформа, поступавшего с рефрижераторной установки. Хлороформ использовался в качестве хладагента для предотвращения попадания воды (из системы охлаждения) в резервуар.

На предохранительном клапане размещался скруббер, где пары МИЦ должны были омыляться гидроксидом натрия. Таким образом, оставшийся после очистки резервуара или какой-либо другой операции газ, который мог содержать нерастворенный МИЦ, выбрасывался в атмосферу через 30-метровую трубу. Газ, прошедший через скруббер, мог также быть направлен на факельное устройство высотой в 30 м. По-видимому, существовал дополнительный прямой путь движения газа через дыхательный клапан на факельное устройство.

Таким образом, по-видимому, существовало три системы защиты от выброса МИЦ в атмосферу. Первая система защиты - это система охлаждения, которая должна была затормозить течение экзотермической реакции и дать время на принятие экстренных мер. Вторая - это скруббер, где МИЦ омылялся щелочью до сложного эфира с образованием нелетучего изоцианата натрия и относительно безопасного метанола. Третья - это факельное устройство, где МИЦ должен был окислиться (сгореть) до безопасных газообразных веществ. Однако, как будет показано ниже, ни одна из этих систем защиты не сработала.
15.9.5.3. РАССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИНЫ АВАРИИ

Сразу же после аварии компания Union Carbide Corporation послала в Бхопал группу из семи инженеров и ученых, которая прибыла в Индию 6 декабря и находилась там в течение 24 дней. Так как индийское правительство проводило свое собственное расследование, то существовали определенные трудности в работе группы Union Carbide Corporation: например, члены этой группы не могли опросить всех, кого они хотели услышать. Отчет [UCC.1985], который был представлен на пресс-конференции в марте 1985 г., в основном построен на результатах осмотра резервуара №610 и оценок количества оставшегося в резервуаре вещества и его химического состава. В этом же докладе представлены гипотезы по поводу возникновения неконтролируемой реакции, которая, как считается, привела к закипанию МИЦ в резервуаре. Группа специалистов также выполнила задание по уничтожению оставшихся запасов МИЦ на предприятии.

По оценкам группы Union Carbide Corporation в резервуаре оставалось 5 -10 т вещества. Таким образом, из 41 т первоначального содержимого 30 - 35 т МИЦ, продуктов разложения МИЦ (газов) и, возможно, некоторых жидкостей и твердых веществ было выброшено в атмосферу через предохранительный клапан. Члены группы отобрали две пробы из оставшегося в резервуаре твердого содержимого. Результаты анализа этих проб дали следующую картину: крайне малые количества МИЦ и воды, около 5% гидролизуемого хлора (т. е. хлора, не связанного с углеродом, входящего в основном в хлорзамещенные амины), следы железа, хрома и никеля (отношение этих элементов примерно совпадало с отношением, в котором они находятся в металле резервуара). Не было обнаружено натрия.

Основным компонентом образца, взятого для анализа (около половины объема), был тример метилизоцианата. Также обнаружены значительные количества диметилизоцианурата, который получается в результате реакции метилизоцианата с изоциановой кислотой.

Очень важно, что при анализе были обнаружены такие вещества, как хлорзамещенные метиламины, диметилмочевина и триметилбиурет, в количестве более 10%. Эти вещества в данном случае могли образоваться только в результате реакции МИЦ с водой. Лабораторные эксперименты по воспроизведению такой реакции привели членов группы к заключению, что в резервуар попало 500 -1000 кг воды. Эти значения были получены на основе стехиометрических соотношений, поскольку вода в реакции выступает как реагент в отличие от случаев, когда очень малые количества воды играют роль катализатора.

Была выдвинута гипотеза, что вода, попавшая в резервуар случайно или введенная с целью саботажа, стала реагировать с МИЦ с образованием монометиламина и диоксида углерода; это привело к повышению давления в резервуаре. Так как ранее не была выполнена очистка МИЦ в результате отказа дистиллятора, в резервуаре, по мнению группы Union Carbide Corporation, также находилось 750 -1500 кг хлороформа. Из-за него увеличилась скорость коррозии стенок резервуара при повышении температуры содержимого, вызванном тепловым эффектом реакции полимеризации МИЦ. Согласно работе [Worthy, 1985], тепловой эффект гидролиза или полимеризации МИЦ составляет 1250 - 1360 КДж/кг.

