道化學火災、爆炸指數法在輕烴回收裝置產品儲罐區安全評價中的應用

唐詩 張杰 寧端 馬蠡 徐梅

摘要：采用道化學火災、爆炸危險指數法對三臺站30×104m3/d輕烴回收裝置產品儲罐區進行安全評價，得出其采用安全措施補償前后的火災、爆炸指數、和暴露面積、危害系數、危險等級及實際最大可能財產損失等指數，評價結果表明該裝置采用的安全預防措施可有效降低產品儲罐區的風險程度，為儲罐區的事故風險預防和管理提供了科學依據。

關鍵詞：安全評價;道化學火災;爆炸危險指數法;輕烴回收裝置;產品儲罐區

引言

輕烴產品存在閃點低，沸點低，組分較輕，易揮發，且易燃易爆等性質。輕烴產品儲罐區作為輕烴回收裝置儲存輕烴的主要區域，通常構成重大危險源，一旦發生事故，將會造成極其嚴重的后果，因此對輕烴產品儲罐區進行科學、客觀的風險評價是輕烴回收裝置安全管理的重要工作內容。

由于火災、爆炸是輕烴回收裝置產品儲罐區主要的風險因素，針對此風險因素的評價，石油化工行業較常用的是道化學火災、爆炸危險指數評價法[1]。本文根據道化學火災、爆炸危險指數評價法，結合川中油氣礦輕烴廠三臺30×104m3/d輕烴回收裝置的生產實際，對該裝置產品儲罐區進行風險評價，量化其潛在的危險性及發生事故可造成的預期損失，從而確定減輕事故嚴重性及損失的有效途徑，為事故的預防和控制提供科學依據。

1裝置簡介

三臺輕烴回收裝置于2002年8月22日投產，裝置設計處理能力為30×104m3/d（101.325kPa，20℃，下同）。裝置采用國內成熟的透平膨脹機膨脹制冷工藝，原料氣獲得冷量后經兩級填料塔分離得液化石油氣和穩定輕烴產品。輕烴回收裝置生產的輕烴產品進入產品儲罐區儲存，產品儲罐區設置了三臺液化石油氣儲罐，容積均為50 m3，以及兩臺穩定輕烴儲罐，容積分別為30 m3及20 m3，五臺儲罐均為臥式圓筒形儲罐，單排布置。

2 道化學火災、爆炸危險指數法評價程序

道化學火災、爆炸危險指數法是是化工領域最早應用于實際的安全評價方法，目前已發展到第7版，主要用于對工藝裝置及所含物料的潛在火災、爆炸及反應性危險進行客觀的定量分析[2-3]。評價過程是依據以往事故的統計資料、物質的潛在能量及現行安全預防措施的狀況進行逐步推算，通過工藝單元危險物質的辨識、決定物質的選取和危險系數的計算來確定初始的火災爆炸危險指數等級，然后針對生產或工藝過程中所采取的各種安全裝置與措施，計算安全措施補償系數，進行危險分析，得出安全補償后的實際危險等級并用于指導生產[4-6]。道化學火災、爆炸危險指數評價法計算程序如圖2-1所示[1]。

3 道化學火災、爆炸危險指數法評價過程

3.1 確定物質系數（MF）

物質系數（MF）是表述物質在燃燒或其他化學反應引起的火災、爆炸時釋放能量大小的內在特性，是一個最基礎的數值。它是根據美國消防協會（NFPA）規定的物質可燃性NF和化學活潑性NR求得的[7]。物質系數MF代表在正常環境和壓力下物質的危險性。由于液化石油氣主要有C3及C4組成，穩定輕烴主要由C5+組成，根據道化學火災、爆炸危險指數評價法（第七版）的附錄A，液化石油氣的物質系數與穩定輕烴的MF分別取21及16。

3.2 確定工藝單元危險系數（F3）

工藝單元危險系數F3是一般工藝危險系數（F1）和特殊工藝危險系數（F2）的乘積，即F3= F1×F2。F3值范圍為1～8，若F3>8，則按8計[8]。

（1）一般工藝危險系數（F1）

一般工藝危險系數是確定事故損害大小的主要因素，共有 6 項，包括放熱化學反應、吸熱反應、物料處理與輸送、密閉或室內工藝單元、通道、排放和泄漏控制。一般工藝危險系數的基本系數為1.00，無危險時系數為0.00，一般工藝危險系數=基本系數+所取各選項一般危險系數之和[9]。根據三臺輕烴回收裝置產品儲罐區的實際工藝情況并代入系數，一般工藝危險系數取值為2.35。

