某化工企業(yè)甲醇鈉甲醇溶液項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究

韓 闖，石連營(yíng)

（山東東營(yíng)信誠(chéng)安全技術(shù)服務(wù)有限公司，山東 東營(yíng) 257000）

0 引 言

化工產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，在整個(gè)制造業(yè)體系中占據(jù)著重要的地位。化工產(chǎn)品與人民的生活息息相關(guān)，廣泛應(yīng)用于衣、食、住、行的方方面面。

但在化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)的原料及產(chǎn)品主要為危險(xiǎn)化學(xué)品，極易發(fā)生中毒、火災(zāi)，甚至爆炸事故，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

近年來，危險(xiǎn)化學(xué)品爆炸事故時(shí)有發(fā)生，造成了大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。2015 年的“8·12”，天津?yàn)I海新區(qū)的爆炸事故，造成165 人遇難、8 人失蹤、798 人受傷；2019 年的“3·21”，在江蘇省鹽城市響水縣陳家港鎮(zhèn)化工園區(qū)內(nèi)，江蘇天嘉宜化工有限公司化學(xué)儲(chǔ)罐發(fā)生爆炸事故，造成78 人死亡、76 人重傷，640 人住院治療，直接經(jīng)濟(jì)損失為19.86 億元。

以上事故的發(fā)生，暴露出企業(yè)的安全意識(shí)薄弱、安全管理缺失等突出問題，因此，危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)在規(guī)劃、環(huán)評(píng)、安全生產(chǎn)等方面，需要政府相關(guān)部門的嚴(yán)格管理和監(jiān)督。同時(shí)，危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)也應(yīng)不斷提高員工的安全意識(shí)，建立完善的安全生產(chǎn)管理制度，加強(qiáng)化工企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)管控和隱患排查工作，這些措施對(duì)于提高化工企業(yè)的安全生產(chǎn)水平十分關(guān)鍵。

為貫徹國(guó)家“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的安全生產(chǎn)方針，根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》（GB18218-2018）、《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》，需要對(duì)某化工企業(yè)的新建甲醇鈉項(xiàng)目進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，以及國(guó)家的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，提出對(duì)應(yīng)的措施和建議，從而提高該化工企業(yè)的安全管理水平。

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是一種通過對(duì)某一設(shè)備設(shè)施發(fā)生事故的頻率和后果進(jìn)行定量分析，并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比的方法，能全面分析潛在危險(xiǎn)發(fā)生的概率，并對(duì)其可能造成的危害程度進(jìn)行分析。

常用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法有風(fēng)險(xiǎn)矩陣法、事故樹分析法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等。風(fēng)險(xiǎn)矩陣法可以將危險(xiǎn)發(fā)生的可能性和傷害的嚴(yán)重程度進(jìn)行綜合評(píng)估，具有操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)；事故樹分析可以對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性和定量評(píng)估，應(yīng)用廣泛。

因此，本文采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法和事故樹分析法對(duì)某化工企業(yè)甲醇鈉裝置進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 企業(yè)基本概況

某化工企業(yè)主要從事：

（1）化工新材料技術(shù)開發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)咨詢、技術(shù)服務(wù)。

（2）鋰電池電解液研發(fā)、生產(chǎn)及銷售。

（3）化工產(chǎn)品生產(chǎn)銷售。

（4）石膏生產(chǎn)、銷售。

（5）自營(yíng)和代理一般經(jīng)營(yíng)項(xiàng)目商品和技術(shù)的進(jìn)出口業(yè)務(wù)。

該企業(yè)經(jīng)過各方面的考察和市場(chǎng)調(diào)研，決定建設(shè)10 萬t/a 甲醇鈉甲醇溶液及5 000 t/a 固體甲醇鈉項(xiàng)目。項(xiàng)目總投資39 644 萬元，擬分為兩期建設(shè)：

（1）一期擬投資12 281 萬元，計(jì)劃建設(shè)生產(chǎn)2 萬t/a 甲醇鈉甲醇溶液及2 000 t 甲醇鈉固體（本次評(píng)價(jià)范圍）。

（2）二期擬投資27 363 萬元，計(jì)劃建設(shè)8 t/a甲醇鈉甲醇溶液及3 000 t 固體甲醇鈉。

該項(xiàng)目的生產(chǎn)規(guī)模及主要產(chǎn)品方案見表1。

表1 生產(chǎn)規(guī)模及主要產(chǎn)品方案Table 1 Product scale and main product scheme

本建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容為10 萬t/a 甲醇鈉甲醇溶液及5 000 t/a 固體甲醇鈉項(xiàng)目（一期)的生產(chǎn)車間及其配套設(shè)施，主要包括：

（1）生產(chǎn)設(shè)施：1 套2 萬t/a 甲醇鈉生產(chǎn)裝置，1 座甲醇鈉干燥車間（2 000 t/a）。

（2）甲醇、甲醇鈉罐組：2 座2 000 m3的甲醇內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，4 座2 000 m3的甲醇鈉甲醇溶液內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐。

