大型磷肥生產(chǎn)企業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)研究

大型磷肥生產(chǎn)企業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)研究

納志輝1，李芳2，楊彩花2

(1. 云南云天化國(guó)際化工有限公司，云南 昆明 650228；2.云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650034)

摘要：對(duì)大型磷肥企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)事故源項(xiàng)分析，討論了風(fēng)險(xiǎn)事故后果的計(jì)算方法，并提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理措施。

關(guān)鍵詞：磷肥；生產(chǎn)；環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；識(shí)別；研究

收稿日期：2014-06-30

中圖分類(lèi)號(hào)：X82文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指人們?cè)诮ㄔO(shè)、生產(chǎn)和生活過(guò)程中，所遭遇的突發(fā)性事故(一般不包括自然災(zāi)害和不測(cè)事件)對(duì)環(huán)境(或健康乃至經(jīng)濟(jì))的危害程度。大型磷肥生產(chǎn)企業(yè)由于其產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝的特殊性，從原材料的采購(gòu)、儲(chǔ)存、產(chǎn)品生產(chǎn)等一系列過(guò)程均可能引起有毒有害、易燃易爆等物質(zhì)泄漏，并引發(fā)一系列的火災(zāi)、爆炸事故，對(duì)環(huán)境及人類(lèi)健康造成一定的威脅。本文主要對(duì)國(guó)內(nèi)大型磷肥生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行探討，并提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)防范措施。

1大型磷肥生產(chǎn)企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

根據(jù)相關(guān)資料，磷肥企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)事故大致分為：硫磺燃燒與硫磺粉塵爆炸事故、液氨泄露事故、液氨罐爆炸事故、硫酸罐爆炸事故及鍋爐爆炸事故。為減少磷肥企業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)輸及貯存過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的概率，首先需對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別。

1.1物質(zhì)危險(xiǎn)性識(shí)別

磷肥企業(yè)投產(chǎn)后主要原料、中間產(chǎn)品和成品外排污染物主要有硫磺、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、柴油、氟硅酸、磷酸、氨、四氟化硅、氟化氫。可依據(jù)HJ/T169-2004《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》[1]附錄A.1、GBZ230-2010《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》[2]以及GBZ2.1-2007《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值 化學(xué)有害因素》[3]對(duì)上述物質(zhì)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。

1.2工藝系統(tǒng)危險(xiǎn)性識(shí)別

1.2.1硫酸裝置危險(xiǎn)、有害因素

(1)熔硫和過(guò)濾工序、焚硫及轉(zhuǎn)化工序中，泄漏的液體硫磺遇明火、高溫、火星及雷擊、靜電火花、高熱、電氣火花時(shí)均可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸。焚硫爐使用柴油點(diǎn)火升溫時(shí)發(fā)生燃爆、柴油箱內(nèi)柴油泄漏，遇明火、高溫，將引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸危險(xiǎn)。液硫儲(chǔ)存罐上方空間溫度過(guò)低，硫磺蒸汽可能會(huì)腐蝕頂蓋，在有空氣的情況下腐蝕物可能會(huì)引發(fā)硫磺著火而導(dǎo)致火災(zāi)甚至爆炸事故。

(2)從焚硫爐出來(lái)的高溫爐氣在轉(zhuǎn)化器中被轉(zhuǎn)化為SO2和SO3，兩種氣體均有毒，若發(fā)生泄漏，可能會(huì)發(fā)生毒物危害。

(3)硫酸為酸性腐蝕品，生產(chǎn)設(shè)備及管道、成品硫酸貯罐選材不當(dāng)有可能會(huì)被酸腐蝕而產(chǎn)生氫氣，氫氣與空氣混合濃度達(dá)爆炸極限時(shí)，遇明火、火花、高溫將發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。酸系統(tǒng)內(nèi)所有筑物、地面未進(jìn)行耐酸處理，可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕危害。設(shè)備和管道的腐蝕將導(dǎo)致硫酸泄露和噴灑，因操作失誤將水加入硫酸中會(huì)引發(fā)化學(xué)灼傷事故。