（2）特殊工藝危險系數（F2）

特殊工藝危險系數F2是影響事故發生概率的主要因素，特定的工藝條件是導致火災、爆炸事故的主要原因。特殊工藝危險包括12個取值項（毒性物質、負壓操作等）。特殊工藝危險系數的基本系數為1.00，無危險時系數為0.00，特殊工藝危險系數=基本系數+所取各選項一般危險系數之和[10-11]。根據三臺輕烴回收裝置產品儲罐區的實際工藝情況并代入系數，一般工藝危險系數取值為2.26。

綜上所述，穩定輕烴儲罐的危險系數值F3=F1×F2=2.35×2.26=5.31，液化石油氣儲罐的危險系數值F3=F1×F2=2.35×2.73=6.42。

3.3 確定火災、爆炸危險指數（F&EI）

火災、爆炸危險指數（F&EI）是被用來估計生產事故可能造成的破壞損失[12]。其計算方法如下：

火災爆炸指數（F&EI）=危險系數（F3）×物質系數（MF） ? （3-1）

根據式（3-1）計算可得液化石油氣儲罐的火災、爆炸危險指數（F&EI）為134.73，穩定輕烴儲罐的火災、爆炸危險指數（F&EI）為84.97。根據F&EI值及危險等級表可以得出液化石油氣儲罐危險等級很大，穩定輕烴儲罐危險等級較輕。

3.4 確定危害系數

單元危害系數代表了所評價單元中物料泄漏或反應能量釋放而引起的火災、爆炸事故的綜合效應，由物質系數MF和單元危險系數F3根據圖2確定的。

由圖2可以得出，穩定輕烴儲罐的單元危害系數為0.62，液化石油氣儲罐的單元危害系數為0.78。

3.5 確定暴露半徑及暴露面積

計算得出穩定輕烴儲罐暴露半徑為21.75 m，暴露面積為1485.42 m2，液化石油氣儲罐暴露半徑為34.49 m，暴露面積為3735.31 m2。

3.6 確定基本可能最大財產損失（Base MPPD）

3.7 確定安全補償系數C

采取一定的安全措施可以降低事故發生的風險和危害，即可對火災、爆炸指數做一定的補償，安全措施可以分為工藝控制、物質隔離、防火措施三類，其補償系數分別為C1，C2，C3，沒有采取的安全措施，系數記為1，更加裝置實際情況得出安全補償系數C1為0.82，C2為0.96，C3為0.74，安全補償措施C= C1×C2×C3=0.58。

3.8 產品儲罐區危險分析匯總

由表1分析可知，液化石油氣儲罐的火災、爆炸危險指數高于穩定輕烴儲罐，且在采取安全措施補償前，液化石油氣儲罐的火災、爆炸危險指數處在很大級危害等級，穩定輕烴儲罐火災、爆炸危險指數處在較輕級危害等級，通過工藝控制、物質隔離和防火措施三方面進行補償后，其原有的危險性大大降低，液化石油氣儲罐與穩定輕烴儲罐的火災、爆炸危險等級降分別降低至較輕與最輕的級別，暴露半徑也有所降低，且實際最大可能財產損失低于基本最大可能財產損失。

4 結論與建議

通過采用道化學火災、爆炸危險指數法對三臺30×104m3/d輕烴回收裝置的產品儲罐區進行定量的風險評價可以得出，該裝置的各項安全防護措施能有效保障裝置的安全生產。為了進一步完善產品儲罐區的事故風險預防和管理，評價過程中發現該裝置的安全措施存在一些薄弱環節，需進一步加強。

（1）道化學評價法關于人為因素考慮不夠充分，為降低因人為誤操作造成事故的風險，應進一步完善操作規程與安全管理制度，并落實崗位責任制;

（2）增強員工的風險意識，并對員工進行消防知識培訓，定期開展消防演練;

（3）在道化學法評價分析結果的基礎上，全面掌握儲罐區火災、爆炸事故可能造成的后果，科學制定相應的應急方案，提高員工應急處置能力，最大程度上降低事故造成的損失;

（4）由于該裝置運行時間較長，應加強產品儲罐區設備的維護保養，并定期進行設備檢測，降低設備失效的風險;

（5）產品儲罐區的物質隔離系統應進一步完善，當儲罐發生物料泄漏時，能盡快進行物質隔離，從而降低泄漏帶來的損失與危害。

參考文獻

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