某企業(yè)丙烯腈儲(chǔ)罐事故大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究

摘 要：通過(guò)對(duì)某企業(yè)丙烯腈儲(chǔ)罐事故大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)研究，探討丙烯腈儲(chǔ)罐在發(fā)生泄漏、火災(zāi)等事故時(shí)，對(duì)環(huán)境的影響范圍及影響程度，并提出相應(yīng)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范措施。分析了丙烯腈儲(chǔ)罐事故的可能原因及其對(duì)大環(huán)境的影響，利用大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型對(duì)事故情景下的大氣污染物擴(kuò)散進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：丙烯腈儲(chǔ)罐事故對(duì)大氣環(huán)境具有顯著風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在不利氣象條件下，其影響范圍和程度較大。基于評(píng)估結(jié)果，提出了針對(duì)性的大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范措施。

關(guān)鍵詞：丙烯腈儲(chǔ)罐；大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范；事故情景模擬

中圖分類號(hào)：X783 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）12–0-03

作為一種重要的有機(jī)化工原材料，丙烯腈廣泛應(yīng)用于合成纖維、合成橡膠、合成樹(shù)脂等產(chǎn)品的生產(chǎn)。而丙烯腈儲(chǔ)罐作為存儲(chǔ)丙烯腈的重要設(shè)施，其安全性直接關(guān)系到化工企業(yè)的生產(chǎn)安全和環(huán)境保護(hù)。然而，由于丙烯腈具有劇毒、易燃、易爆等危險(xiǎn)特性，儲(chǔ)罐在長(zhǎng)期使用過(guò)程中可能因各種因素導(dǎo)致事故發(fā)生。國(guó)內(nèi)外已發(fā)生多起丙烯腈儲(chǔ)罐事故，例如，2005年江蘇省江都區(qū)丁伙鎮(zhèn)化工廠丙烯腈儲(chǔ)罐爆炸事故、2015年某大型化工廠丙烯腈儲(chǔ)罐泄漏事故等。這些事故均造成了不同程度的財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境破壞。因此，對(duì)丙烯腈儲(chǔ)罐事故大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)并提出有效的防范措施，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究對(duì)象與事故情景

1.1 研究對(duì)象

研究對(duì)象主要為某企業(yè)丙烯腈儲(chǔ)罐項(xiàng)目中的大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。該項(xiàng)目包括新建的5 000 m3丙烯腈儲(chǔ)罐和相關(guān)的輸送管道[1]。該儲(chǔ)罐位于公司原料罐區(qū)的預(yù)留空地，其中，丙烯腈作為主要存儲(chǔ)物質(zhì)，具有劇毒、易燃、易爆的特性，其安全存儲(chǔ)和運(yùn)輸對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。

1.2 事故情景

為了全面評(píng)估丙烯腈儲(chǔ)罐及輸送管道項(xiàng)目的大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)定了2種典型的事故情景。

第一，泄漏事故情景。丙烯腈儲(chǔ)罐因設(shè)備老化、操作失誤、自然災(zāi)害（如地震、洪水）或外部因素（如撞擊、腐蝕）導(dǎo)致泄漏。泄漏量根據(jù)儲(chǔ)罐容量和潛在泄漏點(diǎn)的大小進(jìn)行估算，設(shè)定為儲(chǔ)罐容量的一定百分比，例如1%即為50 m3對(duì)5 000 m3儲(chǔ)罐。泄漏事故可能導(dǎo)致丙烯腈迅速揮發(fā)至大氣，形成有毒氣體云團(tuán)，對(duì)周邊環(huán)境和人員構(gòu)成威脅[2]。

第二，火災(zāi)爆炸事故情景。丙烯腈泄漏后，若遇到火源或高溫環(huán)境，可能引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸?；馂?zāi)爆炸事故將產(chǎn)生大量熱輻射、火焰和有毒煙霧，對(duì)周邊大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染，并威脅人員安全和建筑物完整性。