(4)硫磺燃燒及二氧化硫氧化所產(chǎn)生的熱量可用于生產(chǎn)中壓過(guò)熱蒸汽。蒸汽鍋爐選材不當(dāng)，設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用不合理均能引發(fā)鍋爐爆炸。鍋爐工序?qū)儆诟邷貐^(qū)，操作人員自身原因以及不合理的操作及使用也可能會(huì)導(dǎo)致高溫燙傷等風(fēng)險(xiǎn)事故。

1.2.2磷酸裝置危險(xiǎn)、有害因素

磷酸是生產(chǎn)磷銨的主要原料，磷酸為酸性腐蝕品，通過(guò)分析整個(gè)生產(chǎn)工藝可以看出，磷酸生產(chǎn)裝置主要危險(xiǎn)、有害因素為腐蝕危害和化學(xué)灼傷危害。整個(gè)磷酸系統(tǒng)各工序所有磷酸生產(chǎn)設(shè)備、含酸介質(zhì)輸送管道、尾氣風(fēng)機(jī)及磷酸貯槽，如果設(shè)計(jì)選材不當(dāng)或防腐措施的設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量存在缺陷，將加劇裝置的腐蝕，從而導(dǎo)致磷酸反應(yīng)料漿、磷酸的泄露而造成腐蝕及化學(xué)灼傷事故。

整個(gè)磷酸工序除可能導(dǎo)致腐蝕及化學(xué)灼傷事故外，硫酸和磷礦漿反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的含氟氣體[4]，而含氟氣體的泄露可能會(huì)導(dǎo)致氟中毒。

1.2.3磷銨裝置危險(xiǎn)、有害因素

磷銨生產(chǎn)的主要原料為氨和磷酸，工藝技術(shù)核心主要體現(xiàn)在反應(yīng)部分。磷銨生產(chǎn)主要包括中和、濃縮、干燥、洗滌等階段。

氨和磷酸反應(yīng)為放熱反應(yīng)。若生產(chǎn)過(guò)程中違反操作規(guī)程，超溫、超壓遇安全保護(hù)設(shè)施失靈，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中反應(yīng)器、預(yù)中和槽、管道等密封失效，會(huì)導(dǎo)致液氨和氣氨的泄露，從而引發(fā)火災(zāi)、爆炸或者低溫灼傷等事故。若反應(yīng)器、預(yù)中和槽等設(shè)備選材不當(dāng)，受磷酸腐蝕后導(dǎo)致耐壓能力降低，運(yùn)行工程中可能會(huì)導(dǎo)致容器爆炸。磷銨生產(chǎn)的洗滌工序存在著和生產(chǎn)、輸送過(guò)程相似的危險(xiǎn)、有害因素。在干燥、造粒、篩分和冷卻包裝階段，也可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)、爆炸、燒傷燙傷等事故。

1.2.4其他配套設(shè)施的危險(xiǎn)、有害因素

磷肥生產(chǎn)過(guò)程中其他配套設(shè)施主要包括：給排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、供熱與熱電站、空壓站、貯運(yùn)設(shè)施、液氨罐區(qū)等。在上述配套設(shè)施中，危險(xiǎn)、有害因素主要分為以下幾個(gè)方面：

(1)脫鹽水站若違反化學(xué)品存放、管理規(guī)定，導(dǎo)致的火災(zāi)事故及氰化物產(chǎn)生劇毒氰化氫氣體引起的毒物危害。

(2)空壓站由于眾多原因引發(fā)的一系列爆炸事故。

(3)貯運(yùn)設(shè)施中，硫磺貯運(yùn)引發(fā)的火災(zāi)、爆炸事故；液氨貯運(yùn)過(guò)程中引發(fā)的火災(zāi)、爆炸、化學(xué)泄露、中毒、低溫灼傷等危害；氟硅酸運(yùn)輸過(guò)程中可能發(fā)生的氟硅酸泄露事故以及皮膚直接接觸氟硅酸引起發(fā)紅、局部燒灼感以及潰瘍等。

