己內(nèi)酰胺生產(chǎn)企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急研究

王 國 棟

(太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024)

己內(nèi)酰胺生產(chǎn)企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急研究

王 國 棟

(太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024)

·綠色環(huán)保·建筑節(jié)能·

己內(nèi)酰胺是重要的化工原料之一，其生產(chǎn)過程涉及到多種有毒有害物質(zhì)，這些物質(zhì)泄漏擴(kuò)散或引起爆炸，會對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重危害。以周邊有河流、農(nóng)田和居民的山西某己內(nèi)酰胺生產(chǎn)企業(yè)為例，對該廠進(jìn)行了突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急研究。通過分析己內(nèi)酰胺生產(chǎn)工藝，明確了己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程中的危險因素，對苯罐、環(huán)己烷罐等重要危險源進(jìn)行了評估，為同類企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件的預(yù)防和控制提供了依據(jù)。

危險源，危險因素，應(yīng)急研究

0 引言

隨著社會的高度發(fā)展，人類生活需求愈來愈復(fù)雜多樣，作為人類生活支柱產(chǎn)業(yè)的化工工業(yè)亦越來越精細(xì)復(fù)雜，其明顯的特點是反應(yīng)設(shè)備多、物料多樣化、管道系統(tǒng)復(fù)雜，增加了生產(chǎn)企業(yè)潛在發(fā)生事故的概率，且一旦發(fā)生突發(fā)事件，對環(huán)境影響較為嚴(yán)重。“8·12”天津濱海新區(qū)爆炸事故，吉化雙苯廠爆炸等事故的影響至今記憶猶新。化工廠突發(fā)環(huán)境事件的應(yīng)急成為研究熱點，林大建、陳祖云等人對氟化工廠突發(fā)環(huán)境事件進(jìn)行了應(yīng)急研究[1]；趙顯、趙云勝等人對離子膜燒堿工程進(jìn)行了應(yīng)急研究[2]。己內(nèi)酰胺是錦綸纖維、工程塑料等產(chǎn)品重要的化工原料之一，其生產(chǎn)過程中涉及有毒有害物質(zhì)，存在潛在的泄漏，甚至發(fā)生爆炸的風(fēng)險。因此進(jìn)行己內(nèi)酰胺化工廠突發(fā)環(huán)境事件的應(yīng)急研究是十分必要的。

1 己內(nèi)酰胺生產(chǎn)危險因素的辨識

1.1 企業(yè)概況

企業(yè)位于晉城市澤州縣巴公鎮(zhèn)西北2.15 km處，占地約34.9 hm2，現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備1 830臺，主要產(chǎn)品己內(nèi)酰胺年設(shè)計生產(chǎn)能力為1.0×104t/年。企業(yè)周邊的主要河流為巴公河，其5 km范圍內(nèi)居住區(qū)人口總數(shù)為73 828人，耕地266.7 hm2。

1.2 己內(nèi)酰胺生產(chǎn)工藝流程

己內(nèi)酰胺生產(chǎn)采用環(huán)己酮氨肟化、貝克曼重排技術(shù)，以環(huán)己酮、雙氧水、氨為原料，在煙酸存在條件下生產(chǎn)己內(nèi)酰胺。生產(chǎn)過程主要包括：氨肟化、肟萃取、重排反應(yīng)、中和、萃取、加氫精制、蒸發(fā)精制、硫酸銨干燥。主要反應(yīng)方程式如下：

C6H10O+NH3+H2O2→C6H10NOH+2H2O

C6H10NOH+H2SO4·SO3+NH3→C6H11NO+(NH4)2SO4

1.3 環(huán)境風(fēng)險物資辨識

通過生產(chǎn)過程原輔用料、產(chǎn)排污環(huán)節(jié)分析可知，本公司的環(huán)境風(fēng)險物質(zhì)主要有磷酸、發(fā)煙硫酸、苯、環(huán)己烷等，見表1。

表1 環(huán)境風(fēng)險物資情況表

1.4 危險因素辨識

通過以下幾種物質(zhì)的危害類型對己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程的危險因素進(jìn)行辨識。

