危險化學品重大危險源辨識中的疑難分析

高俊強，王 飛

（1.貴州東華工程股份有限公司，貴州貴陽 550002；2.黔南州值守應急救援指揮中心，貴州都勻 558012）

0 引言

國家現行標準《危險化學品重大危險源辨識》（GB 18218—2018）修改了重大危險源的分類和單元劃分標準；修改了危險化學品的分類方法，明確了危險化學品的臨界量依據國家標準《化學品分類和標簽規范》GB 30000系列劃分的危險類別來確定；新增危險化學品實際存在量（在線量）的確定方式；新增對混合物重大危險源辨識的要求[1]。但在實際執行過程中存在諸多疑難問題，本文以某企業N,N-二甲基甲酰胺（DMF）工程建設項目為實例，分析探討危險化學品重大危險源辨識過程中遇到的疑難問題，以便準確辨識重大危險源，加強管控，避免重特大事故的發生[2-3]。

1 某企業二甲基甲酰胺（DMF）工程項目介紹

某企業DMF項目以粗煤氣、甲醇、氨氣為原料生產N,N-二甲基甲酰胺。原料氣粗煤氣經過脫硫脫碳脫水等工藝提純獲得高純一氧化碳，甲醇與氨氣在高溫高壓及催化劑作用下進行胺化反應生成粗甲胺溶液，粗甲胺溶液通過多塔精餾得到一甲胺溶液、二甲胺溶液、三甲胺溶液，然后高一氧化碳與二甲胺溶液在甲酸鈉甲醇液催化作用下一步法合成N,N-二甲基甲酰胺[4]，最后經過六塔精餾得到合格的N,N-二甲基甲酰胺產品。其中甲醇在催化劑和氨氣作用下制備甲胺屬于重點監管的危險化工工藝——胺基化工藝的典型工藝[5]。本項目主要的生產設施有：一氧化碳提純裝置（敞開式廠房）、甲胺合成及DMF裝置含裝置罐組（敞開式廠房）、冷卻水站、辦公及控制樓、備品備件庫房、DMF罐區、甲類罐區、廢氣廢液處理設施等，平面布置示意圖如圖1所示。

圖1 DMF項目平面示意圖

粗煤氣的組成（質量分數）：CO:50%, H2:25%；變壓吸附壓力為：6.4 MPa，溫度15～40 ℃。

DMF罐組：兩個2200m3DMF儲罐，密度940 kg/m3, 設計充裝系數取值0.9。

甲類罐組：①兩個660 m3一甲胺液儲罐（質量分數40%，密度0.66 kg/m3，充裝系數0.9）；②一個660 m3二甲胺液儲罐（質量分數40%，密度0.68 kg/m3，充裝系數0.9）；③兩個660 m3三甲胺液儲罐（質量分數40%，密度0.66 kg/m3，充裝系數0.9）；④一個660 m3甲醇鈉甲醇液儲罐（1300 kg/m3，充裝系數0.9）

