石油醚貯存環境風險影響技術探討

徐 峰

(安徽錦程安環科技發展有限公司，安徽 合肥 230041)

1 引言

當前，很多重點行業及化學品企業風險防范措施尚不完善，難以滿足實際需要，例如危險化學品儲罐的環境安全環保投入嚴重不足，潛在事故風險高。近年來，我國危險化學品儲罐泄漏事件頻發，暴露出企業不注意環境風險防范，沒有發揮企業在環境風險防控的實施主體作用。

石油醚是重要的有機合成和化工行業的原料，目前在精細化工領域和醫用萃取有著廣泛應用。石油醚儲存環境風險主要包括：泄露、火災、爆炸等事故風險。根據《建設項目環境風險評價技術導則》中規定的危險物質分類原則，對原料及產品中的危險物質進行分類確認，并進行風險識別、源項分析、事故源強計算、風險計算和環境風險評價。本文采用某廠區石油醚貯存實例進行環境風險影響分析與預測。

2 物質風險識別

石油醚遇到火源、高熱即發生火災、爆炸。主要風險因素有使用過程管理不善、設備安全附件不齊全或者未采取防腐、防靜電措施，與明火場所未保持一定的安全距離等均可能導致火災、爆炸。

根據危險因子識別結果及《危險化學品重大危險源辨別》(GB18219-2009)中對危險化學品貯存量的臨界值規定，石油醚生產場所臨界量為50 t，貯存場所為500 t；風險類型主要為火災、爆炸、泄露。

3 源項分析

某企業廠區石油醚采用桶裝，貯存于倉庫內，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。故本項目最大可信事故為：石油醚泄漏后對環境的風險影響。

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

根據《定量風險評價中泄漏概率的確定方法探討》，確定本項目容器泄漏孔徑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 事故源強計算

石油醚以液體形式常溫常壓下儲存在桶內，每桶160 kg。假設1桶石油醚一次性泄露，揮發性有機物以非甲烷總烴計，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算公式計算，液體泄漏速率為0.46 kg/s。

石油醚常溫、常壓存儲，沸點高于環境溫度，不會發生熱量蒸發；石油醚泄漏后主要以質量蒸發方式進入大氣。

質量蒸發速度QS按下式計算：

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

(1)

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

液池最大直徑取決于泄漏點附近的地域構型、泄漏的連續性或瞬時性。有圍堰時，以圍堰最大等效半徑為液池半徑；無圍堰時，設定液體瞬間擴散到最小厚度時，推算液池等效半徑。項目廠區貯存區面積732.64 m2，四周圍堰，則等效半徑為27 m。化學品泄漏后，現場應急處理人員在切斷泄漏源的同時，使用應急設施將泄漏出來的液體收集至臨時儲罐存儲設備。從化學品出現泄漏到基本回收完畢，整個應急處理時間預計用時15 min。

液體蒸發量以事故應急處理完畢所需時間15 min計。本項目石油醚泄漏事故導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

泄漏后進入大氣環境的主要有毒有害風險物質為揮發性有機物(以非甲烷總烴計)，其空氣中短時間接觸容許濃度參照醋酸丁酯的容許濃度。

利用多煙團模式計算小風(1 m/s)和多年平均風速(3.7 m/s)條件下，不同穩定度條件下、下風向不同距離處地面非甲烷總烴污染物濃度值和短時間接觸容許濃度范圍。項目泄漏量以一桶160 kg 計算，假設形成的液池液面厚度以1 mm 計算，則液池面積為186 m2。假設發生事故泄漏后15 min內泄漏化學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測結果見表2。

表2 泄露影響程度預測結果

5 風險計算

5.1 預測模式

采用爆炸與損害的直接估算等級法。

損害半徑計算公式：

RX=CS(NEe)1/3

(2)

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

Ee計算公式如下：

Ee=VHc

(3)

式(3)中：V為參加反應的可燃氣體體積，m3；Hc為可燃氣體的高燃燒熱，KJ/m3。

5.2 預測結果

項目廠區石油醚發生爆炸時損害級別嚴重的A、B級半徑約為20 m，主要是對當班職工造成危害，其影響范圍在廠區內，A能損害(1%死亡)的范圍人數約5人。

根據以上事故危害后果預測，以及廠區內職工、發生事故的排放頻率，以造成1%死亡(或1%耳膜破裂)的事故危害程度，估算火災事故最大可信風險值。

石油醚爆炸事故最大可信風險值為6.0×10-5，根據《危險化學品重大危險源監督管理暫行規定》提出的可容許社會風險標準，可容許社會風險標準采用ALARP(As Low As Reasonable Practice)原則作為可接受原則。ALARP原則通過兩個風險分界線將風險劃分為3個區域，即：不可容許區、盡可能降低區(ALARP)和可容許區。

對照圖1可容許社會風險標準曲線，石油醚爆炸事故可信風險值則處于盡可能降低區，因此今后管理過程應加強風險防范措施，制定應急預案，降低風險發生概率。

6 石油醚風險環境影響技術成果

(1)項目廠區最大可信事故為石油醚泄露、爆炸事故。

圖1 可容許社會風險標準(F-N)曲線

(2)當發生石油醚泄露時，含揮發性有機物稀釋劑泄漏后，小風條件下，非甲烷總烴在環境空氣中濃度超出短時間接觸容許濃度限值范圍為9.6 m。在常年平均風速條件下，項目周邊35.6 m范圍內會受到影響，濃度超過短時間接觸容許最大濃度限值300 mg/m3，必須對下風向35.6 m范圍內的人群進行疏散轉移。在事故實際發生時，應當結合泄漏量、氣象條件等因素確定具體疏散距離。

(3)石油醚發生爆炸時，損害級別嚴重的A級半徑約為10 m，主要是對當班職工造成危害，可得出爆炸事故風險值為6.0×10-5/a，爆炸事故可信風險值則處于可容許社會風險標準曲線中盡可能降低區，因此今后在運營管理過程應加強風險防范措施，制定應急預案，降低風險發生概率。

(4)建設單位應制定本項目廠區風險事故應急預案，并嚴格執行，以降低風險影響程度和影響后果。

7 結語

環境風險影響評價是分析和預測項目建設和運行期間可能發生的突發性事件或事故。風險發生時可能引起有毒有害或易燃易爆等物質泄漏造成的人身安全與環境影響和損害程度。通過提出合理可行的防范、應急與減緩措施，以使企業事故率、損失和環境影響達到最小水平。環境風險影響評價在建設項目實際建設時具有十分重要的指導作用。