甲醇的環境風險評價及管控措施研究

李曉淵

(山西省環境保護技術評估中心，山西 太原 030024)

引 言

我國化工類企業的發展，在一定程度上促進了社會經濟的進步，但近年來化工類企業成為了高危行業，究其原因是由其行業特點決定，化工類企業在生產活動中會涉及到大量有毒有害、易燃易爆的原材料、中間產品及成品[1]，其中，甲醇使用量較為突出。同時，化工企業的生產裝置規模較大，某些生產過程還存在發生火災、爆炸、有毒有害物料泄露等突發性風險事故的可能性。本文將以化工類企業常用有機溶劑甲醇為例，提出合理的管控措施，為相關企業提供參考。

1 背景介紹

本文涉及的化工類企業位于某工業園區，是以煤為原料，采用水煤漿煤氣化技術生產合成氣，最終生產乙二醇。其生產過程中的低溫甲醇洗階段需使用大量甲醇，因此需要建設一座5 000 m3甲醇儲罐。

2 環境風險評價

2.1 風險調查

根據《建設項目環境風險評價技術導則》(HJ 169-2018)附錄B，本項目存在的主要危險性物質為甲醇。危險物質情況說明表見表1，甲醇危險特性見第139頁表2。

表1 危險物質情況說明表

2.2 環境敏感目標調查

環境敏感目標見第139頁表3。

2.3 風險潛勢確定

根據《建設項目環境風險評價技術導則》(HJ 169-2018)，風險潛勢及評價等級是通過危險物質及工藝系統危害性(P)和環境敏感程度(E)綜合確定。其中，危險物質及工藝系統危害性(P)應根據《建設項目環境風險評價技術導則》(HJ 169-2018)附錄C中危險物質數量與臨界量的比值(Q)和所屬行業及生產工藝特點(M)確定。環境敏感程度(E)應根據《建設項目環境風險評價技術導則》(HJ 169-2018)附錄D確定。

通過計算，本項目大氣環境風險潛勢為Ⅳ。具體劃分情況見第139頁表4。

2.4 評價等級及范圍確定

根據《建設項目環境風險評價技術導則》(HJ 169-2018)評價工作等級劃分要求，確定本項目環境風險評價等級為大氣環境一級，大氣環境風險評價范圍為距離項目邊界5 km，詳見第139頁表5。

2.5 風險識別

2.5.1 物質危險性識別

根據《建設項目環境風險評價技術導則》(HJ 169-2018)附錄B，本項目存在危險性物質為甲醇，危險性特性見第139頁表6。

表2 危險物質情況說明表[2]

表3 環境敏感目標特征表

表4 環境風險潛勢劃分

2.5.2 生產系統危險性識別

本項目中的生產過程泛指包括原輔材料運輸、物料貯存、生產使用、產品運輸等在內的各階段。本項目的主要環境風險類型為有毒有害物質泄漏風險。

表5 風險評價工作級別劃分

表6 危險物質危險特性一覽表

有毒有害物質泄漏產生的直接后果為泄漏物料通過蒸發擴散至外環境，泄漏的液體進入水體等，這些情況都可能造成較為嚴重的環境危害，甚至威脅到周圍居民的安全。

1) 物料輸送管路系統事故

物料輸送管道與設備相接的管線、法蘭、接頭、彎頭產生松動、脫落或管口焊縫開裂造成的泄漏；物料輸送系統各類閥門殼體、蓋孔泄漏、螺桿損壞造成的泄漏。

2) 貯存系統

主要包括貯存容器破裂造成的泄漏，各類接頭破裂產生的泄漏。罐體和罐區都是重點防范的主要區域。罐體發生泄漏的原因有如下幾個方面：

罐體較大泄漏：由于罐體銹蝕、地震或其他自然原因造成罐體變形泄漏，有可能造成對周圍環境的嚴重污染，危及當地人畜的健康和安全，甚至可能發生爆炸和火災，造成重大損失。當人為管理不當或疏忽時也可能造成上述后果。發生此類事故持續時間較短、源強較大。類比國內外其他生產廠家，該種事故發生的概率極小。