2 大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型與參數(shù)設(shè)置

2.1 大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

采用AERMOD模型評(píng)估大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。AERMOD

模型是一種廣泛使用的穩(wěn)態(tài)、多源、多污染物擴(kuò)散模型，用于評(píng)估工業(yè)排放源對(duì)大氣環(huán)境的影響。該模型考慮風(fēng)速、風(fēng)向、大氣穩(wěn)定度、地形、排放源高度和強(qiáng)度等因素，能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)污染物的擴(kuò)散范圍和濃度分布。

2.2 參數(shù)設(shè)置

為了科學(xué)、合理地設(shè)置大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的參數(shù)，綜合考慮了項(xiàng)目的特性、歷史數(shù)據(jù)、模型敏感性分析及現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果。表1詳細(xì)列出了參數(shù)及其設(shè)定值或范圍。從泄漏量到地形，每個(gè)參數(shù)都經(jīng)過(guò)仔細(xì)考慮和計(jì)算，確保其能夠真實(shí)反映項(xiàng)目的實(shí)際情況和潛在風(fēng)險(xiǎn)。

在參數(shù)設(shè)置中，泄漏量是根據(jù)儲(chǔ)罐的容量進(jìn)行設(shè)定的，5 000 m3儲(chǔ)罐的泄漏量設(shè)為50 m3，這是一個(gè)相對(duì)較大的假設(shè)泄漏量，用于評(píng)估極端情況下的環(huán)境影響。泄漏速率則基于儲(chǔ)罐壓力、泄漏孔徑、丙烯腈的流體性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算。泄漏持續(xù)時(shí)間假設(shè)為30 min，這是基于歷史事故數(shù)據(jù)和模型假設(shè)的一個(gè)合理時(shí)間范圍。

風(fēng)速和風(fēng)向參數(shù)考慮了某企業(yè)地區(qū)的歷史氣象數(shù)據(jù)，并考慮了模型敏感性分析的結(jié)果，以確保模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。大氣穩(wěn)定度采用Pasquill-Gifford分類法評(píng)估大氣污染物的擴(kuò)散。排放源高度直接根據(jù)儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)高度確定。排放強(qiáng)度則基于泄漏量和泄漏速率進(jìn)行計(jì)算。地形考慮了現(xiàn)場(chǎng)勘查和地形圖的結(jié)果，以反映項(xiàng)目所在地的實(shí)際地理特征。受體位置則考慮了周邊敏感點(diǎn)和網(wǎng)格點(diǎn)，以評(píng)估污染物對(duì)環(huán)境和人體的潛在影響。這些參數(shù)的設(shè)置是大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的基礎(chǔ)，確保模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

3 事故情景模擬與結(jié)果分析

在某企業(yè)丙烯腈儲(chǔ)罐項(xiàng)目的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，事故情景模擬是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。通過(guò)模擬不同的事故情景，評(píng)估事故對(duì)周邊環(huán)境和人員的影響程度，從而制定更有效的應(yīng)急措施和風(fēng)險(xiǎn)管理策略。

3.1 泄漏事故情景模擬

在泄漏事故情景下，主要關(guān)注丙烯腈的擴(kuò)散情況。丙烯腈是一種有毒化學(xué)物質(zhì)，對(duì)人體和環(huán)境會(huì)造成一定危害。因此，在模擬過(guò)程中，采用AERMOD模型模擬丙烯腈的擴(kuò)散情況。

