安全評(píng)價(jià)方法在撲熱息痛生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用

邰曉曦 孫 婧

（1. 廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院，廣州 510520；2. 華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣州 510641）

1 前言

撲熱息痛是重要的非甾體解熱鎮(zhèn)痛藥，經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展，現(xiàn)已成為全世界應(yīng)用最為廣泛的藥物之一，也是我國(guó)醫(yī)藥原料藥產(chǎn)量最大的品種之一。經(jīng)過(guò)幾十年的生產(chǎn)實(shí)踐，撲熱息痛的生產(chǎn)已經(jīng)形成了一套較為成熟的工藝路線，即傳統(tǒng)二步生產(chǎn)法，以對(duì)硝基氯苯為原料，經(jīng)水解、酸化、還原制得對(duì)氨基酚，再經(jīng)?；玫綄?duì)乙酰氨基酚。該法在生產(chǎn)過(guò)程中使用了乙酸、乙酸酐、4-氨基苯酚等危險(xiǎn)化學(xué)品，存在火災(zāi)、爆炸、中毒、化學(xué)灼傷等危險(xiǎn)、有害因素，有一定的危險(xiǎn)性，需要應(yīng)用安全評(píng)價(jià)方法對(duì)撲熱息痛生產(chǎn)中存在的危險(xiǎn)、有害因素進(jìn)行辨識(shí)與分析，判斷發(fā)生事故和職業(yè)危害的可能性及其嚴(yán)重程度，為制定防范措施和管理決策提供科學(xué)依據(jù)。本文以某化學(xué)制藥企業(yè)的對(duì)氨基苯酚酰化制備撲熱息痛生產(chǎn)工藝為例，分別采用作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法、ICI蒙德火災(zāi)、爆炸、毒性指數(shù)法和重大事故后果模擬法對(duì)撲熱息痛的生產(chǎn)工藝過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析事故可能的影響程度與后果，從而尋求最少的損失和最優(yōu)的安全投資效益，為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供理論支持和指導(dǎo)。

2 評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用

2.1 作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法（LEC）

作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法是將作業(yè)條件的危險(xiǎn)性作應(yīng)變量（D），以事故或危險(xiǎn)事件發(fā)生的可能性（L）、暴露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻率（E）和危險(xiǎn)嚴(yán)重程度（C）為自變量，確定它們之間的函數(shù)式D=L×E×C，采取對(duì)所評(píng)價(jià)的對(duì)象根據(jù)情況進(jìn)行“打分”的辦法，然后根據(jù)公式計(jì)算出其危險(xiǎn)性分?jǐn)?shù)值，確定其危險(xiǎn)程度的一種評(píng)價(jià)方法[1,2]。根據(jù)撲熱息痛的生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)作業(yè)單元的條件危險(xiǎn)性分析取值如表1所示。

表1 撲熱息痛生產(chǎn)作業(yè)條件危險(xiǎn)性分析取值評(píng)價(jià)表

2.2 火災(zāi)、爆炸、毒性危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)（ICI蒙德法）

英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司（ICI）蒙德法是在道化學(xué)公司評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它提出了包括物質(zhì)毒性在內(nèi)的“火災(zāi)、爆炸、毒性指標(biāo)”的初步計(jì)算，再進(jìn)行安全對(duì)策措施加以補(bǔ)償?shù)玫皆u(píng)價(jià)結(jié)果，被公認(rèn)為是一種特別適合化工裝置的火災(zāi)、爆炸、毒性危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)方法[3-5]。撲熱息痛的生產(chǎn)需要使用大量的乙酸，因此,對(duì)存放大量乙酸的儲(chǔ)罐用蒙德法進(jìn)行分析。

2.2.1 火災(zāi)、爆炸、毒性指標(biāo)的計(jì)算

2.2.2 單元補(bǔ)償評(píng)價(jià)

