大型磷肥生產企業環境風險研究

大型磷肥生產企業環境風險研究

納志輝1，李芳2，楊彩花2

(1. 云南云天化國際化工有限公司，云南 昆明 650228；2.云南省環境科學研究院，云南 昆明 650034)

摘要：對大型磷肥企業生產過程中存在的風險進行識別，進行風險事故源項分析，討論了風險事故后果的計算方法，并提出相應的風險管理措施。

關鍵詞：磷肥；生產；環境風險；識別；研究

收稿日期：2014-06-30

中圖分類號：X82文獻標識碼： A

環境風險指人們在建設、生產和生活過程中，所遭遇的突發性事故(一般不包括自然災害和不測事件)對環境(或健康乃至經濟)的危害程度。大型磷肥生產企業由于其產品及生產工藝的特殊性，從原材料的采購、儲存、產品生產等一系列過程均可能引起有毒有害、易燃易爆等物質泄漏，并引發一系列的火災、爆炸事故，對環境及人類健康造成一定的威脅。本文主要對國內大型磷肥生產企業生產過程中存在的風險進行探討，并提出相應的風險防范措施。

1大型磷肥生產企業風險識別

根據相關資料，磷肥企業風險事故大致分為：硫磺燃燒與硫磺粉塵爆炸事故、液氨泄露事故、液氨罐爆炸事故、硫酸罐爆炸事故及鍋爐爆炸事故。為減少磷肥企業生產、運輸及貯存過程中風險事故發生的概率，首先需對風險進行識別。

1.1物質危險性識別

磷肥企業投產后主要原料、中間產品和成品外排污染物主要有硫磺、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、柴油、氟硅酸、磷酸、氨、四氟化硅、氟化氫。可依據HJ/T169-2004《建設項目環境風險評價技術導則》[1]附錄A.1、GBZ230-2010《職業性接觸毒物危害程度分級》[2]以及GBZ2.1-2007《工作場所有害因素職業接觸限值 化學有害因素》[3]對上述物質進行風險識別。

1.2工藝系統危險性識別

1.2.1硫酸裝置危險、有害因素

(1)熔硫和過濾工序、焚硫及轉化工序中，泄漏的液體硫磺遇明火、高溫、火星及雷擊、靜電火花、高熱、電氣火花時均可能會引發火災甚至爆炸。焚硫爐使用柴油點火升溫時發生燃爆、柴油箱內柴油泄漏，遇明火、高溫，將引發火災甚至爆炸危險。液硫儲存罐上方空間溫度過低，硫磺蒸汽可能會腐蝕頂蓋，在有空氣的情況下腐蝕物可能會引發硫磺著火而導致火災甚至爆炸事故。

(2)從焚硫爐出來的高溫爐氣在轉化器中被轉化為SO2和SO3，兩種氣體均有毒，若發生泄漏，可能會發生毒物危害。

(3)硫酸為酸性腐蝕品，生產設備及管道、成品硫酸貯罐選材不當有可能會被酸腐蝕而產生氫氣，氫氣與空氣混合濃度達爆炸極限時，遇明火、火花、高溫將發生火災、爆炸事故。酸系統內所有筑物、地面未進行耐酸處理，可能會發生嚴重的腐蝕危害。設備和管道的腐蝕將導致硫酸泄露和噴灑，因操作失誤將水加入硫酸中會引發化學灼傷事故。

(4)硫磺燃燒及二氧化硫氧化所產生的熱量可用于生產中壓過熱蒸汽。蒸汽鍋爐選材不當，設計、制造、安裝和使用不合理均能引發鍋爐爆炸。鍋爐工序屬于高溫區，操作人員自身原因以及不合理的操作及使用也可能會導致高溫燙傷等風險事故。

1.2.2磷酸裝置危險、有害因素

磷酸是生產磷銨的主要原料，磷酸為酸性腐蝕品，通過分析整個生產工藝可以看出，磷酸生產裝置主要危險、有害因素為腐蝕危害和化學灼傷危害。整個磷酸系統各工序所有磷酸生產設備、含酸介質輸送管道、尾氣風機及磷酸貯槽，如果設計選材不當或防腐措施的設計、施工質量存在缺陷，將加劇裝置的腐蝕，從而導致磷酸反應料漿、磷酸的泄露而造成腐蝕及化學灼傷事故。

整個磷酸工序除可能導致腐蝕及化學灼傷事故外，硫酸和磷礦漿反應會產生復雜的含氟氣體[4]，而含氟氣體的泄露可能會導致氟中毒。

1.2.3磷銨裝置危險、有害因素

磷銨生產的主要原料為氨和磷酸，工藝技術核心主要體現在反應部分。磷銨生產主要包括中和、濃縮、干燥、洗滌等階段。

氨和磷酸反應為放熱反應。若生產過程中違反操作規程，超溫、超壓遇安全保護設施失靈，整個反應系統中反應器、預中和槽、管道等密封失效，會導致液氨和氣氨的泄露，從而引發火災、爆炸或者低溫灼傷等事故。若反應器、預中和槽等設備選材不當，受磷酸腐蝕后導致耐壓能力降低，運行工程中可能會導致容器爆炸。磷銨生產的洗滌工序存在著和生產、輸送過程相似的危險、有害因素。在干燥、造粒、篩分和冷卻包裝階段，也可能會引發火災、爆炸、燒傷燙傷等事故。

