低溫乙烯儲存過程風(fēng)險評價及其緩解對策

葛安卡　張禮敬　許明顥

(1.南京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)與安全工程學(xué)院，江蘇省城市與工業(yè)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　南京 210009；

2.南京工業(yè)大學(xué)海外教育學(xué)院　南京 210009)

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低溫乙烯儲存過程風(fēng)險評價及其緩解對策

葛安卡1張禮敬1許明顥2

(1.南京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)與安全工程學(xué)院，江蘇省城市與工業(yè)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室南京 210009；

2.南京工業(yè)大學(xué)海外教育學(xué)院南京 210009)

摘要為加強(qiáng)危險化學(xué)品儲存的環(huán)境安全性，在深入調(diào)研?；穬Υ姝h(huán)節(jié)主要風(fēng)險的基礎(chǔ)上建立評價指標(biāo)體系，采用層次分析法與模糊綜合評價法相結(jié)合的風(fēng)險評估模型對低溫乙烯罐儲存過程進(jìn)行風(fēng)險評估，并提出可行的控制措施。研究結(jié)果表明，儲罐環(huán)境安全處于安全級內(nèi)；針對低溫乙烯罐存在的風(fēng)險建立EHS一體化管理模式，建立全廠應(yīng)急預(yù)案及一系列的風(fēng)險預(yù)防措施，以緩解其儲存過程的風(fēng)險。

關(guān)鍵詞低溫乙烯罐模糊綜合評價法事故后果模型緩解對策

0引言

目前世界各地在危險化學(xué)品儲存過程中經(jīng)常發(fā)生一些諸如泄漏、爆炸、中毒等事故，這將對周邊居民的安全和周圍環(huán)境安全帶來極大的影響。尤其是一些大型的石油化工企業(yè)，儲存的危險化學(xué)品數(shù)量較大，屬于重大危險源，如果控制措施不得力的話，將造成災(zāi)難性的后果。因此，危險化學(xué)品儲存階段的環(huán)境安全性十分重要[1-2]。

乙烯是易燃易爆的危險化學(xué)品，由于低溫乙烯儲存狀態(tài)的特殊性及其周邊儲罐的影響，將低溫乙烯罐儲存過程進(jìn)行風(fēng)險評估顯得十分重要。因此，本文將建立風(fēng)險評價模型對其儲存階段的環(huán)境安全性進(jìn)行分析研究，并依此提出可行的控制措施以降低風(fēng)險至可接受水平。以某公司罐區(qū)的低溫乙烯儲罐為例，低溫乙烯儲運(yùn)設(shè)施包括一臺雙殼層懸浮吊頂式低溫乙烯儲罐，2臺往復(fù)式壓縮機(jī)，3臺丙烯冷凍機(jī)，4臺換熱器，2臺容器，2臺罐內(nèi)泵和3臺罐外泵，及配套的電氣、儀表設(shè)施等。低溫乙烯儲罐設(shè)備情況見表1。低溫乙烯罐位于儲罐區(qū)內(nèi)，北面為石腦油罐、西面為丙烯腈及液化烴罐、南面為低溫丙烯罐、東面為預(yù)留地。

表1　低溫乙烯儲罐一覽表

1風(fēng)險評價模型的建立與評價

1.1低溫乙烯罐儲存過程風(fēng)險評價方法

基于環(huán)境風(fēng)險和過程安全建立化學(xué)品儲存環(huán)節(jié)的風(fēng)險評價指標(biāo)體系，運(yùn)用層次分析法確定評價指標(biāo)體系的權(quán)重，定量地評價事故期間的環(huán)境風(fēng)險，研究環(huán)境安全防護(hù)距離的估算方法，建立儲存環(huán)節(jié)污染物泄漏模型及環(huán)境長期風(fēng)險評價方法。

1.2風(fēng)險評價指標(biāo)體系的建立

建立低溫乙烯儲罐儲存過程的風(fēng)險評價模型，見表2。確定評價指標(biāo)的權(quán)重及其綜合評價，同時進(jìn)行模擬后果分析，為事故應(yīng)急做準(zhǔn)備。

表2　低溫乙烯儲罐儲存過程的風(fēng)險評價指標(biāo)體系

1.3指標(biāo)權(quán)重的確定

多目標(biāo)綜合評價中，權(quán)重具有舉足輕重的地位，本文選用專家打分法—三角型調(diào)查表[3-4]來確定。數(shù)據(jù)由專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)主觀判斷得到，專家可以根據(jù)實(shí)際問題，合理確定各指標(biāo)系數(shù)之間的排序，從而確定各指標(biāo)的權(quán)重，見表3。 5位專家參與打分，綜合評判結(jié)果為W=[0.4881,0.3233,0.1886]T。

U11，U12，U13各因素的標(biāo)準(zhǔn)差分別為：σ11=0.046，σ12=0.038，σ13=0.027，這說明專家的評判數(shù)據(jù)較合理。

