石油醚貯存環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響技術(shù)探討

徐 峰

(安徽錦程安環(huán)科技發(fā)展有限公司，安徽 合肥 230041)

1 引言

當(dāng)前，很多重點(diǎn)行業(yè)及化學(xué)品企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)防范措施尚不完善，難以滿足實(shí)際需要，例如危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)罐的環(huán)境安全環(huán)保投入嚴(yán)重不足，潛在事故風(fēng)險(xiǎn)高。近年來(lái)，我國(guó)危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)罐泄漏事件頻發(fā)，暴露出企業(yè)不注意環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范，沒(méi)有發(fā)揮企業(yè)在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控的實(shí)施主體作用。

石油醚是重要的有機(jī)合成和化工行業(yè)的原料，目前在精細(xì)化工領(lǐng)域和醫(yī)用萃取有著廣泛應(yīng)用。石油醚儲(chǔ)存環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要包括：泄露、火災(zāi)、爆炸等事故風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定的危險(xiǎn)物質(zhì)分類原則，對(duì)原料及產(chǎn)品中的危險(xiǎn)物質(zhì)進(jìn)行分類確認(rèn)，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、源項(xiàng)分析、事故源強(qiáng)計(jì)算、風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。本文采用某廠區(qū)石油醚貯存實(shí)例進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響分析與預(yù)測(cè)。

2 物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

石油醚遇到火源、高熱即發(fā)生火災(zāi)、爆炸。主要風(fēng)險(xiǎn)因素有使用過(guò)程管理不善、設(shè)備安全附件不齊全或者未采取防腐、防靜電措施，與明火場(chǎng)所未保持一定的安全距離等均可能導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸。

根據(jù)危險(xiǎn)因子識(shí)別結(jié)果及《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨別》(GB18219-2009)中對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品貯存量的臨界值規(guī)定，石油醚生產(chǎn)場(chǎng)所臨界量為50 t，貯存場(chǎng)所為500 t；風(fēng)險(xiǎn)類型主要為火災(zāi)、爆炸、泄露。

3 源項(xiàng)分析

某企業(yè)廠區(qū)石油醚采用桶裝，貯存于倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，分類存放。石油醚桶可能因操作失誤和管理不到位等原因造成物料泄漏。故本項(xiàng)目最大可信事故為：石油醚泄漏后對(duì)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)影響。

石油醚爆炸起因主要是由于溫度和壓力急劇上升，發(fā)生分解而引起的。若石油醚受到火焰或輻射熱直接作用隨時(shí)都有火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)。

根據(jù)《定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中泄漏概率的確定方法探討》，確定本項(xiàng)目容器泄漏孔徑1 mm 的泄漏概率為5×10-4次/年，泄漏孔徑為10 mm的泄漏概率為1×10-5次/年，泄漏孔徑為50 mm的泄漏概率為5×10-6次/年。

4 事故源強(qiáng)計(jì)算

石油醚以液體形式常溫常壓下儲(chǔ)存在桶內(nèi)，每桶160 kg。假設(shè)1桶石油醚一次性泄露，揮發(fā)性有機(jī)物以非甲烷總烴計(jì)，含量約占99%，則非甲烷總烴泄露量為158.4 kg。裂口為50 mm×50 mm，0.0025 m2，同樣以液體泄漏速率計(jì)算公式計(jì)算，液體泄漏速率為0.46 kg/s。

石油醚常溫、常壓存儲(chǔ)，沸點(diǎn)高于環(huán)境溫度，不會(huì)發(fā)生熱量蒸發(fā)；石油醚泄漏后主要以質(zhì)量蒸發(fā)方式進(jìn)入大氣。

質(zhì)量蒸發(fā)速度QS按下式計(jì)算：

QS=a×p×M/(R×T0)×u(2-n)/(2+n)×r(4+n)/(2+n)

(1)

式(1)中：QS為質(zhì)量蒸發(fā)速度，kg/s；a,n為大氣穩(wěn)定度系數(shù)；p為液體表面蒸氣壓，Pa；R為氣體常數(shù)，J/mol·k；T0為環(huán)境溫度，k；u為風(fēng)速，m/s；r為液池等效半徑，m。

液池最大直徑取決于泄漏點(diǎn)附近的地域構(gòu)型、泄漏的連續(xù)性或瞬時(shí)性。有圍堰時(shí)，以圍堰最大等效半徑為液池半徑；無(wú)圍堰時(shí)，設(shè)定液體瞬間擴(kuò)散到最小厚度時(shí)，推算液池等效半徑。項(xiàng)目廠區(qū)貯存區(qū)面積732.64 m2，四周圍堰，則等效半徑為27 m。化學(xué)品泄漏后，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處理人員在切斷泄漏源的同時(shí)，使用應(yīng)急設(shè)施將泄漏出來(lái)的液體收集至臨時(shí)儲(chǔ)罐存儲(chǔ)設(shè)備。從化學(xué)品出現(xiàn)泄漏到基本回收完畢，整個(gè)應(yīng)急處理時(shí)間預(yù)計(jì)用時(shí)15 min。

液體蒸發(fā)量以事故應(yīng)急處理完畢所需時(shí)間15 min計(jì)。本項(xiàng)目石油醚泄漏事故導(dǎo)致的非甲烷總烴最大泄露為414 kg(表1)。

