樊 帆 ，陳 眾

(1. 安徽省無為縣環(huán)境保護(hù)局，安徽 蕪湖 238300； 2. 蘇州和協(xié)環(huán)境評價咨詢有限公司，江蘇 蘇州 215128)

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化工行業(yè)環(huán)境風(fēng)險評價研究

樊 帆1，陳 眾2

(1. 安徽省無為縣環(huán)境保護(hù)局，安徽 蕪湖 238300； 2. 蘇州和協(xié)環(huán)境評價咨詢有限公司，江蘇 蘇州 215128)

摘要：對安徽東至天孚化工有限公司的危險源進(jìn)行了全面調(diào)查研究，并對其中的重大危險源進(jìn)行了識別，同時采用DOW式火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法對環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行了綜合判斷，得出結(jié)論：廠區(qū)內(nèi)氟化氫銨生產(chǎn)裝置發(fā)生爆炸火災(zāi)所造成的財產(chǎn)損失為12.3 %，經(jīng)安全措施補(bǔ)償后實(shí)際造成的損失為4.56 %。通過對該廠環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行評價，以期為應(yīng)急預(yù)案的制定提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：化工行業(yè)；環(huán)境風(fēng)險評價；DOW法

1引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，化工行業(yè)生產(chǎn)和儲運(yùn)過程中造成的環(huán)境污染事故數(shù)量呈明顯上升趨勢，從2005年松花江水污染事件到2011年上海高橋石化煉油事業(yè)部3號硫磺回收裝置發(fā)生酸性氣體硫化氫高空泄漏事故，無一不警示著人們要加強(qiáng)對化工行業(yè)的監(jiān)管。

我國已生產(chǎn)和上市銷售的化學(xué)物質(zhì)大約有4.5萬種，其中列入國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局危險化學(xué)品名錄的有3832種，同時，每年還要申報約100種新化學(xué)物質(zhì)。從2005年至今，化學(xué)品產(chǎn)量更是以年均30%的速度不斷增長?；瘜W(xué)品的產(chǎn)量和銷量如此之大，其在生產(chǎn)、存儲、銷售、運(yùn)輸、使用直至作為廢物處置的整個生命周期中，必然會對環(huán)境造成不同程度的影響甚至危害。在我國，不論是由于自然因素，還是人為活動引發(fā)的化工行業(yè)環(huán)境風(fēng)險事故從發(fā)生的頻次和造成的危害上看都日趨嚴(yán)重。為了減少乃至避免事故的發(fā)生、降低事故對環(huán)境的危害程度并控制其影響范圍，對化工行業(yè)項目進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險評價并據(jù)此提出風(fēng)險防范措施顯得尤為必要[1]。

2項目概況

安徽東至天孚化工有限公司位于安徽省東至縣香隅化工園區(qū)(省級)，是一家專門從事氟化工產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)，現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模為：氟化氫銨20000 t/年、氟化銨2000 t/年、對氟甲苯200 t/年、氟化氫20000 t/年。公司主要生產(chǎn)原料為螢石粉、硫酸、液氨等，公司主要產(chǎn)品為氟化氫銨、氟化銨、無水氟化氫等。

公司主要生產(chǎn)原料及產(chǎn)品見表1。

3重大危險源識別

化工行業(yè)通過對重大危險源的識別達(dá)到對風(fēng)險事故的有效預(yù)防。在重大風(fēng)險目標(biāo)的選取上，將東至天孚化工有限公司的5個危險品倉庫和2個主要生產(chǎn)車間列入目標(biāo)范圍內(nèi)。根據(jù)重大風(fēng)險目標(biāo)的位置分布關(guān)系，把所有風(fēng)險目標(biāo)區(qū)分成5個風(fēng)險單元：編號1為硫酸貯存單元；編號2為發(fā)煙硫酸儲存單元；編號3、4為液氨貯存單元；編號5為氟化氫貯存單元。進(jìn)而將2個生產(chǎn)車間分別作為2個風(fēng)險單元：編號1為氟化氫生產(chǎn)單元，編號2為氟化氫銨(氟化銨)生產(chǎn)單元。

各種危險物質(zhì)的臨界量，如表2所示。

表2各危險物品的臨界量

物質(zhì)液氨/t氟化氫/t臨界量 生產(chǎn)車間 儲存場所4010025

注：《危險化學(xué)品重大危險源辨識》(GB18218-2009)可查

把各風(fēng)險單元的風(fēng)險物質(zhì)貯存量與表2中的臨界量進(jìn)行比對，可以看到各風(fēng)險單元的風(fēng)險物質(zhì)實(shí)際貯存量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于表2中的臨界量。因此，將液氨儲存單元和氟化氫儲存單元列為該企業(yè)的重大危險源，其中氟化氫的泄漏和液氨的爆炸最為關(guān)鍵，需要對其危險性進(jìn)行分析。

