化工行業環境風險評價研究

樊 帆 ，陳 眾

(1. 安徽省無為縣環境保護局，安徽 蕪湖 238300； 2. 蘇州和協環境評價咨詢有限公司，江蘇 蘇州 215128)

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化工行業環境風險評價研究

樊 帆1，陳 眾2

(1. 安徽省無為縣環境保護局，安徽 蕪湖 238300； 2. 蘇州和協環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行了全面調查研究，并對其中的重大危險源進行了識別，同時采用DOW式火災、爆炸危險指數評價法對環境風險進行了綜合判斷，得出結論：廠區內氟化氫銨生產裝置發生爆炸火災所造成的財產損失為12.3 %，經安全措施補償后實際造成的損失為4.56 %。通過對該廠環境風險進行評價，以期為應急預案的制定提供理論依據。

關鍵詞：化工行業；環境風險評價；DOW法

1引言

隨著我國經濟的高速發展，化工行業生產和儲運過程中造成的環境污染事故數量呈明顯上升趨勢，從2005年松花江水污染事件到2011年上海高橋石化煉油事業部3號硫磺回收裝置發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對化工行業的監管。

我國已生產和上市銷售的化學物質大約有4.5萬種，其中列入國家安全生產監督管理總局危險化學品名錄的有3832種，同時，每年還要申報約100種新化學物質。從2005年至今，化學品產量更是以年均30%的速度不斷增長。化學品的產量和銷量如此之大，其在生產、存儲、銷售、運輸、使用直至作為廢物處置的整個生命周期中，必然會對環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，還是人為活動引發的化工行業環境風險事故從發生的頻次和造成的危害上看都日趨嚴重。為了減少乃至避免事故的發生、降低事故對環境的危害程度并控制其影響范圍，對化工行業項目進行環境風險評價并據此提出風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(省級)，是一家專門從事氟化工產品生產的企業，現有生產規模為：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。公司主要生產原料為螢石粉、硫酸、液氨等，公司主要產品為氟化氫銨、氟化銨、無水氟化氫等。

公司主要生產原料及產品見表1。

3重大危險源識別

化工行業通過對重大危險源的識別達到對風險事故的有效預防。在重大風險目標的選取上，將東至天孚化工有限公司的5個危險品倉庫和2個主要生產車間列入目標范圍內。根據重大風險目標的位置分布關系，把所有風險目標區分成5個風險單元：編號1為硫酸貯存單元；編號2為發煙硫酸儲存單元；編號3、4為液氨貯存單元；編號5為氟化氫貯存單元。進而將2個生產車間分別作為2個風險單元：編號1為氟化氫生產單元，編號2為氟化氫銨(氟化銨)生產單元。

各種危險物質的臨界量，如表2所示。

表2各危險物品的臨界量

物質液氨/t氟化氫/t臨界量 生產車間 儲存場所4010025

注：《危險化學品重大危險源辨識》(GB18218-2009)可查

把各風險單元的風險物質貯存量與表2中的臨界量進行比對，可以看到各風險單元的風險物質實際貯存量遠遠大于表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的重大危險源，其中氟化氫的泄漏和液氨的爆炸最為關鍵，需要對其危險性進行分析。

4火災、爆炸危險性指數預測

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化學公司的火災、爆炸指數法和英國帝國化學公司蒙德工廠的蒙德評價法。本文主要側重于對化工廠各危險工藝單元發生風險的影響范圍進行估算，所以采用道(Dow)式火災爆炸危險指數法(7版)對生產工藝過程進行評價[3]。

4.2廠區生產工藝過程的評價

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

4.2.1氟化氫銨生產工藝單元分析

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

化學反應式：2HF + NH3= NH4HF2

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

4.2.2選取物質系數(MF)

物質系數MF作為最基礎的數值是表述物質在燃燒或其他化學反應引起火災、爆炸時釋放能量大小的內在特性。對于混合物物質系數的選取，在原則上是選取混合單元內各物質物質系數中的最大值作為該混合物的物質系數[4]。由于反應器內各物質中液氨的物質系數最大，道式火災、爆炸危險指數評價方法第七版的計算中液氨的物質系數MF為4，所以選取該反應裝置的物質系數MF=4。

4.2.3一般工藝危險性系數(F1)

一般工藝危險性系數F1是指確定事故損害大小的主要因素，F1的值等于基本系數1.00和所選取的評價單元有關內容系數的代數和。共有6項因素，結合實際生產工藝的具體情況，選取其中4項因素，經計算得出F1=2.45。

4.2.4特殊工藝危險性系數(F2)