本項目涉及的危化品危險性類別[6-8]見表1。

表1 危險化學品的危險性類別

2 重大危險源辨識疑難分析

2.1 單元劃分

依據國家現行標準《危險化學品重大危險源辨識》第3.2條的規定：危險化學品重大危險源分為生產單元和儲存單元[1,9]。

生產單元應當按照各裝置或設施分別劃分獨立的生產單元來辨識，儲存單元應當按照儲存場所分別劃分獨立的儲存單元來辨識，不是僅僅只辨識生產單元和儲存單元兩個重大危險源。

《危險化學品重大危險源辨識》第3.5條的規定“當生產裝置及設施之間有切斷閥時，以切斷閥作為分隔界限劃分為獨立的生產單元”[1,3]，有人據此將一個生產車間、一棟廠房或聯合裝置內的各條生產線有切斷閥而劃分為獨立的生產單元是不妥當的，生產單元的確定首先要根據定義按照裝置或設施確定，切斷閥不能作為生產單元界限劃分的唯一條件，還要考慮這個生產單元具有相對獨立的功能分區。不應用切斷閥將裝置分割成幾個設備或區域進行辨識，切斷閥應當是不同裝置之間按照切斷閥來分隔單元，切斷閥應為具有遠程關斷功能的閥門。裝置內的裝置罐組，應與生產裝置一起來辨識。標準中的“裝置及設施”是指有防火間距要求和獨立功能的建構筑物或設施，單元劃分思想應基于一個單元發生事故時不影響相鄰單元為準則[3]，一個單元發生事故不會影響到其他單元發生重特大事故。

例如本項目中甲胺合成及DMF裝置含裝置罐組如果劃分為甲胺合成裝置、DMF裝置兩個生產單元和裝置罐組一個儲存單元是不恰當的，甲胺合成、DMF合成及裝置罐組布置在一個車間，沒有防火間距要求，發生事故時會相互影響，應當劃分為一個生產單元。特別注意，對于與生產裝置（廠房）布置在同一區域的危險化學品中間儲罐（罐組）原則上應與生產裝置（廠房）劃分為一個單元[9]。

《危險化學品重大危險源辨識》第3.6條的規定“儲罐區以罐區防火堤為界限劃分為獨立的儲存單元，倉庫以獨立庫房為界限劃分為獨立的儲存單位”[1,3]。如果罐區各個罐組均設置防火堤，則各個罐組均劃分為獨立的儲存單元。對于儲存在一個相對獨立區域的無火堤的多個危險化學品儲罐，應按一個儲存單元進行辨識。例如本項目罐區有兩個罐組均設置防火堤，應劃分為兩個獨立的儲存單元。獨立的倉庫內若有多個防火分區，整座倉庫應按一個獨立的儲存單元來辨識[3]。

本項目單元劃分見表2。

表2 單元劃分

2.2 臨界量取值

危險化學品臨界量的確定：在GB 18218—2018表1范圍的，按表1確定；未在表1范圍內的依據GB 30000系列劃分危險類別按GB 18218表2確定，需要注意以下問題：

(1)如果某種危險化學品依據《化學品分類和標簽規范》有多重危險性，應按其中臨界量最小的來計算[1]。

(2)混合物與其中主要組分的純物質屬于相同的危險類別，則混合物的臨界量取主要組分純物質的臨界量，在線量按混合物整體進行計算。例如本項目中90%的甲醇液與純甲醇的危險性類別相同，則90%甲醇液的臨界量取純甲醇的臨界量，存在量要以90%的甲醇液整體質量計算。

(3)危險化學品混合物與其中主要組分的純物質屬于不同的危險類別，則應依據《化學品分類和標簽規范》劃分的危險類別來確定混合物的臨界量。例如本項目中一甲胺與一甲胺溶液屬于不同的危險類別，一甲胺溶液應按易燃液體（類別1）來確定臨界量，但需注意，計算實際存在量時要以一甲胺溶液整體來考慮，不能僅計算混合物中的純物質的量。

(4)對于危險性類別為2和3的易燃液體，當操作溫度高于標準沸點時其臨界量為10 t。例如本項目中二甲基甲酰胺（類別3，沸點153℃）蒸餾時溫度（約190℃）高于二甲基甲酰胺標準狀態下的沸點，其臨界量應工況取值：操作溫度低于沸點時取5000 t，操作溫度高于沸點時取10 t，對于類別2和3的易燃液體的精餾操作單元要特別注意其臨界量。

(5)對于危險性類別為2和3的易燃液體，當涉及危險化工工藝、爆炸極限范圍附近操作或者操作壓力大于1.6 MPa等引發重特大安全事故的特殊條件時[1]，其臨界量應取50 t。例如本項目中甲胺合成涉及重點監管危險化工工藝，其合成塔內甲醇的臨界量應取50 t。DMF反應器操作壓力為2.0 MPa，反應器內的反應液（甲醇鈉甲醇溶液、DMF）臨界量應取50 t。