模擬結(jié)果顯示：在不利氣象條件下（如風(fēng)速較低、大氣穩(wěn)定度較高），丙烯腈的擴(kuò)散范圍較大。具體而言，當(dāng)風(fēng)速低于3 m/s、大氣穩(wěn)定度為F類時(shí)，丙烯腈可能擴(kuò)散至周邊數(shù)千米范圍，丙烯腈的濃度分布呈現(xiàn)明顯的梯度變化，距離泄漏點(diǎn)越近，濃度越高；隨著距離的增加，濃度逐漸降低[3]。在最不利氣象條件下（如風(fēng)速極低、大氣穩(wěn)定度極高），丙烯腈儲(chǔ)罐泄漏事故可能導(dǎo)致周邊環(huán)境中丙烯腈的濃度超過(guò)毒性終點(diǎn)濃度-2限值。毒性終點(diǎn)濃度-2是指在該濃度下，化學(xué)物質(zhì)對(duì)人體健康產(chǎn)生的危害程度較為嚴(yán)重，可能導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的損害或死亡。一旦丙烯腈的濃度超過(guò)該限值，將對(duì)周邊人員和環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

3.2 火災(zāi)爆炸事故情景模擬

在火災(zāi)爆炸事故情景下，主要關(guān)注火災(zāi)產(chǎn)生的熱輻射、有毒煙霧及可能引發(fā)的連鎖反應(yīng)。模擬結(jié)果顯示：一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，火災(zāi)產(chǎn)生的熱輻射將迅速擴(kuò)散至周邊區(qū)域。熱輻射的強(qiáng)度與火災(zāi)的規(guī)模、持續(xù)時(shí)間及氣象條件等因素有關(guān)。在極端情況下，熱輻射可能威脅周邊人員和建筑物的安全。火災(zāi)還將產(chǎn)生大量有毒煙霧，這些煙霧含有大量的有害物質(zhì)，如丙烯腈、一氧化碳等。這些有害物質(zhì)將嚴(yán)重影響周邊大氣環(huán)境，對(duì)人員健康造成潛在威脅。

此外，丙烯腈儲(chǔ)罐和輸送管道之間存在相互連接的關(guān)系，一旦某個(gè)儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，可能引發(fā)其他儲(chǔ)罐或設(shè)施的損壞和泄漏。這將進(jìn)一步加劇事故的危害程度，擴(kuò)大事故的影響范圍。

3.3 結(jié)果分析

通過(guò)分析泄漏事故和火災(zāi)爆炸事故情景的模擬結(jié)果，得出以下結(jié)論：丙烯腈儲(chǔ)罐泄漏事故可能導(dǎo)致丙烯腈在周邊環(huán)境快速擴(kuò)散，超過(guò)毒性終點(diǎn)濃度-2限值；而火災(zāi)爆炸事故將產(chǎn)生大量熱輻射和有毒煙霧，可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，對(duì)周邊環(huán)境和人員構(gòu)成嚴(yán)重威脅，加劇事故危害程度。

某企業(yè)丙烯腈儲(chǔ)罐項(xiàng)目的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果表明，泄漏事故和火災(zāi)爆炸事故對(duì)周邊環(huán)境和人員構(gòu)成嚴(yán)重威脅。為了減輕事故影響，需要采取有效的應(yīng)急措施和加強(qiáng)儲(chǔ)罐的安全管理和監(jiān)測(cè)。

4 大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范措施

4.1 儲(chǔ)罐區(qū)大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范

4.1.1 加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)罐的密封性管理

儲(chǔ)罐的密封性是防范泄漏的第一道防線。必須定期檢查和維護(hù)儲(chǔ)罐的法蘭、墊片、閥門等密封件，確保其處于良好的工作狀態(tài)，無(wú)任何破損或老化現(xiàn)象。同時(shí)，應(yīng)用高質(zhì)量的密封材料和技術(shù)，以提高儲(chǔ)罐的整體密封性能。包括但不限于采用先進(jìn)的密封墊片、密封膠及專業(yè)的密封技術(shù)，確保儲(chǔ)罐在各種工況下都能保持密封狀態(tài)。

4.1.2 優(yōu)化儲(chǔ)罐區(qū)布局與通風(fēng)