1.2.4其他配套設施的危險、有害因素

磷肥生產過程中其他配套設施主要包括：給排水系統、供配電系統、供熱與熱電站、空壓站、貯運設施、液氨罐區等。在上述配套設施中，危險、有害因素主要分為以下幾個方面：

(1)脫鹽水站若違反化學品存放、管理規定，導致的火災事故及氰化物產生劇毒氰化氫氣體引起的毒物危害。

(2)空壓站由于眾多原因引發的一系列爆炸事故。

(3)貯運設施中，硫磺貯運引發的火災、爆炸事故；液氨貯運過程中引發的火災、爆炸、化學泄露、中毒、低溫灼傷等危害；氟硅酸運輸過程中可能發生的氟硅酸泄露事故以及皮膚直接接觸氟硅酸引起發紅、局部燒灼感以及潰瘍等。

(4)液氨罐區引發的一系列火災、爆炸事故、容器爆炸事故以及吸入高濃度氨可發生的毒物危害，人體接觸外溢的液氨可發生低溫灼傷危害。

(5)磷肥生產廠區處于酸性腐蝕環境中，電氣設施、電纜及接線端子防酸蝕措施設計不當或長期失修、電纜溝內排水不暢，導致酸性腐蝕破壞，可能引發觸電傷害；其短路及所產生的電火花可能成為點火源而引發火災、爆炸事故。

1.3磷肥企業重大危險源識別方法

根據HJ/T169-2004《建設項目環境風險評價技術導則》，長期或臨時生產、加工、搬運、使用或儲存危險物質，且危險物質的數量等于或超過臨界量的單元均為重大危險源。重大危險源的辨識依據是物質的危險性及數量。重大危險源分為生產場所重大危險源和儲存區重大危險源兩種。

磷肥生產企業，全廠生產裝置一般可分為硫酸裝置、磷酸裝置、磷銨裝置、液氨貯罐區、磷酸氟硅酸貯槽、稀磷酸硫酸貯槽6個單元。在環境風險評價中可先分別計算6個單元的化學危險物質的存量，再與《風險評價技術導則》和GB18218-2009《重大危險源辨識》[5]中對危險品生產場所和貯存場所臨界量的要求進行對比。當單元內所有危險品的貯存量大于臨界值時，則判定為重大危險源，相反則不構成重大危險源。

通過對磷肥生產企業物質危險性、工藝危險性及重大危險源進行識別，可判定企業存在的可能對環境產生重大影響的風險事故。

2風險事故源項分析

2.1危險化學物質泄露量計算

磷肥生產過程中危險化學物質泄漏主要涉及液氨泄露、氟硅酸泄露、硫酸及磷酸泄露。

危險物質的泄漏量采用公示計算法計算得到，泄露速度受空穴的有效開度面積、液體密度、容器壓力、外界壓力以及液體在排放點以上的高度等因素決定。

液態危險化學品泄漏后會發生一系列的蒸發作用(包括閃蒸蒸發、熱量蒸發、質量蒸發等，三種蒸發方式各自蒸發量的大小與其相應的參數有關)，使液態危險品變成氣態而進入到環境空氣中。氣態危險化學品總的蒸發量為總的閃蒸蒸發液體量、總熱量蒸發量及總質量蒸發量之和。總蒸發量的大小影響氣態危險品對周圍環境及人群健康造成的危害的大小。

2.2火災和爆炸

2.2.1液氨罐爆炸及硫酸貯槽爆炸

液氨儲罐制造質量低劣、壓力容器使用管理混亂、充裝違反規定及違反危險品運輸規定以及氨氣泄漏到空氣中，與空氣混合遇到火源等可引發液氨貯罐、運輸槽車和鋼瓶爆炸。

由于液氨極易蒸發，液氨罐爆炸后罐內液氨全部泄漏，并迅速擴散進入大氣，對周圍環境和居住人口將產生重大影響。

硫酸槽爆炸一般是因為裝過硫酸的貯槽空置，槽壁的余酸腐蝕金屬槽體，或者有水加入硫酸槽稀釋濃硫酸，稀硫酸與金屬槽壁發生化學反應生成氫氣，與空氣混合后點燃有可能發生爆炸。