（3）倉(cāng)庫(kù)：1 座裝有片堿的倉(cāng)庫(kù)，2 座裝有固體甲醇鈉的倉(cāng)庫(kù)。

（4）泵棚：2 臺(tái)甲醇卸車泵，2 臺(tái)甲醇輸送泵，4 臺(tái)甲醇鈉甲醇溶液裝車泵。

（5）裝卸設(shè)施：2 根甲醇卸車萬向節(jié)鶴管，4根甲醇鈉甲醇溶液裝車萬向節(jié)鶴管。

（6）控制系統(tǒng)：中央控制室，內(nèi)設(shè)5 臺(tái)DCS控制柜及1 臺(tái)SIS 控制柜。

（7）輔助設(shè)施：總變電站、綜合泵房及2 座1 000 m3的消防水罐，維修車間/備件庫(kù)，銷售樓，車間辦公室，中心化驗(yàn)室，傳達(dá)室（2 座），磅房等公用工程及輔助設(shè)施。

2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究

為了對(duì)該公司的新建項(xiàng)目進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，首先對(duì)該新建項(xiàng)目的危險(xiǎn)有害因素進(jìn)行辨識(shí)，然后采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法、事故樹分析法對(duì)該項(xiàng)目的工藝、布局、危險(xiǎn)因素等進(jìn)行計(jì)算，從而預(yù)測(cè)發(fā)生事故的可能性和嚴(yán)重程度，并針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題提出科學(xué)、合理的安全對(duì)策措施和建議。

2.1 危險(xiǎn)有害因素辨識(shí)

本項(xiàng)目原輔材料為甲醇、氫氧化鈉，產(chǎn)品為甲醇鈉甲醇溶液、固體甲醇鈉等，公用工程涉及壓縮空氣、氮（壓縮的）等。

根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品目錄（2015 版）》，甲醇、氫氧化鈉和氮（壓縮的或液化的）不屬于劇毒化學(xué)品，但均屬于危險(xiǎn)化學(xué)品。甲醇是易揮發(fā)性液體，屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)，貯存不好或發(fā)生泄漏，都可能發(fā)生燃燒、爆炸；氫氧化鈉和氮（壓縮的）的火災(zāi)等級(jí)為戊類，屬于不燃燒物品。

參照《企業(yè)職工傷亡事故分類》（GB6441-1986），綜合考慮起因物、引起事故的誘導(dǎo)性原因、致害物、傷害方式等，通過對(duì)該項(xiàng)目危險(xiǎn)、有害因素識(shí)別，確定項(xiàng)目存在物體打擊、車輛傷害、機(jī)械傷害、起重傷害、觸電、灼燙、火災(zāi)、高處墜落、坍塌、容器爆炸、中毒和窒息等具有潛在危險(xiǎn)的有害因素。

主要危險(xiǎn)有害因素在裝置中的分布見表2。

表2 危險(xiǎn)有害因素分布Table 2 Distribution of hazardous and harmful factors

2.2 風(fēng)險(xiǎn)矩陣

風(fēng)險(xiǎn)矩陣法是Paul 等人在1998 年首次提出的一種將定性與定量分析相結(jié)合，且操作簡(jiǎn)單的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。將風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率大小和影響后果按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化評(píng)分。計(jì)算公式為：

式中：R 為風(fēng)險(xiǎn)的程度；L 為事故發(fā)生概率；S 為事故后果的嚴(yán)重性。

風(fēng)險(xiǎn)矩陣內(nèi)容包括風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重等級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)概率等級(jí)、事故后果嚴(yán)重性等，據(jù)此制成二維矩陣，如圖1 所示。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖Fig.1 Risk matrix diagram

由于該新建項(xiàng)目所涉及的事故類型較多，因此，本文以甲醇鈉生產(chǎn)裝置等4 個(gè)場(chǎng)所為例進(jìn)行具體描述。

甲醇鈉項(xiàng)目危險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)情況見表3。

表3 甲醇鈉項(xiàng)目危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)Table 3 Risk assessment of risk factors of sodium methoxide project

通過分析可知，R 值為11.56，甲醇鈉生產(chǎn)裝置、甲醇鈉干燥車間、甲醇、甲醇鈉罐組、固體甲醇鈉倉(cāng)庫(kù)的危險(xiǎn)等級(jí)為中風(fēng)險(xiǎn)，即Ⅲ級(jí)。

2.3 事故樹分析

（1）甲醇鈉生產(chǎn)裝置爆炸事故可能對(duì)財(cái)產(chǎn)及人身造成重大傷害，將其定為頂上事件。

（2）通過對(duì)甲醇鈉的化學(xué)反應(yīng)和理化性質(zhì)進(jìn)行分析，可知間歇式生產(chǎn)生成氫氣、甲醇加入過量壓力升高、泄漏、其他火災(zāi)都會(huì)導(dǎo)致裝置發(fā)生爆炸事故，故作為中間事件。