(4)液氨罐區(qū)引發(fā)的一系列火災(zāi)、爆炸事故、容器爆炸事故以及吸入高濃度氨可發(fā)生的毒物危害，人體接觸外溢的液氨可發(fā)生低溫灼傷危害。

(5)磷肥生產(chǎn)廠(chǎng)區(qū)處于酸性腐蝕環(huán)境中，電氣設(shè)施、電纜及接線(xiàn)端子防酸蝕措施設(shè)計(jì)不當(dāng)或長(zhǎng)期失修、電纜溝內(nèi)排水不暢，導(dǎo)致酸性腐蝕破壞，可能引發(fā)觸電傷害；其短路及所產(chǎn)生的電火花可能成為點(diǎn)火源而引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故。

1.3磷肥企業(yè)重大危險(xiǎn)源識(shí)別方法

根據(jù)HJ/T169-2004《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》，長(zhǎng)期或臨時(shí)生產(chǎn)、加工、搬運(yùn)、使用或儲(chǔ)存危險(xiǎn)物質(zhì)，且危險(xiǎn)物質(zhì)的數(shù)量等于或超過(guò)臨界量的單元均為重大危險(xiǎn)源。重大危險(xiǎn)源的辨識(shí)依據(jù)是物質(zhì)的危險(xiǎn)性及數(shù)量。重大危險(xiǎn)源分為生產(chǎn)場(chǎng)所重大危險(xiǎn)源和儲(chǔ)存區(qū)重大危險(xiǎn)源兩種。

磷肥生產(chǎn)企業(yè)，全廠(chǎng)生產(chǎn)裝置一般可分為硫酸裝置、磷酸裝置、磷銨裝置、液氨貯罐區(qū)、磷酸氟硅酸貯槽、稀磷酸硫酸貯槽6個(gè)單元。在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中可先分別計(jì)算6個(gè)單元的化學(xué)危險(xiǎn)物質(zhì)的存量，再與《風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》和GB18218-2009《重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》[5]中對(duì)危險(xiǎn)品生產(chǎn)場(chǎng)所和貯存場(chǎng)所臨界量的要求進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)單元內(nèi)所有危險(xiǎn)品的貯存量大于臨界值時(shí)，則判定為重大危險(xiǎn)源，相反則不構(gòu)成重大危險(xiǎn)源。

通過(guò)對(duì)磷肥生產(chǎn)企業(yè)物質(zhì)危險(xiǎn)性、工藝危險(xiǎn)性及重大危險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別，可判定企業(yè)存在的可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生重大影響的風(fēng)險(xiǎn)事故。

2風(fēng)險(xiǎn)事故源項(xiàng)分析

2.1危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)泄露量計(jì)算

磷肥生產(chǎn)過(guò)程中危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)泄漏主要涉及液氨泄露、氟硅酸泄露、硫酸及磷酸泄露。

危險(xiǎn)物質(zhì)的泄漏量采用公示計(jì)算法計(jì)算得到，泄露速度受空穴的有效開(kāi)度面積、液體密度、容器壓力、外界壓力以及液體在排放點(diǎn)以上的高度等因素決定。

液態(tài)危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏后會(huì)發(fā)生一系列的蒸發(fā)作用(包括閃蒸蒸發(fā)、熱量蒸發(fā)、質(zhì)量蒸發(fā)等，三種蒸發(fā)方式各自蒸發(fā)量的大小與其相應(yīng)的參數(shù)有關(guān))，使液態(tài)危險(xiǎn)品變成氣態(tài)而進(jìn)入到環(huán)境空氣中。氣態(tài)危險(xiǎn)化學(xué)品總的蒸發(fā)量為總的閃蒸蒸發(fā)液體量、總熱量蒸發(fā)量及總質(zhì)量蒸發(fā)量之和。總蒸發(fā)量的大小影響氣態(tài)危險(xiǎn)品對(duì)周?chē)h(huán)境及人群健康造成的危害的大小。

