甲胺泄漏事故環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析與影響研究

吳 潤(rùn)，夏 洲

（安徽省化工研究院，安徽合肥230041）

甲胺是一種有機(jī)化合物，化學(xué)式CH3NH2，是重要的有機(jī)化工原料。甲胺毒性較高，根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》（TJ169-2018）附錄H，甲胺毒性終點(diǎn)濃度1 為440 mg/m3，毒性終點(diǎn)濃度2 為81 mg/m3。由于甲胺用途廣泛，全國(guó)近年發(fā)生甲胺泄漏事故較多。甲胺泄漏后揮發(fā)的氯化氫輕則引起人員中毒，重則導(dǎo)致人員傷亡。如何對(duì)泄漏事故進(jìn)行有效的風(fēng)險(xiǎn)防控是甲胺貯存、使用企業(yè)必須重視的問(wèn)題。

本文以甲胺儲(chǔ)罐管道泄漏事故為源項(xiàng)，依據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 169-2018）并參考相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)泄漏事故環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行影響預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果提出切實(shí)可行的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控措施和應(yīng)急管理要求，以降低企業(yè)甲胺泄漏事故環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響程度，作為甲胺貯存、使用等企業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的參考[1-7]。

1 甲胺泄漏事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)

1.1 風(fēng)險(xiǎn)事故情形分析

某化工企業(yè)廠區(qū)設(shè)置1 臺(tái)100 m3帶壓甲胺儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力0.7 MPa，甲胺最大儲(chǔ)存量80 t，管道內(nèi)徑50 mm。

（1）泄漏模式確定

由于甲胺儲(chǔ)罐為高壓罐（0.7 MPa），儲(chǔ)罐內(nèi)甲胺為液態(tài)，泄漏時(shí)在噴口處甲胺液體會(huì)急劇蒸發(fā)。根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》（HJ/T 169-2018）附錄F 泄漏量計(jì)算方法規(guī)定，此種情況下應(yīng)首先計(jì)算物料的閃蒸率FV，當(dāng)FV＞1 時(shí)，表明液體將全部蒸發(fā)成氣體，這時(shí)應(yīng)按氣體泄漏計(jì)算；如果FV很小，則可近似地按液體泄漏公式計(jì)算。

閃蒸率計(jì)算公式如下：

式中：FV—蒸發(fā)的液體占液體總量的比例，即閃蒸率；CLP—泄漏前液體定壓比熱，J（/kg· k），本次為3 344 J/（kg·k）；CCP—液體在常壓下的定壓比熱，J/（kg·k），本次為3 300 J/（kg·k）；TL—泄漏前液體的溫度，K，本次為303 K；Tc—液體在常壓下的沸點(diǎn)，K，本次為266.2 K；H—液體的氣化熱，J/kg，本次為1.21×105J/kg。

經(jīng)計(jì)算，一甲胺閃蒸率Fv 為1.1＞1，因此可按氣體泄漏公式進(jìn)行計(jì)算。

（2）泄漏量計(jì)算當(dāng)下式成立時(shí)，氣體流速屬音速流動(dòng)（臨界流）：

當(dāng)下式成立時(shí)，氣體流速屬亞音速流動(dòng)（次臨界流）：

式中：P—容器內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa，本次為0.73 MPa；P0—環(huán)境壓力，Pa，本次為1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；γ—?dú)怏w的絕熱指數(shù)（熱容比），甲胺為1.31。

經(jīng)計(jì)算P0/P=0.14＜0.54，氣體流動(dòng)屬于音速流動(dòng)。甲胺泄漏量采用《環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》（HJ/T 169-2018）附錄F 中氣體泄漏計(jì)算公式：

企業(yè)盈利水平具有信號(hào)作用，盈利趨勢(shì)是融資活動(dòng)中的重點(diǎn)考察因素。本文采用了總資產(chǎn)凈利潤(rùn)率 （ROA），即凈利潤(rùn)與總資產(chǎn)平均余額之比，用于反映資產(chǎn)的利用效果。本文還采用了營(yíng)業(yè)凈利率 （Net Profit Ratio），即凈利潤(rùn)與營(yíng)業(yè)收入之比，用于反映企業(yè)銷(xiāo)售的最終獲利能力。

式中：QG—?dú)怏w泄漏速率，kg/s；P—容器壓力，Pa；Cd—?dú)怏w泄漏系數(shù)，圓形時(shí)取1.00；M—物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，kg/mol；R—?dú)怏w常數(shù)，J/ (mol·K) ；TG—?dú)怏w溫度，K；A—裂口面積，m2；Y—流出系統(tǒng)，對(duì)于臨界流Y=1.0。