В работе [UCC,1985a] Р. Ван Минен, председатель группы экспертов, побывавшей в Индии, признал, что система охлаждения была отключена в течение 6 месяцев перед аварией. Однако объяснений этому факту не приводится. Тем не менее, в работе [URG.1985], выполненной индийскими специалистами по заказу профсоюзов, выдвинуто предположение, что это было сделано с целью уменьшения текущих затрат завода. Хотя такие отключения системы охлаждения случались и ранее, они делались в нарушение правил безопасности, принятых материнской компанией, где подчеркивается важность хранения МИЦ при температуре О °С. Очевидно, что без охлаждения температура МИЦ будет близка к температуре окружающей среды, которая в июле в Бхопале может достигать 30 °С. В газете "Нью-Йорк тайме" утверждается, что система оповещения о превышении допустимого значения температуры, установленная на резервуаре для контроля эффективности охлаждения, была просто демонтирована, когда была отключена система охлаждения. Указывается также, что предыдущим летом отмечались случаи, когда температура содержимого превышала допустимый предел, т. е. 25°С. Таким образом, основная система защиты была в нерабочем состоянии. Противоречива информация по поводу того, находился ли в рабочем состоянии скруббер. Когда на следующий день после аварии было проведено испытание работы скруббера, насос работал абсолютно нормально, и возникло мнение, что расходомер во время аварии был заблокирован и поэтому на нем не было показаний о работе скруббера. На следующее утро стенка скруббера оказалась горячей, следовательно, происходил процесс абсорбции. Однако неизвестно количество гидроксида натрия ни до, ни после аварии. Судя по размерам скруббера, представляется сомнительным, чтобы он мог "справиться" примерно с 15 т МИЦ в час. Можно предположить, что скруббер был рассчитан на небольшие количества МИЦ, т. е. на допустимые утечки в ходе обычных технологических операций, а не крупную аварию. Скорость утечки во время аварии была примерно 4 кг/с. При атмосферном давлении и, скажем, 50°С это составляло 1,85 м³/с. По данным [UCC.1985] скруббер имел диаметр 1,7м и поперечное сечение 2,26 м². Тогда скорость прохождения газа через пустой скруббер составляет 0,8 м/с. Несмотря на то, что это значение достаточно велико, оно, по-видимому, не является чрезмерным, поскольку скорость в значительной степени зависит от размеров гранул наполнителя (седла Берля), которыми был заполнен скруббер. Однако более сильное влияние на скорость продувки для систем, в которых происходит химическая реакция (особенно если это медленная реакция омыления), оказывают коэффициенты массообмена. Тем не менее, независимо от причины скруббер во время аварии не выполнил своих функций как система защиты. Отметим, что наличие прямого сброса со скруббера на факел служит в определенной степени хотя и косвенным, но подтверждением того, что мощности одного скруббера для защиты в случае аварии не хватало.

Последняя система защиты - факельное устройство в момент аварии находилось в нерабочем состоянии и по некоторым данным было частично разобрано.

15.9.5.5. КАКИМ ОБРАЗОМ ВОДА МОГЛА ПОПАСТЬ В

РЕЗЕРВУАР?

Хотя существует однозначное согласие среди специалистов, что вода попала в резервуар №610, неясно, каким образом это произошло. В докладе [UCC,1985] высказываются две версии. Первая - это то, что вода, использовавшаяся для промывки, попала в резервуар, пройдя через ряд, по-видимому, закрытых клапанов, что, естественно, невероятно. Вторая версия утверждает, что воду подали в резервуар специально с целью саботажа. В работе [Slater,1985] описывается возможный сценарий развития ситуации, в результате которой вода попала в резервуар: при попытке операторов переместить содержимое из резервуара № 610 (в этот момент в системе подачи воды находилось около 1 т воды) был открыт вентиль, через который вода была подана внутрь.

В БХОПАЛЕ

В докладе индийских специалистов [URG.1985] сильно критикуется положение дел на заводе в Бхопале и одной из главных причин аварии указывается неоправданное уменьшение численности персонала. Технологический персонал смен, обслуживавший процесс получения МИЦ, был сокращен наполовину. Это привело к очень тяжелому моральному климату в коллективе: наиболее подготовленная часть персонала уволилась, а на оставшихся легла большая часть работы. На выполнение требований мер безопасности просто не хватало времени. Отмечается, что завод находился в тяжелейшем финансовом положении. Из работы [URG.1985] следует, что завод, где управление всеми процессами приводилось вручную, был укомплектован персоналом по нормам полностью автоматизированного завода. Подтверждение факта увольнения опытных работников можно найти в статье [Worthy,1985], где отмечается, что этот факт фигурировал в ходе совещания по безопасности, организованном в 1982 г. Union Carbide Corporation.
15.9.5.7.ОБЪЕМ ХРАНИМОГО МЕТИЛИЗОЦИАНАТА

По мнению автора настоящей книги, основной причиной катастрофы в Бхопале явился большой объем хранимого МИЦ. В проекте было заложено, что

МИЦ - один из самых токсичных химических реагентов, применяемых в промышленности, - должен храниться в количествах до 120 т в одной емкости. (Согласно нормам, принятым в странах ЕЭС, которые были сформулированы еще до Бхопала, МИЦ должен храниться в количествах до 1 т в одной емкости.) Была ли необходимость хранить МИЦ в таких объемах? Из статьи [Browning, 1985] следует, что Union Carbide Corporation нигде не отмечала, что МИЦ необходимо хранить в емкостях малых объемов. Из статьи [Worthy, 1985] следует, что первоначально в процессе получения севина не предусматривалось использование МИЦ. Там же сказано, что разработаны такие процессы, когда полученный МИЦ сразу же перерабатывался на следующей стадии (компания Bayerwerk) или когда максимальное количество МИЦ, используемого в технологическом процессе, равнялось 10 кг (компания La Porte).
15.9.6. ВЫВОДЫ ОБЩЕГО ХАРАКТЕРА

Несмотря на то, что МИЦ - одно из самых высокотоксичных веществ, применяемых в промышленности, опубликованных данных по его токсичности до аварии в Бхопале было очень мало. Та информация, которая по этому вопросу была опубликована, однозначно показывала, что МИЦ более токсичен, чем хлор, фосген и циановодород. Авария в Бхопале была самой тяжелой за всю историю развития промышленности. Причина аварии была связана с ошибкой, заложенной в проекте: в единичной емкости хранилось очень большое количество высокотоксичного вещества. Кроме того, администрация этого предприятия не имела представления о необходимости при работе с МИЦ поддержания в рабочем состоянии всех имеющихся систем обеспечения безопасности. Тяжелое экономическое положение предприятия также явилось одной из причин, по которой были отключены системы защиты.