某企業丙烯腈儲罐事故大氣環境風險評價研究

摘 要：通過對某企業丙烯腈儲罐事故大氣環境風險的評價研究，探討丙烯腈儲罐在發生泄漏、火災等事故時，對環境的影響范圍及影響程度，并提出相應的環境風險防范措施。分析了丙烯腈儲罐事故的可能原因及其對大環境的影響，利用大氣環境風險評估模型對事故情景下的大氣污染物擴散進行了分析。結果表明：丙烯腈儲罐事故對大氣環境具有顯著風險，尤其是在不利氣象條件下，其影響范圍和程度較大。基于評估結果，提出了針對性的大氣環境風險防范措施。

關鍵詞：丙烯腈儲罐；大氣環境風險評價；環境風險防范；事故情景模擬

中圖分類號：X783 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）12–0-03

作為一種重要的有機化工原材料，丙烯腈廣泛應用于合成纖維、合成橡膠、合成樹脂等產品的生產。而丙烯腈儲罐作為存儲丙烯腈的重要設施，其安全性直接關系到化工企業的生產安全和環境保護。然而，由于丙烯腈具有劇毒、易燃、易爆等危險特性，儲罐在長期使用過程中可能因各種因素導致事故發生。國內外已發生多起丙烯腈儲罐事故，例如，2005年江蘇省江都區丁伙鎮化工廠丙烯腈儲罐爆炸事故、2015年某大型化工廠丙烯腈儲罐泄漏事故等。這些事故均造成了不同程度的財產損失和環境破壞。因此，對丙烯腈儲罐事故大氣環境風險進行科學評價并提出有效的防范措施，具有重要的現實意義。

1 研究對象與事故情景

1.1 研究對象

研究對象主要為某企業丙烯腈儲罐項目中的大氣環境風險評價。該項目包括新建的5 000 m3丙烯腈儲罐和相關的輸送管道[1]。該儲罐位于公司原料罐區的預留空地，其中，丙烯腈作為主要存儲物質，具有劇毒、易燃、易爆的特性，其安全存儲和運輸對整個項目的環境風險至關重要。

1.2 事故情景

為了全面評估丙烯腈儲罐及輸送管道項目的大氣環境風險，設定了2種典型的事故情景。

第一，泄漏事故情景。丙烯腈儲罐因設備老化、操作失誤、自然災害（如地震、洪水）或外部因素（如撞擊、腐蝕）導致泄漏。泄漏量根據儲罐容量和潛在泄漏點的大小進行估算，設定為儲罐容量的一定百分比，例如1%即為50 m3對5 000 m3儲罐。泄漏事故可能導致丙烯腈迅速揮發至大氣，形成有毒氣體云團，對周邊環境和人員構成威脅[2]。

第二，火災爆炸事故情景。丙烯腈泄漏后，若遇到火源或高溫環境，可能引發火災甚至爆炸。火災爆炸事故將產生大量熱輻射、火焰和有毒煙霧，對周邊大氣環境造成嚴重污染，并威脅人員安全和建筑物完整性。

2 大氣環境風險評估模型與參數設置

2.1 大氣環境風險評估模型

采用AERMOD模型評估大氣環境風險。AERMOD

模型是一種廣泛使用的穩態、多源、多污染物擴散模型，用于評估工業排放源對大氣環境的影響。該模型考慮風速、風向、大氣穩定度、地形、排放源高度和強度等因素，能夠較為準確地預測污染物的擴散范圍和濃度分布。

2.2 參數設置

為了科學、合理地設置大氣環境風險評估模型的參數，綜合考慮了項目的特性、歷史數據、模型敏感性分析及現場勘查結果。表1詳細列出了參數及其設定值或范圍。從泄漏量到地形，每個參數都經過仔細考慮和計算，確保其能夠真實反映項目的實際情況和潛在風險。

在參數設置中，泄漏量是根據儲罐的容量進行設定的，5 000 m3儲罐的泄漏量設為50 m3，這是一個相對較大的假設泄漏量，用于評估極端情況下的環境影響。泄漏速率則基于儲罐壓力、泄漏孔徑、丙烯腈的流體性質進行計算。泄漏持續時間假設為30 min，這是基于歷史事故數據和模型假設的一個合理時間范圍。

風速和風向參數考慮了某企業地區的歷史氣象數據，并考慮了模型敏感性分析的結果，以確保模擬結果的準確性。大氣穩定度采用Pasquill-Gifford分類法評估大氣污染物的擴散。排放源高度直接根據儲罐的設計高度確定。排放強度則基于泄漏量和泄漏速率進行計算。地形考慮了現場勘查和地形圖的結果，以反映項目所在地的實際地理特征。受體位置則考慮了周邊敏感點和網格點，以評估污染物對環境和人體的潛在影響。這些參數的設置是大氣環境風險評估模型的基礎，確保模擬結果的準確性和可靠性。