根據以上分析，本項目各危險化學品臨界值見表3、表4、表5、表6。

表3 生產單元1（一氧化碳提純裝置）重大危險源辨識

表4 生產單元2（甲胺合成及DMF裝置含裝置罐組）重大危險源辨識

表5 儲存單元1（DMF罐組）重大危險源辨識

2.3 實際存在量取值

危險化學品的實際存在量按設計的最大量確定[1]。需要注意以下問題：

（1）在計算混合物的實際存在量時應按混合物整體來考慮。例如本項目中40%一甲胺溶液的實際存計算時，應按溶液的質量計算， 而不是一甲胺溶液中純一甲胺的質量來計算。

（2）罐式集裝箱、槽車等可移動設備如果在廠內作為儲存設施參與生產使用，則這些設施應參與企業的重大危險源辨識，對于只是裝卸、運輸的槽車等考慮到其物料量已在廠區的儲存設施辨識中已考慮，則這些槽車中危險化學品不直接參與辨識計算。例如本項目中產品二甲基甲酰胺裝車槽車只裝卸、運輸量已計算在DMF罐組內，不再重復計算。

（3）備用罐（應急罐）的設計初衷就是轉移物料罐的，正常情況下設計儲量只是一個罐，設計物料總量是確定的，只是從一個儲罐轉移到了另一個儲罐，可按一個儲罐計算實際儲存量進行重大危險源辨識。

（4）介質的密度應按操作工況下的密度。例如本項目中一氧化碳提純裝置操作壓力為4 MPa，密度取操作密度而非標況值。

由于篇幅有限，本例各單元最大存儲量計算從略，重大危險源辨識結果見表3、表4、表5、表6。

2.4 廠區外人員暴露系數α和危險化學品校正系數β

危險化學品重大危險分級采用單元內各種危險化學品在線量與其臨界量比值，經校正系數修正后的比值之和作為分級指標[1]。

廠外暴露人員校正系數（α）取值依據GB 18218—2018表5。這里要注意，人口數量不包括重大危險源所屬企業廠界范圍內的工作人員，但包括該企業廠界外500 m范圍內本企業及其臨近企業職工宿舍樓里的人員。例如本項目廠區邊界范圍外500 m范圍內常住人口超過100個，依據表5校正系數α取2。

危險化學品在GB 18218—2018表5范圍內的，其危險化學品校正系數（β）按表3確定。例如本項目中液氨在表3內，校正系數β取2。

危險化學品未在GB 18218—2018表3范圍內的，其危險化學品校正系數（β）依據GB 30000系列劃分危險類別按表4確定。例如本項目甲醇（急性毒性，類別3，J3，β取2）、一甲胺溶液二甲胺溶液（易燃液體，類別1，W5.1，β取1.5）。

綜上：生產單元2（甲胺合成及DMF裝置含裝置罐組）重大危險源分級指標R=2×(2×20/10+2×30/500+1.5×1072/10+1×60/50+1×32/10+1×210/5000+1×30/10+1×60/5000）=355，依據GB 18218—2018表6構成一級重大危險源。儲存單元2（甲類罐組）重大危險源分級指標R=2×(1.5×784/10+1.5×403/10+1×784/5000+1×772/1000）=358，依據GB 18218—2018表6構成一級重大危險源。

3 結論

1）危險化學品重大危險源單元劃分思想應基于一個單元發生安全事故時不影響相鄰單元為準則，各單元之間應有明顯的防火間距和相對獨立的功能。

2）危險化學品混合物的臨界量應按混合物的危險類別取值，需要特別注意不同操作工況及涉及引發重大事故的特殊工藝條件危險化學品的臨界量。

3）危險化學品的實際存在量按設計的最大量確定，混合物實際存在量（在線量）應按混合物整體質量計算。