（3）將導(dǎo)致以上中間事故的各潛在危險(xiǎn)因素或故障定為基本事件。

通過FreeFta 繪制的甲醇鈉生產(chǎn)裝置爆炸事故樹如圖2 所示。

圖2 甲醇鈉生產(chǎn)裝置爆炸事故樹圖Fig.2 Explosion fault tree of sodium methoxide production plant

根據(jù)最小割集的定義，經(jīng)過分析得出，本事故的最小割集分別為{X1，X2}、{X3，X4，X5，X6}、{X7，X8}；根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料可知，各基本事件概率分別為q1=0.05，q2=0.02，q3=0.01，q4=0.06，q5=0.04，q6=0.03，q7=0.03，q8=0.01。

每一個(gè)最小割集代表一種系統(tǒng)存在的故障，所有最小割集代表系統(tǒng)的故障譜，也就是系統(tǒng)的全部故障模式。

對(duì)甲醇鈉生產(chǎn)裝置的爆炸事故進(jìn)行分析，包括頂上事件發(fā)生概率、概率重要度、臨界重要度3 項(xiàng)指標(biāo)。

利用FreeFta 軟件，得出以上3 種指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，見表4。

表4 基于FreeFta 軟件的事故樹定量分析結(jié)果Table 4 Quantitative analysis results of fault tree based on FreeFta software

3 對(duì)策措施

3.1 管理方面

該企業(yè)應(yīng)建立健全的安全生產(chǎn)責(zé)任制和相關(guān)操作規(guī)程，嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)督檢查制度，重視員工的安全培訓(xùn)及教育，不允許未經(jīng)培訓(xùn)的工人上崗，提高員工和管理人員的知識(shí)水平及判斷錯(cuò)誤的能力，不斷提高其專業(yè)業(yè)務(wù)能力，防止誤操作，防止違反操作規(guī)程和判斷錯(cuò)誤，如記錯(cuò)閥門位置而開錯(cuò)閥門、擅自脫崗、思想不集中、發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象不知如何處理等人為因素。

此外，應(yīng)按照《生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位安全生產(chǎn)事故應(yīng)急預(yù)案編制導(dǎo)則》（AQ/T9002-2006）的要求制定預(yù)案，成立本單位的事故應(yīng)急救援指揮機(jī)構(gòu)并組成搶險(xiǎn)隊(duì)，配備必要的器材和設(shè)備；應(yīng)急救援預(yù)案涵蓋廣泛，包括各部門和崗位，同時(shí)也應(yīng)該涵蓋不同類型的事故。

3.2 技術(shù)方面

首先，具有火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)的工藝、管道，根據(jù)介質(zhì)特點(diǎn)，選用氮?dú)?、蒸汽、水等介質(zhì)置換及保護(hù)系統(tǒng)，工藝裝置內(nèi)的有關(guān)構(gòu)筑物、設(shè)備均制定防火措施。

然后，裝置設(shè)備和管道的低點(diǎn)排凝及采樣口排放物質(zhì)均密閉排放，裝置內(nèi)電力及控制電纜選用阻燃電纜，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)電纜采用耐火電纜，配線管穿越墻、樓板的孔洞及穿越建筑物的配線管管口采用防火材料嚴(yán)密堵封，裝置內(nèi)電纜溝充砂，溝蓋混凝土板勾縫抹平，以防止可燃?xì)怏w積聚或含有可燃液體的污水進(jìn)入溝內(nèi)，電纜溝通入變配電室、控制室的墻洞處均填實(shí)、密封。

最后，有可能超壓的設(shè)備或壓力系統(tǒng)設(shè)置安全閥泄壓時(shí)，其排放的可燃物密閉排至放空罐，分液后氣體去地面火炬，采用密閉、自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)采用集散型控制系統(tǒng)（DCS）進(jìn)行集中監(jiān)視、控制及管理，對(duì)有毒有害物料實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，避免直接接觸。

4 結(jié) 論

針對(duì)某化工企業(yè)的新建甲醇鈉溶液項(xiàng)目，分別采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法和事故樹分析方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究，得出以下結(jié)論：

（1）通過對(duì)甲醇鈉裝置進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析（R=11.56），甲醇鈉生產(chǎn)裝置、甲醇鈉干燥車間、甲醇、甲醇鈉罐組、固體甲醇鈉倉(cāng)庫(kù)的危險(xiǎn)等級(jí)為中風(fēng)險(xiǎn)，即Ⅲ級(jí)。

（2）利用事故樹對(duì)甲醇鈉生產(chǎn)裝置進(jìn)行分析，得到了甲醇鈉裝置爆炸的事故樹和最小割集，以及頂上事件發(fā)生概率、各基本事件的概率重要度和臨界重要度。

（3）針對(duì)該化工企業(yè)新建項(xiàng)目的評(píng)估結(jié)果，分別從管理和技術(shù)兩個(gè)方面提出了對(duì)應(yīng)的措施和分理化建議。