特殊工藝危險性系數F2是指影響事故發生概率的主要因素，是導致火災、爆炸事故的主要原因[5]。F2的值等于基本系數1.00和所選取的評價單元有關內容危險系數的代數和。共有12項因素，結合實際生產工藝的具體情況，選取其中6項因素，經計算得出F2=2.72。

4.2.5計算工藝單元危險系數(F3)

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

F3=F1×F2=2.45×2.72=6.66

4.2.6計算火災爆炸危險指數(F&EI)

火災爆炸危險指數(F&EI)是用來預估生產過程中發生的火災爆炸事故可能產生的破壞程度。

F&EI=MF×F3=4×6.66=26.64

F&EI與危險程度的關系如表3所示。

將計算結果同表中數據進行對比，得出氟化氫銨反應器的危險等級為Ⅰ級，危險程度為最輕。

表3　F&EI值與危險程度的關系

4.2.7破壞系數的確定

(1)暴露半徑(R)：

R=F&EI×0.84=26.64×0.84=22.37 m。

(2)暴露區域面積(S)：

S=3.14×22.37×22.37=1571 m2。

4.2.8單元危害系數

按DOW法(第七版)查“單元破壞系數-物質系數圖”得出危險系數為0.15，考慮在事故發生時，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0.82，得到單元危害系數DF=0.15×0.82=0.123。該數值表示在單元影響區域內，若發生火災、爆炸事故，將有12.3 %的部分將遭到破壞，所以最大可能財產損失(Base MPPD)為該單元影響區域內全部財產價值的12.3 %。

4.2.9安全措施補償系數(C)

為切實減少并控制評價單元的危險性、提高其安全可靠性、減少實際的財產損失，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)、物質隔離(C2)、防火措施(C3)[5]，根據廠區的具體情況，確定該工藝的安全補償系數，具體取值見表4。

安全補償系數C=C1×C2×C3=0.683×0.839×0.648=0.371。

4.2.10補償后的火災、爆炸危險指數(F&EI)

F&EI×C=26.64×0.371=9.88

對照表3可知，經過安全措施補償后，氟化氫銨反應器的危險等級仍為Ⅰ級，危險程度仍為最輕。

4.2.11實際最大可能財產損失百分數的估算

0.123×0.371=0.046=4.6 %

將補償前后實際最大可能財產損失百分數進行對比，補償前該單元影響區域內最大可能財產損失百分數為12.3 %，但在采取必要的安全措施后，實際最大財產損失降到4.6 %，說明該工藝單元所采取的防火、防爆安全技術措施是具有一定成效的。

表4　生產裝置的危險分析

4.3環境風險評價結論

通過以上計算可知，氟化氫銨生產裝置的暴露半徑為22.37 m，經安全措施補償后該生產裝置在暴露區域內的實際最大可能財產損失百分數為4.56 %。如果發生火災、爆炸事故，會產生部分財產損失并對周圍的區域產生一定影響，但影響十分有限。由于液氨的物料量不是非常大，因此產生爆炸的風險性不是很高。

5結論

(1)根據重大危險源辨識標準，判定出廠區內重大環境風險源為氟化氫發生泄漏和液氨發生火災或者爆炸。

(2)采用“DOW式法”對廠區內主要生產裝置的火災、爆炸危險性進行了綜合評價。該廠區的火災、爆炸危險指數為22.37，危險等級為Ⅰ級，危險程度為最輕。經過安全措施補償后火災、爆炸危險指數降為9.88，雖然危險等級和危險程度未發生改變，但是危險指數大幅降低。

(3)氟化氫銨反應器在暴露區域內發生火災、爆炸的實際最大可能財產損失百分數為12.3 %，經安全措施補償以后，造成的實際最大可能財產損失降為4.56 %，由此可見采取安全防護措施大大降低了事故所帶來的損失。

參考文獻：

[1]張曉郁,馬鳳萍,高瑩.我國環境風險評價的現狀與趨勢[J].黑龍江科技信息, 2009,(21).

[2]國家環境保護部.建設項目環境風險評價技術導則：HJ/T169-2004[S].北京：環境保護部，2004.

[3]羅運,樊運曉,馬曉春.風險分析與安全評價[M].北京：化學工業出版社, 2004:162～167.

[4]梁慶棠.蒙德法與道化法的選取[J].中國安全科學學報,2000,10(4):55～58.

[5]王忠.美國道(DOW)化學公司火災、爆炸指數評價法簡介[J].消防科技，1987(1).

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，從事環境保護行政管理工作。

中圖分類號：X820.4

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)10-0105-03