1.4.1有毒有害物質(zhì)

1)苯，SO2，SO3。

在硫酸生產(chǎn)階段，SO2，SO3氣體作為中間產(chǎn)物大量存在；在環(huán)己酮生產(chǎn)階段，苯蒸汽大量存在，這些氣體泄漏外排對環(huán)境、人體健康均有較大的影響。

2)環(huán)己烷、環(huán)己酮。

己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程中的毒性物質(zhì)環(huán)己烷、環(huán)己酮，其泄漏會對地表水、地下水環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

1.4.2易燃易爆物質(zhì)

在環(huán)己酮生產(chǎn)階段，環(huán)己酮易燃易爆物質(zhì)，遇明火、高熱極易燃燒爆炸。在雙氧水生產(chǎn)階段、環(huán)己酮生產(chǎn)階段，作為原料的氫氣為易燃易爆氣體，有產(chǎn)生火災(zāi)爆炸的危險。

1.4.3腐蝕性物質(zhì)

濃硫酸、硝酸屬強(qiáng)腐蝕性工藝原料，一旦泄漏與人接觸會造成化學(xué)性灼傷。

1.4.4特殊危險物質(zhì)

在重排反應(yīng)階段，環(huán)己酮肟的用量、溫度的改變都可能引起重排反應(yīng)器溫度迅速上升，發(fā)生爆炸[3]。

1.4.5其他危險因素

通過對企業(yè)工藝、生產(chǎn)等情況調(diào)查與分析，應(yīng)用事故易發(fā)性評價方法、化學(xué)火災(zāi)及爆炸毒性指數(shù)評價方法、事故后果易發(fā)性評價方法等，分析己內(nèi)酰胺生產(chǎn)工藝中其他主要危險因素有機(jī)械撞擊、雷電、高空墜落、電氣火花等。

2 重大危險源辨識

2.1 重大危險源的辨識指標(biāo)

依據(jù)GB 18218—2009危險化學(xué)品重大危險源辨識，單元內(nèi)存在危險化學(xué)品的數(shù)量等于或超過規(guī)定的臨界量，即被定為重大危險源；重大危險源的確定根據(jù)單元內(nèi)存在的危險化學(xué)品的數(shù)量、種類區(qū)分為兩種情況：

1)單元內(nèi)存在的危險化學(xué)品為單一品種，則該危險化學(xué)品的數(shù)量即為單元內(nèi)危險化學(xué)品的總量，若等于或超過相應(yīng)的臨界量，則定為重大危險源。

2)單元內(nèi)存在的危險化學(xué)品為多品種時，則按式(1)計算，若滿足式(1)，則定為重大危險源：

q1/Q1+q2/Q2+Λ+qn/Qn≥1

(1)

其中，q1，q2，…，qn為每種危險化學(xué)品實際存在量，t；Q1，Q2，…，Qn為與各危險化學(xué)品相對應(yīng)的臨界量，t。

2.2 重大危險源辨識

根據(jù)以上重大危險源辨識指標(biāo)確定方法，得到重大危險源辨識結(jié)果見表2。

表2 重大危險源辨識結(jié)果

3 應(yīng)急預(yù)案制定

3.1 重大危險源的防控與應(yīng)急措施

3.1.1罐區(qū)安全防范措施

按照《儲罐區(qū)防火設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，罐區(qū)應(yīng)設(shè)置防護(hù)圍堤，遠(yuǎn)離火種、熱源，并設(shè)置防日曬的固定式冷卻水噴霧系統(tǒng)。根據(jù)各罐區(qū)的實際情況，分別制定防范措施如下：

1)環(huán)己酮罐區(qū)。

環(huán)己酮罐區(qū)位于廠區(qū)西南部，該灌區(qū)包含苯罐、環(huán)己烷罐、環(huán)己酮罐等。該罐區(qū)應(yīng)設(shè)置高為1.75 m的圍堰，圍堰地面設(shè)有地溝，環(huán)己酮罐應(yīng)設(shè)有噴淋設(shè)施、泡沫阻火設(shè)施，苯罐上面應(yīng)設(shè)置氮封閥。