表3　各指標(biāo)總排序表

CR<0.1，所以層次總排序保持一致。

1.4風(fēng)險綜合評價

本文使用模糊綜合評判環(huán)境安全。風(fēng)險評價的每個基本事件所包含的內(nèi)容，編制出安全檢查表，每個評價因素的安全檢查分?jǐn)?shù)定為100分，企業(yè)按安全檢查表的內(nèi)容逐條評分，最后根據(jù)加權(quán)評分法的公式計算總分值。

F=∑QiFi(i=1,2,……,n)

式中，Qi為評價項目i的權(quán)數(shù)，F(xiàn)i為評價項目i評價分?jǐn)?shù)值，F(xiàn)為總評價分?jǐn)?shù)。

評價環(huán)境安全狀況的好壞往往用優(yōu)秀級、安全級、達(dá)標(biāo)級、危險級四種狀態(tài)來評價，即把環(huán)境安全狀況定級[5-8]。現(xiàn)將4種狀態(tài)進(jìn)行定量化確定，如圖1。5位專家評分情況見表4。

圖1　等級劃分的區(qū)間

專家1專家2專家3專家4專家5平均值(Fi)U11859088908086.6U12838384808883.6U13888888759085.8U21706570687369.2U22758075757275.4U23707570707071

F=∑UiFi(i=1,2,……,n)

F=81.1。

代入等級評價模型中。優(yōu)秀級μA(81.1)=0，安全級μB(81.1)=1，達(dá)標(biāo)級μC(81.1)=0.39，危險級μD(81.1)=0。 那么該儲罐環(huán)境安全處于安全級內(nèi)。

2低溫乙烯罐儲存過程風(fēng)險的緩解對策

2.1EHS一體化管理模式的建立

通過建立一體化管理體系，對公司環(huán)境、職業(yè)健康安全管理體系運(yùn)行管理。確保按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定建立、實(shí)施與保持環(huán)境、職業(yè)健康安全管理體系要求。①公司的活動、產(chǎn)品和服務(wù)的性質(zhì)、規(guī)模，環(huán)境影響和職業(yè)健康安全的特點(diǎn)；②遵守當(dāng)?shù)噩F(xiàn)行適用的EHS法規(guī)及其他和環(huán)境因素和危險源有關(guān)的要求；③持續(xù)改善、污染預(yù)防和風(fēng)險防范；④保護(hù)員工健康和提供安全工作環(huán)境。

2.2建立化工過程控制和安全儀表管理系統(tǒng)

(1)裝備自動化控制系統(tǒng)，進(jìn)行工況(報警)監(jiān)測，對重要工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控預(yù)警，及時判斷發(fā)生異常工況的根本原因分析，評估可能產(chǎn)生的后果，制定安全處置方案，避免因處理不當(dāng)造成事故。

(2)開展工藝危害分析，充分辨識危險與危險事件，科學(xué)確定必要的安全儀表功能，并根據(jù)國家法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對安全風(fēng)險進(jìn)行評估，確定必要的風(fēng)險降低要求。根據(jù)所有安全儀表功能的功能性和完整性要求，選取和安裝安全儀表和聯(lián)鎖系統(tǒng)。

2.3應(yīng)急響應(yīng)

2.3.1建立應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)

建立應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)，明確組成人員，并明確每位成員的職責(zé)。建立應(yīng)急救援專家?guī)欤瑢?yīng)急處置提供技術(shù)支持。發(fā)生緊急情況后，應(yīng)急處置人員要在規(guī)定時間內(nèi)到達(dá)各自崗位，按照應(yīng)急預(yù)案的要求進(jìn)行處置。授權(quán)應(yīng)急處置人員在緊急情況下組織裝置緊急停車和相關(guān)人員撤離。建立應(yīng)急物資儲備制度，加強(qiáng)應(yīng)急物資儲備和動態(tài)管理，定期核查并及時補(bǔ)充和更新。

2.3.2對事故響應(yīng)進(jìn)行分級

低溫儲罐主要的潛在事故為火災(zāi)/爆炸和環(huán)境影響。按照事故初期的嚴(yán)重性和事故的升級，把事故響應(yīng)劃分為三個等級，見表5。

表5　事故響應(yīng)等級表

(1)火災(zāi)/爆炸應(yīng)急響應(yīng) 。低溫乙烯儲罐發(fā)生泄漏，遇到明火可能會導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。也有可能存在外部事故直接導(dǎo)致罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故的發(fā)生。發(fā)生罐區(qū)火災(zāi)/爆炸事故時，根據(jù)事故響應(yīng)的類別采取應(yīng)急行動。

(2)泄漏應(yīng)急響應(yīng)。低溫乙烯儲罐發(fā)生泄漏，不能及時控制，可能會向后果更嚴(yán)重的火災(zāi)/爆炸事故發(fā)展；根據(jù)事故響應(yīng)的類別采取應(yīng)急行動。