液氨罐及硫酸貯槽爆炸的同時均有可能波及鄰近的其它化學品貯存區域，造成連鎖反應，又進一步導致泄漏、火災及爆炸事故的發生。

2.2.2硫磺倉庫火災及柴油貯槽火災或爆炸

硫磺倉庫內堆存的硫磺受熱、遇明火或火花可引起燃燒；其粉末、粉塵可發生爆炸或爆炸性燃燒。燃燒產生的刺激性有毒氣體SO2進入空氣后擴散至居民區，對皮膚和眼睛可引起嚴重的灼傷。焚硫爐點火升溫時所用柴油貯存于油槽中，若油氣泄漏且遭遇明火可引發火災爆炸事故。爆炸事故也可能會波及附近的其它化學品貯罐、貯槽，從而造成泄漏、火災或者爆炸事故。

3大型磷肥企業的風險管理

3.1風險防范措施

風險防范措施是指在生產過程中采取的一系列措施，以防止生產過程中風險事故的發生。根據各類風險源的特點，制定相應的有效的風險防范措施，可將生產過程中風險事故發生的概率降到最低。

磷肥生產企業風險事故主要是危險化學品的泄漏及引發的火災、爆炸及一系列伴生的危險事故。根據風險源的不同，可將風險防范措施分為以下幾類：

(1)建設足夠體積的初期雨水收集池及相應的初期雨水收集系統。在廠區內各污染區域按需修建初期雨水收集和排放系統，防止受污染的雨水直接排入廠區外。對有泄漏、火災、爆炸事故的區域按需修建防火圍堤，圍堤既能防止火災的蔓延也能收集消防廢水。各污染區域收集到的初期雨水及消防廢水排入污水處理站進行處理。

(2)硫酸罐、氟硅酸罐、液氨管及其輸送管道設置工業監控系統，布置攝像頭；在所有地下槽(坑)設置液位報警，送DCS系統；在上述介質泵送出界區管線上可設置低壓報警系統。

(3)所有液態化學品貯罐區或貯槽區設置在線監測系統，在線監測儀表與主裝置區的FCS系統相連，通過FCS系統可以實施監測可能發生的險情并進行聲、光報警及聯鎖。所有液態化學品貯罐區或貯槽區設置液態化學品泄漏監測報警系統，實時監測可能發生的泄漏險情。其他監測設備可按需進行設置。

(4)對于有火災隱患的區域，應考慮防火、防爆及其它各項措施。生產現場嚴禁煙火并須配備消防設施。當遇到火災事故時，應采取正確的滅火方式。

(5)對于有貯存溫度要求的危險化學品，應該嚴格控制貯存溫度。

(6)危險化學品應嚴格按照規定進行運輸及貯存，并定期進行檢查。

(7)危險化學品貯存應設置警示牌，所有生產設備、設施必須嚴格按照規范進行相應的設計、制造、檢測、管理等。加強對整個生產區域的巡檢工作，發現異常時及時進行處理。

(8)加強員工的管理，教育員工增強個人防護意識，所有操作人員必須嚴格按照生產規范進行生產、作業活動，不得違反。危險化學品貯存區域應配置相應的緊急醫療器械和救援物資。所有配套公用工程和輔助設施必須保證能正常運轉。

(9)處于衛生防護距離內的居民應該搬遷，以避免風險事故發生后造成嚴重的人員傷亡。

3.2風險發生后的措施

由于氨極易揮發，在發生液氨重大泄漏事故情況下，應立即啟動風險事故應急預案。

在發生其他泄漏、火災、爆炸或小型氨泄漏事故時，根據發生泄漏、引發火災和爆炸事故的化學物品的化學性質，在做好防護措施的前提下及時進行泄漏應急處理，對受傷人員進行緊急救治，并做好善后工作。

3.3應急預案

磷肥生產過程中所用的原料氨具有強烈的揮發性，一旦發生泄漏事故，極易大范圍擴散。因此，必須制定相應的應急預案，在發生液氨貯罐和液氨槽車重大泄漏的情況下，立即啟動風險事故應急預案。

4結論

通過對大型磷肥企業風險事故的分析發現，磷肥企業生產過程中存在眾多風險事故隱患，各磷肥企業應該根據自身實際情況認真做好風險防范措施及風險發生后的相應救援措施，以保障周邊環境和居民人身安全不受到危害。

參考文獻：

[1]HJ/T169-2004,建設項目環境風險評價技術導則[S].

[2]GBZ230-2010,職業性接觸毒物危害程度分級[S].

[3]GBZ2.1-2007,工作場所有害因素職業接觸限值 化學有害因素[S].

[4]蔣濤.化工生產安全講座 第七講 磷肥生產安全[J]. 化工勞動保護,2001,22(2):75-76.

[5]GB18218-2009,重大危險源辨識[S].

Environment Risk in Large-scale Phosphate Fertilizer Production Enterprises

NA Zhi-hui1,LI Fang2,YANG Cai-hua2

(1.Yunnan Yuntianhua International Chemical Co., Ltd, Kunming Yunnan 650228 China)

Abstract：The risks in large-scale phosphate fertilizer enterprises were identified. The risk sources were analyzed. The method of calculating the results of risk accidents was discussed. The measures of risk management were pointed out.

Key words： phosphate fertilizer;production;environmental risk;identify;study