2)硫酸罐區(qū)。

硫酸罐區(qū)位于環(huán)己酮罐區(qū)東側(cè)相鄰位置。該區(qū)應(yīng)設(shè)置高為1.75 m的圍堰，圍堰地面及地溝進(jìn)行防酸防腐蝕處理，硫酸罐區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)有廢酸收集池，當(dāng)發(fā)生泄漏時，可以將硫酸收集暫存于廢酸收集池中，然后回收利用。

3)雙氧水罐區(qū)。

雙氧水罐區(qū)位于廠區(qū)西北部，應(yīng)設(shè)有高為1.5 m的圍堰，圍堰內(nèi)地面應(yīng)設(shè)有地溝，儲罐上面應(yīng)設(shè)有泡沫阻火器。

3.1.2氣體報警及聯(lián)動系統(tǒng)

企業(yè)的環(huán)己酮罐區(qū)、雙氧水罐區(qū)、硫酸罐區(qū)每隔15 m應(yīng)設(shè)有有毒有害、易燃易爆氣體泄漏報警裝置，并與中央控制室聯(lián)網(wǎng)，中央控制室發(fā)現(xiàn)有異常情況時，可進(jìn)行罐區(qū)及裝置區(qū)周圍的消防栓、罐體上的噴淋設(shè)施及泡沫阻火設(shè)施、固定及移動滅火設(shè)施的聯(lián)動。

3.1.3事故排水的防控措施

根據(jù)企業(yè)在事故狀態(tài)下廢水的最大產(chǎn)生量為4 860 m3，企業(yè)應(yīng)在廠區(qū)設(shè)置容積為5 000 m3的事故水池兩座，用于收集廠區(qū)事故狀態(tài)下的廢水。

罐區(qū)應(yīng)設(shè)有事故水、雨水切換井，正常情況下雨水閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生泄漏時，確保在雨水閥門關(guān)閉的前提下，同時關(guān)閉事故閥門，將圍堰內(nèi)的物料收集到專用容器中；不能收集或洗消物料的廢水，可通過打開事故閥門，廢水會自流進(jìn)入廠區(qū)事故水池，在事故水池周圍應(yīng)配有水泵和抽水管線，可將事故廢水抽至污水處理站進(jìn)行處理。

企業(yè)在污水總排口應(yīng)設(shè)置在線監(jiān)測和關(guān)閉設(shè)施，在線監(jiān)測與中央控制樓聯(lián)網(wǎng)，出現(xiàn)異常情況時，有專人負(fù)責(zé)切斷污水總排口閥門并打開事故閥門，使泄漏物、不合格廢水回流入事故水池。

3.1.4滅火系統(tǒng)

企業(yè)的項目消防水與工藝水應(yīng)分開。罐區(qū)圍堰周圍應(yīng)設(shè)有消火栓、消防排水管、回收池等，消防泵應(yīng)采用能在斷電等緊急情況下迅速啟動的驅(qū)動機(jī)，如柴油機(jī)。

罐區(qū)儲液泄漏引起的火災(zāi)事故應(yīng)用各罐區(qū)設(shè)置的滅火器：固定式液上噴射低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)、移動式泡沫滅火系統(tǒng)等滅火，同時利用儲罐上面的噴淋裝置滅火。

3.2 信息上報

3.2.1企業(yè)內(nèi)部報告程序

發(fā)生突發(fā)環(huán)境事件后，當(dāng)班員工發(fā)現(xiàn)事故時必須第一時間報告班長，班長啟動現(xiàn)場處理方案并報調(diào)度室；其他員工發(fā)現(xiàn)事故時立即報告當(dāng)班調(diào)度，當(dāng)班調(diào)度要及時向調(diào)度室報告，并通知相關(guān)事故處置小組趕赴現(xiàn)場處置。如遇緊急情況發(fā)現(xiàn)者可立即越級報告公司調(diào)度室。調(diào)度室接到報告后應(yīng)及時報告公司總經(jīng)理，同時根據(jù)事故發(fā)展事態(tài)啟動相關(guān)預(yù)案并報告澤州縣環(huán)保局和人民政府。