3 事故情景模擬與結果分析

在某企業丙烯腈儲罐項目的環境風險評估中，事故情景模擬是關鍵環節之一。通過模擬不同的事故情景，評估事故對周邊環境和人員的影響程度，從而制定更有效的應急措施和風險管理策略。

3.1 泄漏事故情景模擬

在泄漏事故情景下，主要關注丙烯腈的擴散情況。丙烯腈是一種有毒化學物質，對人體和環境會造成一定危害。因此，在模擬過程中，采用AERMOD模型模擬丙烯腈的擴散情況。

模擬結果顯示：在不利氣象條件下（如風速較低、大氣穩定度較高），丙烯腈的擴散范圍較大。具體而言，當風速低于3 m/s、大氣穩定度為F類時，丙烯腈可能擴散至周邊數千米范圍，丙烯腈的濃度分布呈現明顯的梯度變化，距離泄漏點越近，濃度越高；隨著距離的增加，濃度逐漸降低[3]。在最不利氣象條件下（如風速極低、大氣穩定度極高），丙烯腈儲罐泄漏事故可能導致周邊環境中丙烯腈的濃度超過毒性終點濃度-2限值。毒性終點濃度-2是指在該濃度下，化學物質對人體健康產生的危害程度較為嚴重，可能導致不可逆轉的損害或死亡。一旦丙烯腈的濃度超過該限值，將對周邊人員和環境構成嚴重威脅。

3.2 火災爆炸事故情景模擬

在火災爆炸事故情景下，主要關注火災產生的熱輻射、有毒煙霧及可能引發的連鎖反應。模擬結果顯示：一旦發生火災爆炸事故，火災產生的熱輻射將迅速擴散至周邊區域。熱輻射的強度與火災的規模、持續時間及氣象條件等因素有關。在極端情況下，熱輻射可能威脅周邊人員和建筑物的安全。火災還將產生大量有毒煙霧，這些煙霧含有大量的有害物質，如丙烯腈、一氧化碳等。這些有害物質將嚴重影響周邊大氣環境，對人員健康造成潛在威脅。

此外，丙烯腈儲罐和輸送管道之間存在相互連接的關系，一旦某個儲罐發生火災爆炸事故，可能引發其他儲罐或設施的損壞和泄漏。這將進一步加劇事故的危害程度，擴大事故的影響范圍。

3.3 結果分析

通過分析泄漏事故和火災爆炸事故情景的模擬結果，得出以下結論：丙烯腈儲罐泄漏事故可能導致丙烯腈在周邊環境快速擴散，超過毒性終點濃度-2限值；而火災爆炸事故將產生大量熱輻射和有毒煙霧，可能引發連鎖反應，對周邊環境和人員構成嚴重威脅，加劇事故危害程度。

某企業丙烯腈儲罐項目的環境風險評估結果表明，泄漏事故和火災爆炸事故對周邊環境和人員構成嚴重威脅。為了減輕事故影響，需要采取有效的應急措施和加強儲罐的安全管理和監測。

4 大氣環境風險防范措施

4.1 儲罐區大氣環境風險防范

4.1.1 加強對儲罐的密封性管理

儲罐的密封性是防范泄漏的第一道防線。必須定期檢查和維護儲罐的法蘭、墊片、閥門等密封件，確保其處于良好的工作狀態，無任何破損或老化現象。同時，應用高質量的密封材料和技術，以提高儲罐的整體密封性能。包括但不限于采用先進的密封墊片、密封膠及專業的密封技術，確保儲罐在各種工況下都能保持密封狀態。

4.1.2 優化儲罐區布局與通風

儲罐區的布局應科學、合理，避免儲罐過于密集，以縮小在事故發生時泄漏物質的擴散范圍。同時，應確保儲罐區具備良好的通風條件，通過自然通風或機械通風的方式，有效降低泄漏物質在大氣中的濃度。為了實現這一目標，可以在儲罐區設置合理的風向標和風向扇，引導氣流方向，使泄漏物質能夠迅速稀釋并擴散至安全區域，減少對周邊環境的污染。

4.1.3 實時監測與預警系統

在儲罐區安裝先進的監測設備，如可燃有毒氣體檢測器，實時監測大氣中丙烯腈等危險物質的濃度。這些監測設備應具備高精度和高靈敏度，能夠及時發現并報告任何異常情況。一旦監測濃度超標或異常情況，應立即啟動預警系統，發出警報并通知相關人員采取相應措施。同時，這些監測設備還應與中央控制室建立聯網系統，實現遠程監控和數據分析，以便及時掌握儲罐區的環境狀況，加快應急響應的速度和提高其準確性。