儲(chǔ)罐區(qū)的布局應(yīng)科學(xué)、合理，避免儲(chǔ)罐過(guò)于密集，以縮小在事故發(fā)生時(shí)泄漏物質(zhì)的擴(kuò)散范圍。同時(shí)，應(yīng)確保儲(chǔ)罐區(qū)具備良好的通風(fēng)條件，通過(guò)自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)的方式，有效降低泄漏物質(zhì)在大氣中的濃度。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以在儲(chǔ)罐區(qū)設(shè)置合理的風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)向扇，引導(dǎo)氣流方向，使泄漏物質(zhì)能夠迅速稀釋并擴(kuò)散至安全區(qū)域，減少對(duì)周邊環(huán)境的污染。

4.1.3 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)

在儲(chǔ)罐區(qū)安裝先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備，如可燃有毒氣體檢測(cè)器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大氣中丙烯腈等危險(xiǎn)物質(zhì)的濃度。這些監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)具備高精度和高靈敏度，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)告任何異常情況。一旦監(jiān)測(cè)濃度超標(biāo)或異常情況，應(yīng)立即啟動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)，發(fā)出警報(bào)并通知相關(guān)人員采取相應(yīng)措施。同時(shí)，這些監(jiān)測(cè)設(shè)備還應(yīng)與中央控制室建立聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，以便及時(shí)掌握儲(chǔ)罐區(qū)的環(huán)境狀況，加快應(yīng)急響應(yīng)的速度和提高其準(zhǔn)確性。

4.2 輸送管道大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范

4.2.1 加強(qiáng)管道維護(hù)與檢查

定期對(duì)管道進(jìn)行全面的檢查，包括管道的完整性、連接處的密封性、防腐層的完好程度等。在檢查過(guò)程中，要尤為注意易受腐蝕、易磨損的部位，以及管道的連接處和彎頭等薄弱環(huán)節(jié)。一旦發(fā)現(xiàn)任何潛在的安全隱患，如裂紋、腐蝕、泄漏等，應(yīng)立即進(jìn)行修復(fù)或更換，確保管道穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2.2 優(yōu)化管道設(shè)計(jì)與選材

在管道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮其承受的壓力、溫度、介質(zhì)特性等因素，選擇適合的管材和連接方式。針對(duì)丙烯腈等具有腐蝕性、易燃易爆的危險(xiǎn)物質(zhì)，應(yīng)選擇耐腐蝕、耐高溫、抗壓強(qiáng)度高的管材，如不銹鋼、合金鋼等。還可以在管道上設(shè)置緊急切斷閥等安全裝置，這些裝置能夠在事故發(fā)生時(shí)迅速切斷物料供應(yīng)，防止泄漏物質(zhì)進(jìn)一步擴(kuò)散。

4.3 應(yīng)急響應(yīng)與事故處置

4.3.1 制定詳細(xì)應(yīng)急預(yù)案

應(yīng)急預(yù)案需清晰界定應(yīng)急響應(yīng)的每步流程，明確各環(huán)節(jié)的責(zé)任人，確保在緊急情況下能夠迅速、準(zhǔn)確地采取行動(dòng)。同時(shí)，預(yù)案還應(yīng)涵蓋應(yīng)急物資的儲(chǔ)備與調(diào)配方案，以及人員疏散和撤離的明確路線，以保障人員安全為首要任務(wù)。定期組織應(yīng)急演練和培訓(xùn)也是增強(qiáng)員工應(yīng)急處理能力和安全意識(shí)的有效途徑，確保在真正的事故面前，員工能夠冷靜應(yīng)對(duì)，有效執(zhí)行預(yù)案。

4.3.2 構(gòu)建應(yīng)急響應(yīng)體系

建立由企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)、安全管理人員、專業(yè)技術(shù)人員等多方參與的應(yīng)急響應(yīng)團(tuán)隊(duì)。該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)在事故發(fā)生時(shí)，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，并統(tǒng)籌指揮整個(gè)應(yīng)急處置工作。為了提高應(yīng)急響應(yīng)的效率，團(tuán)隊(duì)還需與當(dāng)?shù)丨h(huán)保、消防等部門保持緊密的溝通與合作，確保在事故發(fā)生時(shí)能夠迅速獲得專業(yè)的支持和援助。