(3)環(huán)境保護(hù)應(yīng)急響應(yīng) 。

a.污染物收集措施。少量泄漏時，用吸附材料進(jìn)行吸附，按危險廢棄物進(jìn)行處理；較多泄漏時，用圍堰進(jìn)行圍堵，用撇油器、氣動泵、槽桶進(jìn)行回收；大量泄漏時，用泡沫液覆蓋，降低污染物揮發(fā)，用水幕進(jìn)行區(qū)域隔離，用霧狀水稀釋污染物蒸汽，將污染物沖入污染水收集池內(nèi)，再用撇油器、氣動泵、槽桶進(jìn)行收集回收，污染水用固有的廢水泵輸送到廢水處理系統(tǒng)。

b．污染水收集措施。罐區(qū)內(nèi)不同區(qū)域有不同的收集池，罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)或泄漏事故時可使用最大消防用水量為3 400 m3/h，持續(xù)時間6 h。如果污染水收集池內(nèi)的污染水溢流到清潔雨水系統(tǒng)時，立即組織人員確認(rèn)所屬污染區(qū)域的雨水閥關(guān)閉情況，防止污染水流出。清潔雨水系統(tǒng)內(nèi)污染水的水位到達(dá)一定高度時，污染水會倒流入污染水收集池內(nèi)，用固有的廢水泵將污染水輸送到廢水處理系統(tǒng)。事故結(jié)束后，清理清潔雨水系統(tǒng)，用臨時輸送設(shè)施將清潔雨水系統(tǒng)內(nèi)的污染水抽干，并輸送到公用工程的廢水處理系統(tǒng)，達(dá)到要求后恢復(fù)正常生產(chǎn)狀況。

2.3.3消防設(shè)施配置

(1)固定式消防冷卻水系統(tǒng)。低溫儲罐均設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)和固定消防水炮，水源接自廠區(qū)高壓消防水系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)，低溫儲罐冷卻水采用電動閥控制，信號接至中央控制室，可現(xiàn)場啟動，也可在控制室遙控啟動。

(2)消火栓和消防炮。儲罐周圍分別設(shè)有環(huán)狀低壓和高壓兩套消防水管網(wǎng)：低壓消防水環(huán)網(wǎng)上設(shè)有地上式消火栓；高壓消防水環(huán)網(wǎng)上設(shè)有消防水炮及消火栓。

(3)移動式滅火器。儲罐周圍配置手提式及推車式干粉滅火器。

2.3.4應(yīng)急預(yù)案及演練

制定全廠應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案為應(yīng)對發(fā)生緊急事件時(包括安全、消防、營救、醫(yī)療、環(huán)境、保安等)提供有效的行動指南，是按既定的事故應(yīng)急響應(yīng)程序，采取快速、有效的應(yīng)急行動，最大限度的保護(hù)人員安全、減少環(huán)境破壞和污染、保護(hù)財產(chǎn)和聲譽(yù)。根據(jù)事故模擬的后果分析結(jié)果，建立針對低溫乙烯儲罐泄漏的應(yīng)急救援預(yù)案，定期進(jìn)行演練，提高人員應(yīng)急響應(yīng)能力。

3結(jié)語

本文以低溫乙烯儲罐為例，對評價模型進(jìn)行驗(yàn)證，確定評價模型的實(shí)用性，并同時提出有效的風(fēng)險緩解對策。建立評估的一種新的模式，使化學(xué)品儲存過程風(fēng)險評價工作更加系統(tǒng)化、整體化和科學(xué)化，可以為有關(guān)部門了解化工行業(yè)的特點(diǎn)以及安全生產(chǎn)狀況提供較可靠的依據(jù)，為制定針對全行業(yè)的指導(dǎo)性政策提供一些基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，有利于政府安全監(jiān)督管理部門對企業(yè)的安全生產(chǎn)進(jìn)行宏觀調(diào)控。

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Cryogenic Ethylene Storage Process Risk Assessment and Countermeasures

GE Anka1ZHANG Lijing1XU Minghao2

(1.CollegeofUrbanConstructionandSafetyEngineering,NanjingTechUniversityNanjing210009)

AbstractTo improve safety of hazardous chemicals storage environment, the assessment index system is established based on deep investigation on the major risks of hazardous chemicals storage, a risk assessment model combined analytic hierarchy process and fuzzy comprehensive evaluation is adopted to assess the risks of storage process of cryogenic ethylene storage tank and workable control measures are put forward. The study indicates storage tank environment is in the range of safety level. EHS integrated management mode is established in accordance with the risks of cryogenic ethylene tank and a site-wide emergency response plan is set up to mitigate the risk of storage, as well as a series of risk preventive measures.

Key Wordscryogenic ethylene storage tankfuzzy comprehensive evaluationaccident consequence analysis modelpreventive measures

(收稿日期：2015-10-26)

作者簡介葛安卡, 男, 1974年生，上海人,博士, 高級工程師，主要研究方向?yàn)檫^程安全管理和風(fēng)險評估。