甲胺泄漏事故計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 甲胺儲(chǔ)罐管道泄漏事故計(jì)算參數(shù)

從甲胺管線發(fā)生泄漏至關(guān)閉罐體閥門(mén)一般需用時(shí)10 min，將相關(guān)參數(shù)帶入計(jì)算得到本裝置一甲胺當(dāng)50% 管徑破裂后的速率為0.9 kg/s，10 min 的最大泄漏量為540 kg。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)

根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》（HJ/T 169-2018），風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)需選取最不利氣象條件進(jìn)行后果預(yù)測(cè)。最不利氣象條件選取F 穩(wěn)定度，1.5 m/s 風(fēng)速，溫度25℃，相對(duì)濕度50% ，預(yù)測(cè)主要參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 預(yù)測(cè)模型主要參數(shù)

在污染物排放情況下，人群接觸毒物的特點(diǎn)是急性、高濃度、接觸時(shí)間短，因此采用急性、短時(shí)間接觸對(duì)人體的不同危害程度的濃度值作為事故影響評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表3。

表3 危險(xiǎn)物質(zhì)大氣毒性終點(diǎn)濃度值

甲胺初始密度大于空氣密度，根據(jù)（HJ 169-2018）選擇SLAB 模型，采用EIAPro2018 軟件進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)危險(xiǎn)物質(zhì)濃度達(dá)到評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的最大影響范圍可知，在擬定事故情形條件下，甲胺泄漏事故在最不利氣象條件下達(dá)到毒性終點(diǎn)濃度-1 的最大影響范圍為下風(fēng)向1 060 m，達(dá)到毒性終點(diǎn)濃度-2 的最大影響范圍為下風(fēng)向2 660 m。

2 風(fēng)險(xiǎn)防控措施

2.1 風(fēng)險(xiǎn)管理

（1）加強(qiáng)職工的安全教育和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)，堅(jiān)持特種操作工人持證上崗，增強(qiáng)職工防范事故和自救能力。

（2）強(qiáng)化安全管理，建立健全安全生產(chǎn)責(zé)任制，加強(qiáng)安全教育培訓(xùn)工作；對(duì)外界車(chē)輛進(jìn)出裝卸作業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)；對(duì)管道、儀表、閥門(mén)等進(jìn)行檢查和校驗(yàn)，降低甲胺泄漏事故發(fā)生概率[8]。

2.2 應(yīng)急處置和應(yīng)急預(yù)案

（1）甲胺罐區(qū)應(yīng)設(shè)置導(dǎo)流溝和水噴淋裝置，一旦發(fā)生甲胺泄漏，應(yīng)立即開(kāi)啟水噴淋裝置對(duì)揮發(fā)的甲胺儲(chǔ)罐進(jìn)行噴淋，降低對(duì)環(huán)境造成的影響。

（2）甲胺管道一旦發(fā)現(xiàn)泄漏，應(yīng)立即關(guān)閉儲(chǔ)罐閥門(mén)，切斷氣源。用水保持火場(chǎng)中的容器冷卻，用霧狀水驅(qū)散蒸氣，趕走泄漏的氣體，防止引火。

（3）企業(yè)需針對(duì)甲胺泄漏制定專(zhuān)門(mén)的應(yīng)急預(yù)案，提高員工在突發(fā)環(huán)境事故時(shí)的應(yīng)對(duì)能力。為使應(yīng)急預(yù)案能夠真正有效實(shí)施，企業(yè)必須對(duì)應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行定期演練。

（4）如事故無(wú)法得到有效控制，企業(yè)應(yīng)立即通知相鄰企業(yè)及相應(yīng)人群，做好必要的防護(hù)措施。必要時(shí)將下風(fēng)向3 公里危害區(qū)范圍內(nèi)人群進(jìn)行疏散，將突發(fā)環(huán)境事件影響降至最低。

3 結(jié)論

本文以某企業(yè)甲胺儲(chǔ)罐泄漏事故為源項(xiàng)，運(yùn)用EIAPro2018 軟件進(jìn)行了甲胺泄漏事故的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，計(jì)算出企業(yè)甲胺泄漏事故造成的最大影響范圍，并結(jié)合預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)貯存、使用甲胺的企業(yè)提出了相應(yīng)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控要求，以降低甲胺泄漏事故環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響程度，最大程度地保護(hù)人民群眾的財(cái)產(chǎn)安全。