表2 乙酸儲(chǔ)罐基本參數(shù)及火災(zāi)、 爆炸、 毒性指數(shù)值

表3 乙酸儲(chǔ)罐單元安全措施補(bǔ)償評(píng)價(jià)表

補(bǔ)償后指標(biāo)運(yùn)算：

（1）補(bǔ)償火災(zāi)負(fù)荷：

F2= F×K1×K4×K5=126 723×0.646 0×0.749 7×0.765=46 950

（2）補(bǔ)償毒性指標(biāo)：

U2=U×K1×K2=0.813 2

（3）補(bǔ)償主毒性指標(biāo)：

C2=C×K1×K2×K3=29.92

（4）補(bǔ)償裝置內(nèi)部爆炸指標(biāo)：

E2= E×K2×K3=2.85×0.423 0×0.488 8=0.589 2

（5）補(bǔ)償環(huán)境氣體爆炸指標(biāo)：

A2= A×K1×K5×K6=285.06×0.646 0×0.765 0×0.371 9=52.39

（6）補(bǔ)償全體危險(xiǎn)性評(píng)分 ：

R2=R×K1×K2×K3×K4×K5×K6=777.96×0.028 5=22.17

2.2.3 補(bǔ)償評(píng)價(jià)結(jié)果分析

根據(jù)ICI蒙德法所確定的全體指標(biāo) D值范圍及危險(xiǎn)性程度表、火災(zāi)負(fù)荷范圍表、內(nèi)部單元爆炸指標(biāo)及范圍表、地區(qū)爆炸指標(biāo)及范圍表、單元毒性指標(biāo)及范圍表、總危險(xiǎn)性系數(shù)及范圍表等，可以劃定出各單項(xiàng)指標(biāo)及總體危險(xiǎn)系數(shù)的危險(xiǎn)等級(jí)如表4所示。

表4 補(bǔ)償前后各項(xiàng)指標(biāo)等級(jí)

2.3 重大事故后果模擬分析

該廠在撲熱息痛酰化工段、乙酸和乙酸酐儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)使用、貯存較多的中閃點(diǎn)易燃物質(zhì)，一旦泄漏遇到點(diǎn)火源就容易發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故，會(huì)直接導(dǎo)致人員傷亡、設(shè)備、建筑損壞，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失?！罢魵庠颇Ｐ捅▊δＰ汀笔沁M(jìn)行重大事故后果模擬分析的典型方法之一，它針對(duì)桶裝物料一旦發(fā)生泄漏、氣化形成蒸氣云遇火源發(fā)生爆炸時(shí)產(chǎn)生的傷害程度進(jìn)行定量計(jì)算，得到評(píng)價(jià)結(jié)果[6-8]，現(xiàn)以乙酸儲(chǔ)罐為例進(jìn)行分析。

2.3.1 蒸氣云爆炸傷害模型（UVCE）計(jì)算

WTNT= α ?BWrQr/QTNT

式中：WTNT— 蒸氣云的TNT當(dāng)量，kg；

α — 蒸氣云的TNT當(dāng)量系數(shù)，取4%；

Wr— 蒸氣云爆炸時(shí)燃燒掉的總質(zhì)量，kg；

Qr— 燃料的燃燒熱，kJ/kg；

QTNT— TNT 爆熱，4 520 kJ/kg；

B — 地面爆炸系數(shù)，取1.8。

泄漏物質(zhì)蒸氣云爆炸的死亡半徑：

R死=13.6×(WTNT/1 000)0.37m

泄漏物質(zhì)蒸氣云爆炸的重傷半徑：

R重傷=0.996×(WTNT×QTNT÷101 300)1/3m

泄漏物質(zhì)蒸氣云爆炸的輕傷半徑：

R輕傷=1.672×(WTNT×QTNT÷101 300)1/3m

泄漏物質(zhì)爆炸的財(cái)產(chǎn)損失半徑：

R財(cái)產(chǎn)=5.6 WTNT1/3÷[1+（3 175/ WTNT

2]1/6m

2.3.2 乙酸泄漏的計(jì)算評(píng)價(jià)

本項(xiàng)目?jī)?chǔ)罐區(qū)設(shè)有乙酸儲(chǔ)罐，最大儲(chǔ)存量為90 t，分兩個(gè)50 m3的儲(chǔ)罐儲(chǔ)存，因此，現(xiàn)假設(shè)一旦乙酸發(fā)生泄漏遇火源發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故時(shí)利用蒸氣云爆炸計(jì)算產(chǎn)生的事故后果如表5所示。