罐體較小泄漏：貯存過程造成的污染，主要為貯罐破損或裝罐過程產生的污染。在加強管理和定期檢查的情況下，貯罐破損事故可以基本消除，但裝罐過程泄漏現象不可避免。因此裝罐過程中的泄漏是主要的泄漏源，主要可能由于管理不當或罐體老化在管道接口處有較小泄漏，會對生產工人造成危害，甚至中毒。

罐區事故風險：生產過程中由于管理不善、設備失修、意外跳閘、儀表失靈、技術水平低等原因可能有個別處發生跑、冒、滴、漏現象，會對工人產生不利影響，可能引發中毒，也可能某死角聚集發生火災或爆炸。

2.5.3 重點風險源識別

根據《建設項目環境風險評價技術導則》(HJ 169-2018)附錄B中物質臨界量的規定，進行重點危險源劃定。詳見表7～表9。

表7 重點風險源分布情況表

表8 項目環境風險識別表

表9 重點危險源識別結果表

2.6 風險事故情形分析

本項目大氣環境風險事故情形為甲醇儲罐泄漏對周圍環境的影響。甲醇儲罐罐體及其引出管道或法蘭破損導致泄漏事故作為本項目最大可信事故。

2.7 大氣環境風險事故預測與評價

1) 預測模式

本項目粗甲醇儲罐容積為5 000 m3，泄漏孔徑為10 mm，致使甲醇泄漏至防火堤內，形成液池，并在液池內蒸發，理查德森數Ri=0.076(最不利氣象條件)、0.052(常見氣象條件)<1/6，為輕質氣體，采用輕質氣體模型AFTOX計算。

2) 預測范圍及計算點

預測范圍的設定采用自定義坐標，以本項目廠界中心為原點(0,0)，東西長5 400 m，南北長5 400 m，500 m范圍內步長為25 m，超過500 m范圍步長為50 m。特殊計算點包括廠界外5 km范圍內的11個大氣環境敏感目標。

3) 氣象參數

根據《建設項目環境風險評價技術導則》(HJ 169-2018)，一級評價需選取最不利氣象條件及事故發生地的最常見氣象條件分別進行后果預測。最不利氣象條件選取F穩定度，1.5 m/s風速，溫度25 ℃，相對濕度50%；山陰縣最常見氣象條件統計2016年氣象觀測資料得出出現頻率最高的穩定度為D，該穩定度下的平均風速為2.6 m/s，日最高平均氣溫為26.62 ℃，年平均濕度為49.42%，見表10。

表10 甲醇儲罐泄漏事故源項參數一覽表

4) 大氣毒性終點濃度值選取

根據《建設項目環境風險評價技術導則》(HJ 169-2018)附錄H，本項目涉及的危險物質大氣毒性終點濃度值見表11。

表11 危險物質大氣毒性終點濃度值

5) 甲醇儲罐泄漏預測與評價

1) 最不利氣象條件下甲醇泄漏情形

甲醇泄漏后，最不利氣象條件下，下風向不同距離處的最大濃度見第141頁表12，軸線最大濃度-距離曲線圖見第141頁圖1。

甲醇的預測濃度達到不同毒性終點濃度的最大影響范圍見第141頁表13和圖2。

表12 下風向不同距離處甲醇的最大濃度值情況表

圖1 甲醇軸線最大濃度-距離曲線圖表13 甲醇各閾值的廓線對應的最大影響范圍

閾值/mg·m-3X起點/mX終點/m最大半寬/m最大半寬對應X/m2 700.0010.0070.004.0030.009 400.0020.0030.000.0020.00