表1 石油醚泄漏事故排放源強(qiáng)

泄漏后進(jìn)入大氣環(huán)境的主要有毒有害風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)為揮發(fā)性有機(jī)物(以非甲烷總烴計(jì))，其空氣中短時(shí)間接觸容許濃度參照醋酸丁酯的容許濃度。

利用多煙團(tuán)模式計(jì)算小風(fēng)(1 m/s)和多年平均風(fēng)速(3.7 m/s)條件下，不同穩(wěn)定度條件下、下風(fēng)向不同距離處地面非甲烷總烴污染物濃度值和短時(shí)間接觸容許濃度范圍。項(xiàng)目泄漏量以一桶160 kg 計(jì)算，假設(shè)形成的液池液面厚度以1 mm 計(jì)算，則液池面積為186 m2。假設(shè)發(fā)生事故泄漏后15 min內(nèi)泄漏化學(xué)品得到控制并清理完畢，則不同氣象條件下非甲烷總烴濃度及距離預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 泄露影響程度預(yù)測(cè)結(jié)果

5 風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算

5.1 預(yù)測(cè)模式

采用爆炸與損害的直接估算等級(jí)法。

損害半徑計(jì)算公式：

RX=CS(NEe)1/3

(2)

式(2)中：CS為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；Ee為爆炸總能量；N為效率因子，一般取N=10%。

Ee計(jì)算公式如下：

Ee=VHc

(3)

式(3)中：V為參加反應(yīng)的可燃?xì)怏w體積，m3；Hc為可燃?xì)怏w的高燃燒熱，KJ/m3。

5.2 預(yù)測(cè)結(jié)果

項(xiàng)目廠區(qū)石油醚發(fā)生爆炸時(shí)損害級(jí)別嚴(yán)重的A、B級(jí)半徑約為20 m，主要是對(duì)當(dāng)班職工造成危害，其影響范圍在廠區(qū)內(nèi)，A能損害(1%死亡)的范圍人數(shù)約5人。

根據(jù)以上事故危害后果預(yù)測(cè)，以及廠區(qū)內(nèi)職工、發(fā)生事故的排放頻率，以造成1%死亡(或1%耳膜破裂)的事故危害程度，估算火災(zāi)事故最大可信風(fēng)險(xiǎn)值。

石油醚爆炸事故最大可信風(fēng)險(xiǎn)值為6.0×10-5，根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》提出的可容許社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，可容許社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)采用ALARP(As Low As Reasonable Practice)原則作為可接受原則。ALARP原則通過(guò)兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)分界線將風(fēng)險(xiǎn)劃分為3個(gè)區(qū)域，即：不可容許區(qū)、盡可能降低區(qū)(ALARP)和可容許區(qū)。

對(duì)照?qǐng)D1可容許社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)曲線，石油醚爆炸事故可信風(fēng)險(xiǎn)值則處于盡可能降低區(qū)，因此今后管理過(guò)程應(yīng)加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)防范措施，制定應(yīng)急預(yù)案，降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率。

6 石油醚風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境影響技術(shù)成果

(1)項(xiàng)目廠區(qū)最大可信事故為石油醚泄露、爆炸事故。

圖1 可容許社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)(F-N)曲線

(2)當(dāng)發(fā)生石油醚泄露時(shí)，含揮發(fā)性有機(jī)物稀釋劑泄漏后，小風(fēng)條件下，非甲烷總烴在環(huán)境空氣中濃度超出短時(shí)間接觸容許濃度限值范圍為9.6 m。在常年平均風(fēng)速條件下，項(xiàng)目周邊35.6 m范圍內(nèi)會(huì)受到影響，濃度超過(guò)短時(shí)間接觸容許最大濃度限值300 mg/m3，必須對(duì)下風(fēng)向35.6 m范圍內(nèi)的人群進(jìn)行疏散轉(zhuǎn)移。在事故實(shí)際發(fā)生時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合泄漏量、氣象條件等因素確定具體疏散距離。

(3)石油醚發(fā)生爆炸時(shí)，損害級(jí)別嚴(yán)重的A級(jí)半徑約為10 m，主要是對(duì)當(dāng)班職工造成危害，可得出爆炸事故風(fēng)險(xiǎn)值為6.0×10-5/a，爆炸事故可信風(fēng)險(xiǎn)值則處于可容許社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)曲線中盡可能降低區(qū)，因此今后在運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程應(yīng)加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)防范措施，制定應(yīng)急預(yù)案，降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率。

(4)建設(shè)單位應(yīng)制定本項(xiàng)目廠區(qū)風(fēng)險(xiǎn)事故應(yīng)急預(yù)案，并嚴(yán)格執(zhí)行，以降低風(fēng)險(xiǎn)影響程度和影響后果。

7 結(jié)語(yǔ)

環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響評(píng)價(jià)是分析和預(yù)測(cè)項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行期間可能發(fā)生的突發(fā)性事件或事故。風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)可能引起有毒有害或易燃易爆等物質(zhì)泄漏造成的人身安全與環(huán)境影響和損害程度。通過(guò)提出合理可行的防范、應(yīng)急與減緩措施，以使企業(yè)事故率、損失和環(huán)境影響達(dá)到最小水平。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響評(píng)價(jià)在建設(shè)項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)時(shí)具有十分重要的指導(dǎo)作用。