具體報告流程簡圖如圖1所示。

3.2.2信息通報

應(yīng)急救援指揮中心根據(jù)事態(tài)發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)場應(yīng)急處置情況，若發(fā)現(xiàn)事件超出自身應(yīng)急處置能力或可能對周圍環(huán)境構(gòu)成危險進(jìn)而影響到周邊居民和單位時，上報澤州縣環(huán)保局和人民政府，并協(xié)助澤州縣環(huán)保局和人民政府根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測情況并與周邊村莊

和單位取得聯(lián)系，通報當(dāng)前突發(fā)環(huán)境事件的狀況，通知群眾做好應(yīng)急疏散準(zhǔn)備，聽候澤州縣政府指令，并做好在撤離過程中的注意事項，積極組織群眾開展自救與互救。

3.3 應(yīng)急設(shè)備與隊伍

3.3.1應(yīng)急物資與設(shè)施

根據(jù)應(yīng)急要求，企業(yè)應(yīng)具備的應(yīng)急物資及應(yīng)急設(shè)施見表3。

表3 應(yīng)急物資及設(shè)施一覽表

3.3.2救援隊伍

成立公司應(yīng)急救援指揮中心，由公司主要負(fù)責(zé)人、部門領(lǐng)導(dǎo)、安全管理人員等組成，是公司安全生產(chǎn)事故應(yīng)急管理工作的最高領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)。下設(shè)應(yīng)急救援指揮中心辦公室，設(shè)在總調(diào)度室，發(fā)生重大事故時，總經(jīng)理任總指揮，副總經(jīng)理任副總指揮，各部門負(fù)責(zé)人為應(yīng)急小組組長。

現(xiàn)場應(yīng)急救援指揮中心是事故發(fā)生后由應(yīng)急救援領(lǐng)導(dǎo)小組派出的現(xiàn)場應(yīng)急救援指揮機(jī)構(gòu)行使現(xiàn)場應(yīng)急指揮、協(xié)調(diào)、處置等職責(zé)。當(dāng)事故達(dá)到政府啟動相關(guān)預(yù)案時，現(xiàn)場應(yīng)急指揮部應(yīng)在政府應(yīng)急部門的指揮和領(lǐng)導(dǎo)下開展應(yīng)急救援工作。

[1] 林大建，陳祖云，江小華，等.某在建氟化工廠重大危險源辨識應(yīng)急預(yù)案[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2003,29(8)：36-37.

[2] 趙 顯，趙云勝，劉如民.某化工廠離子膜燒堿工程危險因素辨識與應(yīng)急預(yù)案[J].安全與環(huán)境工程，2005,12(1)：55-57.

[3] 李識寒，任文杰，杜衛(wèi)民．己內(nèi)酰胺裝置重排工序危險性分析與控制[J]．廣東化工，2013，40(23)：139-140.

Researchontheemergencyenvironmentalaccidentsofcaprolactamproductionenterprises

WangGuodong

(TaiyuanUniversityofTechnologyInstituteofEnvironmentalScienceandEngineering,Taiyuan030024,China)

Caprolactam is one of important chemical raw materials, the production process involves a variety of toxic and harmful substances. leakage diffusion or explode of these substances will cause serious harm to the environment. In this paper, the surrounding rivers, farmland and residents a caprolactam production enterprises in Shanxi Province as an example, studies the emergency environmental accidents of the plant. Through the analysis of caprolactam production technology, has been clear about the dangerous factors in the process of caprolactam production, containers of benzene and cyclohexane cans important source of danger were evaluated, for emergency environmental accidents prevention and control of similar enterprises to provide the basis.

source of danger, risk factors, emergency research

2017-10-06

王國棟(1975- )，男，在讀碩士

1009-6825(2017)35-0187-03

X937

A