2.2火災(zāi)和爆炸

2.2.1液氨罐爆炸及硫酸貯槽爆炸

液氨儲(chǔ)罐制造質(zhì)量低劣、壓力容器使用管理混亂、充裝違反規(guī)定及違反危險(xiǎn)品運(yùn)輸規(guī)定以及氨氣泄漏到空氣中，與空氣混合遇到火源等可引發(fā)液氨貯罐、運(yùn)輸槽車(chē)和鋼瓶爆炸。

由于液氨極易蒸發(fā)，液氨罐爆炸后罐內(nèi)液氨全部泄漏，并迅速擴(kuò)散進(jìn)入大氣，對(duì)周?chē)h(huán)境和居住人口將產(chǎn)生重大影響。

硫酸槽爆炸一般是因?yàn)檠b過(guò)硫酸的貯槽空置，槽壁的余酸腐蝕金屬槽體，或者有水加入硫酸槽稀釋濃硫酸，稀硫酸與金屬槽壁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氫氣，與空氣混合后點(diǎn)燃有可能發(fā)生爆炸。

液氨罐及硫酸貯槽爆炸的同時(shí)均有可能波及鄰近的其它化學(xué)品貯存區(qū)域，造成連鎖反應(yīng)，又進(jìn)一步導(dǎo)致泄漏、火災(zāi)及爆炸事故的發(fā)生。

2.2.2硫磺倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)及柴油貯槽火災(zāi)或爆炸

硫磺倉(cāng)庫(kù)內(nèi)堆存的硫磺受熱、遇明火或火花可引起燃燒；其粉末、粉塵可發(fā)生爆炸或爆炸性燃燒。燃燒產(chǎn)生的刺激性有毒氣體SO2進(jìn)入空氣后擴(kuò)散至居民區(qū)，對(duì)皮膚和眼睛可引起嚴(yán)重的灼傷。焚硫爐點(diǎn)火升溫時(shí)所用柴油貯存于油槽中，若油氣泄漏且遭遇明火可引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。爆炸事故也可能會(huì)波及附近的其它化學(xué)品貯罐、貯槽，從而造成泄漏、火災(zāi)或者爆炸事故。

3大型磷肥企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)管理

3.1風(fēng)險(xiǎn)防范措施

風(fēng)險(xiǎn)防范措施是指在生產(chǎn)過(guò)程中采取的一系列措施，以防止生產(chǎn)過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生。根據(jù)各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)源的特點(diǎn)，制定相應(yīng)的有效的風(fēng)險(xiǎn)防范措施，可將生產(chǎn)過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的概率降到最低。

磷肥生產(chǎn)企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)事故主要是危險(xiǎn)化學(xué)品的泄漏及引發(fā)的火災(zāi)、爆炸及一系列伴生的危險(xiǎn)事故。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)源的不同，可將風(fēng)險(xiǎn)防范措施分為以下幾類(lèi)：

(1)建設(shè)足夠體積的初期雨水收集池及相應(yīng)的初期雨水收集系統(tǒng)。在廠(chǎng)區(qū)內(nèi)各污染區(qū)域按需修建初期雨水收集和排放系統(tǒng)，防止受污染的雨水直接排入廠(chǎng)區(qū)外。對(duì)有泄漏、火災(zāi)、爆炸事故的區(qū)域按需修建防火圍堤，圍堤既能防止火災(zāi)的蔓延也能收集消防廢水。各污染區(qū)域收集到的初期雨水及消防廢水排入污水處理站進(jìn)行處理。

(2)硫酸罐、氟硅酸罐、液氨管及其輸送管道設(shè)置工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，布置攝像頭；在所有地下槽(坑)設(shè)置液位報(bào)警，送DCS系統(tǒng)；在上述介質(zhì)泵送出界區(qū)管線(xiàn)上可設(shè)置低壓報(bào)警系統(tǒng)。