4.3.3 強(qiáng)化事故后監(jiān)測(cè)與評(píng)估

一旦發(fā)生泄漏，應(yīng)立即啟動(dòng)環(huán)境污染應(yīng)急預(yù)案，并對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面的應(yīng)急監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)工作應(yīng)涵蓋污染物質(zhì)的成分、濃度及擴(kuò)散范圍等，為后續(xù)的應(yīng)急處置提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，全面評(píng)估事故影響，包括對(duì)人體健康、大氣環(huán)境及地表水環(huán)境等可能造成的潛在影響。根據(jù)監(jiān)測(cè)和評(píng)估的結(jié)果，制定更為精準(zhǔn)、有效的污染治理和生態(tài)修復(fù)方案，最大限度地減輕事故對(duì)環(huán)境和社會(huì)的負(fù)面影響。

4.4 持續(xù)改進(jìn)與技術(shù)創(chuàng)新

4.4.1 加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新

在儲(chǔ)罐和輸送管道的安全管理中，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，提升安全水平、降低大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。企業(yè)應(yīng)鼓勵(lì)和支持技術(shù)研發(fā)，不斷探索新型密封材料、優(yōu)化管道設(shè)計(jì)算法，以及提高檢測(cè)設(shè)備的靈敏度和準(zhǔn)確性。這些創(chuàng)新技術(shù)不僅能增強(qiáng)儲(chǔ)罐及管道的密封性和耐用性，還能更精準(zhǔn)地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，從而大幅提高安全管理水平。

4.4.2 引入智能化管理系統(tǒng)

引入智能化管理系統(tǒng)，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐及管道的遠(yuǎn)程監(jiān)控、預(yù)警和數(shù)據(jù)分析，可以極大地提高管理效率，減少人為錯(cuò)誤，確保安全措施的及時(shí)響應(yīng)和精準(zhǔn)執(zhí)行。

4.5 法律法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)遵循

在追求技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，企業(yè)必須嚴(yán)格遵守國(guó)家和地方關(guān)于儲(chǔ)罐及輸送管道安全管理的法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，明確企業(yè)安全運(yùn)營(yíng)的框架。企業(yè)應(yīng)定期組織法律法規(guī)培訓(xùn)，使員工充分了解并遵循相關(guān)要求，確保所有安全措施均符合法律法規(guī)的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某企業(yè)丙烯腈儲(chǔ)罐項(xiàng)目的大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)研究，得出了具有指導(dǎo)意義的結(jié)論和建議。通過(guò)加強(qiáng)儲(chǔ)罐及輸送管道安全管理、優(yōu)化儲(chǔ)罐及輸送管道設(shè)計(jì)、提高應(yīng)急響應(yīng)能力和強(qiáng)化環(huán)境監(jiān)管和監(jiān)測(cè)等措施的實(shí)施，可以有效降低丙烯腈儲(chǔ)罐項(xiàng)目的大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。未來(lái)，企業(yè)應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)安全管理，不斷完善應(yīng)急預(yù)案和措施，確保項(xiàng)目的長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹子杰，馬占龍，韓一，等.關(guān)于丙烯腈儲(chǔ)罐呼吸閥尾氣、安全閥緊急泄放處理方案的探討[J].化工安全與環(huán)境， 2023，36（4）：53-56.

[2] 張光生，楊日麗，劉偉杰.基于PHAST的危險(xiǎn)化學(xué)品壓力儲(chǔ)罐泄漏模擬分析[J].化工管理，2020（16）：139-143.

[3] 郭文廣.大孤山化工園區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與應(yīng)急對(duì)策研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2015.

收稿日期：2024-09-27

作者簡(jiǎn)介：游宇濤（1987—），男，江西豐城人，工程師，研究方向?yàn)榇髿猸h(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。