4火災(zāi)、爆炸危險性指數(shù)預(yù)測

4.1評價方法的選取

在危險評價方法研究中，比較有代表性的有美國DOW化學(xué)公司的火災(zāi)、爆炸指數(shù)法和英國帝國化學(xué)公司蒙德工廠的蒙德評價法。本文主要側(cè)重于對化工廠各危險工藝單元發(fā)生風(fēng)險的影響范圍進(jìn)行估算，所以采用道(Dow)式火災(zāi)爆炸危險指數(shù)法(7版)對生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行評價[3]。

4.2廠區(qū)生產(chǎn)工藝過程的評價

一般工廠的生產(chǎn)工藝過程都可能存在安全隱患，因此有必要結(jié)合廠區(qū)的具體生產(chǎn)工藝進(jìn)行評價，為預(yù)防工作提供可靠的依據(jù)。以氟化氫銨的生產(chǎn)工藝為例，對其進(jìn)行道化法的評價。

4.2.1氟化氫銨生產(chǎn)工藝單元分析

本廠所采用的氟化氫銨生產(chǎn)工藝年產(chǎn)氟化氫銨1 萬t，年消耗液氨2200 t。主要生產(chǎn)工藝流程為：將液氨和氟化氫銨按一定比例通入反應(yīng)釜母液液面以下，進(jìn)行中和反應(yīng)。該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為避免反應(yīng)溫度過高，反應(yīng)釜裝有換熱器并通過冷卻水控制反應(yīng)溫度。反應(yīng)完成后經(jīng)冷卻結(jié)晶、離心甩干后即可制得成品。

化學(xué)反應(yīng)式：2HF + NH3= NH4HF2

由上面的分析可知，用利用該氟化氫銨生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)存在較大火災(zāi)、爆炸隱患，為準(zhǔn)確判定其危險性和危害程度，必須進(jìn)行安全評價。

4.2.2選取物質(zhì)系數(shù)(MF)

物質(zhì)系數(shù)MF作為最基礎(chǔ)的數(shù)值是表述物質(zhì)在燃燒或其他化學(xué)反應(yīng)引起火災(zāi)、爆炸時釋放能量大小的內(nèi)在特性。對于混合物物質(zhì)系數(shù)的選取，在原則上是選取混合單元內(nèi)各物質(zhì)物質(zhì)系數(shù)中的最大值作為該混合物的物質(zhì)系數(shù)[4]。由于反應(yīng)器內(nèi)各物質(zhì)中液氨的物質(zhì)系數(shù)最大，道式火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價方法第七版的計算中液氨的物質(zhì)系數(shù)MF為4，所以選取該反應(yīng)裝置的物質(zhì)系數(shù)MF=4。

4.2.3一般工藝危險性系數(shù)(F1)

一般工藝危險性系數(shù)F1是指確定事故損害大小的主要因素，F(xiàn)1的值等于基本系數(shù)1.00和所選取的評價單元有關(guān)內(nèi)容系數(shù)的代數(shù)和。共有6項因素，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工藝的具體情況，選取其中4項因素，經(jīng)計算得出F1=2.45。

4.2.4特殊工藝危險性系數(shù)(F2)

特殊工藝危險性系數(shù)F2是指影響事故發(fā)生概率的主要因素，是導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸事故的主要原因[5]。F2的值等于基本系數(shù)1.00和所選取的評價單元有關(guān)內(nèi)容危險系數(shù)的代數(shù)和。共有12項因素，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工藝的具體情況，選取其中6項因素，經(jīng)計算得出F2=2.72。

4.2.5計算工藝單元危險系數(shù)(F3)

計算工藝單元危險系數(shù)(F3)是反映所評價單元潛在危險性的指標(biāo)。F3的值等于一般工藝危險性系數(shù)F1和特殊工藝危險性系數(shù)F2的乘積。

F3=F1×F2=2.45×2.72=6.66

4.2.6計算火災(zāi)爆炸危險指數(shù)(F&EI)

火災(zāi)爆炸危險指數(shù)(F&EI)是用來預(yù)估生產(chǎn)過程中發(fā)生的火災(zāi)爆炸事故可能產(chǎn)生的破壞程度。

F&EI=MF×F3=4×6.66=26.64

F&EI與危險程度的關(guān)系如表3所示。

將計算結(jié)果同表中數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，得出氟化氫銨反應(yīng)器的危險等級為Ⅰ級，危險程度為最輕。

表3　F&EI值與危險程度的關(guān)系

4.2.7破壞系數(shù)的確定

(1)暴露半徑(R)：

R=F&EI×0.84=26.64×0.84=22.37 m。

(2)暴露區(qū)域面積(S)：

S=3.14×22.37×22.37=1571 m2。

4.2.8單元危害系數(shù)