(3)所有液態(tài)化學(xué)品貯罐區(qū)或貯槽區(qū)設(shè)置在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀表與主裝置區(qū)的FCS系統(tǒng)相連，通過(guò)FCS系統(tǒng)可以實(shí)施監(jiān)測(cè)可能發(fā)生的險(xiǎn)情并進(jìn)行聲、光報(bào)警及聯(lián)鎖。所有液態(tài)化學(xué)品貯罐區(qū)或貯槽區(qū)設(shè)置液態(tài)化學(xué)品泄漏監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可能發(fā)生的泄漏險(xiǎn)情。其他監(jiān)測(cè)設(shè)備可按需進(jìn)行設(shè)置。

(4)對(duì)于有火災(zāi)隱患的區(qū)域，應(yīng)考慮防火、防爆及其它各項(xiàng)措施。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁煙火并須配備消防設(shè)施。當(dāng)遇到火災(zāi)事故時(shí)，應(yīng)采取正確的滅火方式。

(5)對(duì)于有貯存溫度要求的危險(xiǎn)化學(xué)品，應(yīng)該嚴(yán)格控制貯存溫度。

(6)危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行運(yùn)輸及貯存，并定期進(jìn)行檢查。

(7)危險(xiǎn)化學(xué)品貯存應(yīng)設(shè)置警示牌，所有生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)施必須嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理等。加強(qiáng)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)區(qū)域的巡檢工作，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)進(jìn)行處理。

(8)加強(qiáng)員工的管理，教育員工增強(qiáng)個(gè)人防護(hù)意識(shí)，所有操作人員必須嚴(yán)格按照生產(chǎn)規(guī)范進(jìn)行生產(chǎn)、作業(yè)活動(dòng)，不得違反。危險(xiǎn)化學(xué)品貯存區(qū)域應(yīng)配置相應(yīng)的緊急醫(yī)療器械和救援物資。所有配套公用工程和輔助設(shè)施必須保證能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

(9)處于衛(wèi)生防護(hù)距離內(nèi)的居民應(yīng)該搬遷，以避免風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生后造成嚴(yán)重的人員傷亡。

3.2風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生后的措施

由于氨極易揮發(fā)，在發(fā)生液氨重大泄漏事故情況下，應(yīng)立即啟動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)事故應(yīng)急預(yù)案。

在發(fā)生其他泄漏、火災(zāi)、爆炸或小型氨泄漏事故時(shí)，根據(jù)發(fā)生泄漏、引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故的化學(xué)物品的化學(xué)性質(zhì)，在做好防護(hù)措施的前提下及時(shí)進(jìn)行泄漏應(yīng)急處理，對(duì)受傷人員進(jìn)行緊急救治，并做好善后工作。

3.3應(yīng)急預(yù)案

磷肥生產(chǎn)過(guò)程中所用的原料氨具有強(qiáng)烈的揮發(fā)性，一旦發(fā)生泄漏事故，極易大范圍擴(kuò)散。因此，必須制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，在發(fā)生液氨貯罐和液氨槽車(chē)重大泄漏的情況下，立即啟動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)事故應(yīng)急預(yù)案。

4結(jié)論

通過(guò)對(duì)大型磷肥企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)事故的分析發(fā)現(xiàn)，磷肥企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中存在眾多風(fēng)險(xiǎn)事故隱患，各磷肥企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自身實(shí)際情況認(rèn)真做好風(fēng)險(xiǎn)防范措施及風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生后的相應(yīng)救援措施，以保障周邊環(huán)境和居民人身安全不受到危害。

參考文獻(xiàn)：

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[5]GB18218-2009,重大危險(xiǎn)源辨識(shí)[S].

Environment Risk in Large-scale Phosphate Fertilizer Production Enterprises

NA Zhi-hui1,LI Fang2,YANG Cai-hua2

(1.Yunnan Yuntianhua International Chemical Co., Ltd, Kunming Yunnan 650228 China)

Abstract：The risks in large-scale phosphate fertilizer enterprises were identified. The risk sources were analyzed. The method of calculating the results of risk accidents was discussed. The measures of risk management were pointed out.

Key words： phosphate fertilizer;production;environmental risk;identify;study