圖2 甲醇各閾值的廓線對應的最大影響范圍圖

甲醇泄漏后關心點預測濃度超過評價標準時對應的時刻和持續時間見表14。

表14 下風向關心點預測濃度最大值|時間

最不利氣象條件下，甲醇泄漏后擴散氣體距離下風向越遠，濃度越低。在20 m處，濃度最大為12 573.00 mg/m3，預測濃度到達閾值2 700 mg/m3的最遠距離為70 m，最大半寬寬度為4 m，預測濃度到達閾值9 400 mg/m3的最遠距離為30 m，最大半寬寬度為0 m。計算得到大氣傷害概率均為0。評價范圍內網格點最大濃度為2 166.103 mg/m3(出現在X=225，Y=150，出現時間為00:01:00)。

2) 最常見氣象條件下甲醇泄漏情形

甲醇泄漏后，最常見氣象條件下，下風向不同距離處的最大濃度見表15，軸線/質心最大濃度-距離曲線圖見第142頁圖3。

表15 下風向不同距離處甲醇的最大濃度值情況表

圖3 甲醇軸線最大濃度-距離曲線圖

甲醇的預測濃度達到不同毒性終點濃度的最大影響范圍見表16和圖4。

表16 甲醇各閾值的廓線對應的最大影響范圍

圖4 甲醇各閾值的廓線對應的最大影響范圍圖

甲醇泄漏后關心點預測濃度超過評價標準時對應的時刻和持續時間見表17。

表17 下風向關心點預測濃度最大值|時間

最常見氣象條件下，甲醇泄漏后擴散氣體距離下風向越遠，濃度越低。在10 m處，質量濃度最大為16 410.00 mg/m3，預測濃度到達閾值2 700 mg/m3的最遠距離為50 m，最大半寬寬度為8 m，預測濃度到達閾值9 400 mg/m3的最遠距離為20 m，最大半寬寬度為2 m。計算得大氣傷害概率均為0。評價范圍內網格點最大濃度為2 166.103 mg/m3(出現在X=225，Y=150，出現時間為00:01:00)。

3 大氣風險預防措施

1) 預防措施

通過最不利氣象條件和最常見氣象條件的預測，本項目預測質量濃度到達閾值2 700 mg/m3的最遠距離為70 m，預測質量濃度到達閾值9 400 mg/m3的最遠距離為30 m。因此，要設立至少100 m的安全距離，在該距離內不能存在任何居民。

2) 應急預案

在運營過程中，建設單位必須嚴格執行國家和地方的相應法律法規和本項目的風險防范措施，減小事故發生的概率；一旦發生事故，必須嚴格按照風險防范措施和應急預案的要求及時做出應對措施，將事故對周圍環境和人群的影響降到最低。建設單位應充分利用區域安全、環境保護等資源，根據項目建設和運行過程中的變化，不斷完善風險防范措施、應急預案和應急救援體系，確保其具有針對性和可操作性，以應對可能出現的環境風險。發生事故時，項目建設單位及當地行政部門要嚴格執行風險防范措施和應急預案中的要求；必要時，應按照風險防范區的防范、應急要求和應急預案的要求，對事故影響范圍內下風向一定范圍內的居民進行疏散和撤離，避免人員傷亡。

3) 后評價

本項目需按照《建設項目環境影響后評價管理辦法(試行)》(環境保護部令部令第37號)的要求開展環境影響后評價，評價內容應包括建設項目過程回顧、建設項目工程評價、評價區域環境變化評價、環境保護措施有效性評估、環境影響預測驗證、環境保護補救方案和改進措施、環境影響后評價結論等內容。

4 結論

本文將以化工類企業常用有機溶劑甲醇為例，從環境風險評價的角度出發，在最不利氣象條件和最常見氣象條件下，預測了甲醇儲罐發生泄漏時周圍大氣濃度的變化，其中最不利氣象條件下，達到閾值2 700 mg/m3的最遠距離為70 m，達到閾值9 400 mg/m3的最遠距離為30 m。并針對預測結果，從預防措施、應急預案和后評價等方面提出了建議。