4.2 輸送管道大氣環境風險防范

4.2.1 加強管道維護與檢查

定期對管道進行全面的檢查，包括管道的完整性、連接處的密封性、防腐層的完好程度等。在檢查過程中，要尤為注意易受腐蝕、易磨損的部位，以及管道的連接處和彎頭等薄弱環節。一旦發現任何潛在的安全隱患，如裂紋、腐蝕、泄漏等，應立即進行修復或更換，確保管道穩定運行。

4.2.2 優化管道設計與選材

在管道設計時，應充分考慮其承受的壓力、溫度、介質特性等因素，選擇適合的管材和連接方式。針對丙烯腈等具有腐蝕性、易燃易爆的危險物質，應選擇耐腐蝕、耐高溫、抗壓強度高的管材，如不銹鋼、合金鋼等。還可以在管道上設置緊急切斷閥等安全裝置，這些裝置能夠在事故發生時迅速切斷物料供應，防止泄漏物質進一步擴散。

4.3 應急響應與事故處置

4.3.1 制定詳細應急預案

應急預案需清晰界定應急響應的每步流程，明確各環節的責任人，確保在緊急情況下能夠迅速、準確地采取行動。同時，預案還應涵蓋應急物資的儲備與調配方案，以及人員疏散和撤離的明確路線，以保障人員安全為首要任務。定期組織應急演練和培訓也是增強員工應急處理能力和安全意識的有效途徑，確保在真正的事故面前，員工能夠冷靜應對，有效執行預案。

4.3.2 構建應急響應體系

建立由企業領導、安全管理人員、專業技術人員等多方參與的應急響應團隊。該團隊負責在事故發生時，立即啟動應急預案，并統籌指揮整個應急處置工作。為了提高應急響應的效率，團隊還需與當地環保、消防等部門保持緊密的溝通與合作，確保在事故發生時能夠迅速獲得專業的支持和援助。

4.3.3 強化事故后監測與評估

一旦發生泄漏，應立即啟動環境污染應急預案，并對事故現場進行全面的應急監測。監測工作應涵蓋污染物質的成分、濃度及擴散范圍等，為后續的應急處置提供科學依據。同時，全面評估事故影響，包括對人體健康、大氣環境及地表水環境等可能造成的潛在影響。根據監測和評估的結果，制定更為精準、有效的污染治理和生態修復方案，最大限度地減輕事故對環境和社會的負面影響。

4.4 持續改進與技術創新

4.4.1 加強技術研發與創新

在儲罐和輸送管道的安全管理中，應加強技術研發與創新，提升安全水平、降低大氣環境風險。企業應鼓勵和支持技術研發，不斷探索新型密封材料、優化管道設計算法，以及提高檢測設備的靈敏度和準確性。這些創新技術不僅能增強儲罐及管道的密封性和耐用性，還能更精準地實時監測環境風險，從而大幅提高安全管理水平。

4.4.2 引入智能化管理系統

引入智能化管理系統，運用物聯網、大數據等先進技術，實現儲罐及管道的遠程監控、預警和數據分析，可以極大地提高管理效率，減少人為錯誤，確保安全措施的及時響應和精準執行。

4.5 法律法規與標準遵循

在追求技術創新的同時，企業必須嚴格遵守國家和地方關于儲罐及輸送管道安全管理的法律法規和標準規范，明確企業安全運營的框架。企業應定期組織法律法規培訓，使員工充分了解并遵循相關要求，確保所有安全措施均符合法律法規的嚴格標準。

5 結束語

通過對某企業丙烯腈儲罐項目的大氣環境風險進行評價研究，得出了具有指導意義的結論和建議。通過加強儲罐及輸送管道安全管理、優化儲罐及輸送管道設計、提高應急響應能力和強化環境監管和監測等措施的實施，可以有效降低丙烯腈儲罐項目的大氣環境風險。未來，企業應繼續加強安全管理，不斷完善應急預案和措施，確保項目的長期安全運行。

參考文獻

[1] 曹子杰，馬占龍，韓一，等.關于丙烯腈儲罐呼吸閥尾氣、安全閥緊急泄放處理方案的探討[J].化工安全與環境， 2023，36（4）：53-56.

[2] 張光生，楊日麗，劉偉杰.基于PHAST的危險化學品壓力儲罐泄漏模擬分析[J].化工管理，2020（16）：139-143.

[3] 郭文廣.大孤山化工園區環境風險評價與應急對策研究[D].大連：大連理工大學，2015.

收稿日期：2024-09-27

作者簡介：游宇濤（1987—），男，江西豐城人，工程師，研究方向為大氣環境風險評價。