表5 乙酸蒸氣云爆炸破壞半徑（m）

3 結(jié)果與討論

通過(guò)將撲熱息痛生產(chǎn)劃分為若干作業(yè)單元進(jìn)行作業(yè)條件危險(xiǎn)性分析可以得出，備料作業(yè)、?；鳂I(yè)的作業(yè)條件為“顯著危險(xiǎn)”作業(yè)。其余如：粗結(jié)晶、粗離心、溶解、脫色、活性炭過(guò)濾、精結(jié)晶、精離心、干燥等作業(yè)單元的危險(xiǎn)等級(jí)為“稍有危險(xiǎn)”。

采用蒙德法對(duì)乙酸儲(chǔ)罐進(jìn)行分析可以得出，DOW/ICI 全體指標(biāo) D 屬“中等的” 范疇；火災(zāi)負(fù)荷F、毒性指標(biāo)U、主毒性指標(biāo)C、裝置內(nèi)部爆炸指標(biāo)E和環(huán)境氣體爆炸指標(biāo)A分別屬于“中等”、“低”、“高”、“中等”和“高”的范疇；全體危險(xiǎn)性評(píng)分R為777.96，屬于高（1）類(lèi)范疇。因此，乙酸儲(chǔ)罐區(qū)域有一定的火災(zāi)、爆炸、中毒危險(xiǎn)性。

通過(guò)容器系統(tǒng)補(bǔ)償系數(shù) K1、工藝管理補(bǔ)償系數(shù)K2、安全態(tài)度補(bǔ)償系數(shù) K3、防火補(bǔ)償系數(shù) K4、物質(zhì)隔離補(bǔ)償系數(shù) K5、滅火活動(dòng)補(bǔ)償系數(shù) K6等的補(bǔ)償，評(píng)價(jià)單元的火災(zāi)負(fù)荷F、毒性指標(biāo)U、主毒性指標(biāo)C、裝置內(nèi)部爆炸指標(biāo)E和環(huán)境氣體爆炸指標(biāo)A分別降為“輕”、“輕”、“低”、“輕微”和“中等”的范疇，說(shuō)明采取了容器系統(tǒng)、工藝管理、安全態(tài)度、防火、物質(zhì)隔離和滅火活動(dòng)等多項(xiàng)安全措施補(bǔ)償，可以使全體危險(xiǎn)性評(píng)分 R降為“低”的范疇。因此，保證這些安全措施的切實(shí)發(fā)揮作用，可以有效達(dá)到安全、穩(wěn)定和持續(xù)生產(chǎn)的目的。

當(dāng)乙酸泄漏發(fā)生UVCE時(shí)，若為500 kg乙酸發(fā)生泄漏并引起火災(zāi)、爆炸事故，則離氣云中心外徑為31.8 m，內(nèi)徑為16.3 m的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)人員大部分輕傷；離氣云中心外徑為16.3 m，內(nèi)徑為9.84 m的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)人員大部分重傷，離氣云中心半徑為9.84 m的圓形區(qū)域內(nèi)的人員可能大部分死亡；因而UVCE發(fā)生后，救災(zāi)人員的最小離氣云中心工作距離為31.8 m。若為1 000 kg乙酸發(fā)生泄漏，其爆炸總能量造成的事故后果為：離氣云中心外徑為40.2 m，內(nèi)徑為20.6 m的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)人員大部分輕傷；離氣云中心外徑為20.6 m，內(nèi)徑為12.5 m的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)人員大部分重傷，離氣云中心半徑為12.5m的圓形區(qū)域內(nèi)的人員可能大部分死亡；因而UVCE發(fā)生后，救災(zāi)人員的最小離氣云中心工作距離為40.2 m。以上計(jì)算結(jié)果為設(shè)定條件下的事故模擬，可能與實(shí)際事故后果會(huì)有差異，但由結(jié)果可知，一旦出現(xiàn)乙酸泄漏并遇火源發(fā)生爆炸，將會(huì)對(duì)整個(gè)儲(chǔ)罐區(qū)甚至相鄰廠房均造成如建構(gòu)筑物損壞、人員傷亡的事故，若導(dǎo)致其它儲(chǔ)罐連環(huán)爆炸，事故損失及影響范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大。

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