按DOW法(第七版)查“單元破壞系數(shù)-物質(zhì)系數(shù)圖”得出危險系數(shù)為0.15，考慮在事故發(fā)生時，場地平整、道路、地下管線、地基等不會遭到破壞或無需更換，所以增加修正系數(shù)0.82，得到單元危害系數(shù)DF=0.15×0.82=0.123。該數(shù)值表示在單元影響區(qū)域內(nèi)，若發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故，將有12.3 %的部分將遭到破壞，所以最大可能財產(chǎn)損失(Base MPPD)為該單元影響區(qū)域內(nèi)全部財產(chǎn)價值的12.3 %。

4.2.9安全措施補(bǔ)償系數(shù)(C)

為切實(shí)減少并控制評價單元的危險性、提高其安全可靠性、減少實(shí)際的財產(chǎn)損失，選擇合理的安全措施十分重要。安全措施分為三個部分：工藝控制(C1)、物質(zhì)隔離(C2)、防火措施(C3)[5]，根據(jù)廠區(qū)的具體情況，確定該工藝的安全補(bǔ)償系數(shù)，具體取值見表4。

安全補(bǔ)償系數(shù)C=C1×C2×C3=0.683×0.839×0.648=0.371。

4.2.10補(bǔ)償后的火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)(F&EI)

F&EI×C=26.64×0.371=9.88

對照表3可知，經(jīng)過安全措施補(bǔ)償后，氟化氫銨反應(yīng)器的危險等級仍為Ⅰ級，危險程度仍為最輕。

4.2.11實(shí)際最大可能財產(chǎn)損失百分?jǐn)?shù)的估算

0.123×0.371=0.046=4.6 %

將補(bǔ)償前后實(shí)際最大可能財產(chǎn)損失百分?jǐn)?shù)進(jìn)行對比，補(bǔ)償前該單元影響區(qū)域內(nèi)最大可能財產(chǎn)損失百分?jǐn)?shù)為12.3 %，但在采取必要的安全措施后，實(shí)際最大財產(chǎn)損失降到4.6 %，說明該工藝單元所采取的防火、防爆安全技術(shù)措施是具有一定成效的。

表4　生產(chǎn)裝置的危險分析

4.3環(huán)境風(fēng)險評價結(jié)論

通過以上計算可知，氟化氫銨生產(chǎn)裝置的暴露半徑為22.37 m，經(jīng)安全措施補(bǔ)償后該生產(chǎn)裝置在暴露區(qū)域內(nèi)的實(shí)際最大可能財產(chǎn)損失百分?jǐn)?shù)為4.56 %。如果發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故，會產(chǎn)生部分財產(chǎn)損失并對周圍的區(qū)域產(chǎn)生一定影響，但影響十分有限。由于液氨的物料量不是非常大，因此產(chǎn)生爆炸的風(fēng)險性不是很高。

5結(jié)論

(1)根據(jù)重大危險源辨識標(biāo)準(zhǔn)，判定出廠區(qū)內(nèi)重大環(huán)境風(fēng)險源為氟化氫發(fā)生泄漏和液氨發(fā)生火災(zāi)或者爆炸。

(2)采用“DOW式法”對廠區(qū)內(nèi)主要生產(chǎn)裝置的火災(zāi)、爆炸危險性進(jìn)行了綜合評價。該廠區(qū)的火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)為22.37，危險等級為Ⅰ級，危險程度為最輕。經(jīng)過安全措施補(bǔ)償后火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)降為9.88，雖然危險等級和危險程度未發(fā)生改變，但是危險指數(shù)大幅降低。

(3)氟化氫銨反應(yīng)器在暴露區(qū)域內(nèi)發(fā)生火災(zāi)、爆炸的實(shí)際最大可能財產(chǎn)損失百分?jǐn)?shù)為12.3 %，經(jīng)安全措施補(bǔ)償以后，造成的實(shí)際最大可能財產(chǎn)損失降為4.56 %，由此可見采取安全防護(hù)措施大大降低了事故所帶來的損失。

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Environmental Risk Assessment on Chemical Company

Fan Fan1,Chen Zhong2

(1.WuweiCountyEnvironmentProtectionBureau,Wuhu,Anhui238300;2.HexieEnvironmentalAssessmentConsultationCo.Ltd.,Suzhou,Jiangsu215128)

Abstract:In theresearch,the dangerous source in Tianfu Chemical Factory in Dongzhi was investigated and studied. A comprehensive assessment is made by using “Company of Dow Evaluation to the chemical fire and explosion(version7)”. Evaluation of property damage caused by ammonium hydrogen fluoride production explosion and fire is 12.3% ,The security measures compensated for the actual loss will be 4.56%. The comprehensive assessment providesthe basis for the plan for emergency response.

Key words:chemical companies; environmental risk assessment; DOW evaluation method

收稿日期：2016-04-01

作者簡介：樊帆(1982—)，男，工程師，從事環(huán)境保護(hù)行政管理工作。

中圖分類號：X820.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)10-0105-03