《武汉工程大学学报》  2008年01期 41-43   出版日期：2008-01-30   ISSN:1674-2869   CN:42-1779/TQ

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合成氨企业环境风险评价的探讨
——以湖北某公司SCGP法合成氨工艺为例



环境风险通常是指由人类活动引起的、能对人类社会及其生存发展的基础——环境产生破坏、损失及至毁坏性作用等不良后果的事件发生概率.环境风险评价是指对人类的各种开发行为所引发的危害对人体健康、社会经济发展、生态系统等所造成的风险可能带来的损失进行评估，并据此进行管理和决策的过程.湖北某公司合成氨分厂采用Shell公司的SCGP煤气化技术，生产过程中涉及危险化学品种类较多、使用量大，潜在事故风险概率高.根据国家环境保护局《关于加强环境影响评价管理防范环境风险的通知》（环发［2005］152号）及湖北省环境保护局《省环保局关于开展全省重点化工企业环境风险评价工作的通知》（鄂环发［2006］18号）的要求，笔者对该厂进行了环境风险评价工作.在此工作的基础上，本文主要对合成氨企业环境风险评价方法进行探讨，提出合成氨企业环境污染突发事故的防范与应急措施，为合成氨企业环境风险管理提供理论与实际依据.1评价方法环境风险评价应包含风险识别、源项分析、预测与后果评价4个方面.1.1风险识别环境风险识别一般可分为三个部分：1）化学品风险识别；2）生产工艺和设施风险识别；3）重大危险源识别.
1.1.1化学品风险识别对于项目中涉及的化学品（含化工原辅料、中间产品、最终产品及“三废”），需进行物质危险性判定.物质危险性包括物质的毒性和火灾、爆炸危险性.按《剧毒化学品目录》（2002年版）对化学品进行急性毒性分级，名录中无规定的按《化学品安全标签编写规定》（GB152581999）判定.按各化学品的闪点、爆炸极限、火灾危险性等物化特性，对照《危险化学品名录》（2002版），对化学品进行化学燃爆特性的分类.由此确定一氧化碳、甲烷、甲醇为本项目主要的易燃品，液氨为本项目的主要毒害化学品.
1.1.2生产工艺和设施风险识别化工生产过程大都在高温高压条件下进行，加上介质的特殊化学特性，大都具有易燃、易爆、毒性等危险，事故的多发性和严重性是化学工业独有的特点，因此对于化工生产过程设施风险识别显得非常重要.在实施评价时，可按《固有危险度评价取值表》中规定的物质、容量、温度、压力操作、管道长度和阀门数量等参数进行赋值和计算，求出危险单元的固有危险度，确定危险等级：高度危险（Ⅰ级）、中度危险（Ⅱ级）、低度危险（Ⅲ级）.合成氨厂的高度危险设备评定结果如表1.
1.1.3重大危险源识别从固有危险度属Ⅰ级（高度危险）的单元中进一步分析判断，筛选出重大危险源.重大危险源的识别是依据《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ/T169 2004）附录A《重大危险源辨识》中有关危险物质的定义和危险物质在生产场所和贮存场所临界量来进行筛选.公司合成氨生产场所液氨储罐液氨存在量320 t、甲醇储罐甲醇存在量250 t，储存量大于临界量，属重大危险源，风险评价等级为一级，采用模式预测进行定量评价.表1合成氨厂设备危险度评定结果
Table 1The result of equipment risk assessment in synthetic ammonia plant
序号设备名称介质分值容量分值温度分值压力分值操作分值总分等级危险物质1油汽化炉100102527Ⅰ重油、H2、CO2液氨球罐101002224ⅠNH33合成塔10055522ⅠH2、CH4、NH34生活用煤气柜101000222ⅠCH4、H25甲醇储罐101000222Ⅰ6高压机10005217ⅠH27循环机10005217ⅠH2、CH4、NH38中变炉10022216ⅠH2、CO9低变炉10022216ⅠH2、CO10甲烷化炉10022216ⅠH211冰机液氨储槽10202216ⅠNH3第1期何磊，等：合成氨企业环境风险评价的探讨
武汉工程大学学报第30卷
1.2源项分析任何一个系统，存在各种潜在事故危险.为了评估系统风险的可接受程度，在风险评价中筛选出系统中具有一定发生概率，其后果又是灾难性的事故，且风险值为最大的事故即最大可信灾害事故，作为评价对象.通过同类项目事故统计分析可知，本项目实施后最大可信事故包括两类，即：贮罐区发生的火灾爆炸事故和贮罐区泄漏事故.由风险识别可知，公司存在于贮罐区系统中易燃易爆及有毒化学品主要为甲醇、液氨，而液氨贮罐为压力容器.结合项目实际，选择液氨作为毒性物质进行风险评价，选择甲醇作火灾燃爆物质进行评价.
1.2.1最大可信事故概率根据石家骏的统计结果［1］，自1980年至1998年，随着我国对压力容器安全的重视和管理力度的加大，压力容器的事故率逐渐下降，至1998年压力容器爆炸事故率为4.4×10-5.根据英国联合部技术委员会（AOTC）工程检验机构调查使用年限在30年以内，符合英国BS1500和BS1515等压力容器规范的一级压力容器1967~1972年间在用105 400台压力容器发生损伤事故的频率为1.17×10-3，故发生泄漏的事故应小于1.17×10-3次/年·台.应用事故树方法对甲醇罐区的事故风险概率进行分析，经计算甲醇罐爆炸事故的概率为8.7×10-5次/罐·年.该合成氨分厂共有液氨球罐4只，甲醇贮罐区区域内共有贮罐1座，各项最大可信事故概率见表2.表2最大可信事故概率
Table 2Maximum credible accident probability
序号最大可信事故类别最大可信事故概率1甲醇贮罐爆炸8.7×10-52液氨贮罐爆炸1.76×10-43液氨贮罐泄漏的事故4.68×10-31.2.2最大可信事故源项按照《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ/T 1692004）附录中推荐的液体模式对毒性物质泄漏与蒸发量进行计算，得出毒性物质泄漏最大可信事故源项见表３.甲醇储罐最大储罐储量为450 t.液池半径26 m，暴露时间40 s，热辐射系数取0.35(保守值).
表3液氨环境风险预测最大可能事故源强
Table 3The maximum possible accident source quantity
of liquid ammonia environmental risk prediction
事故类型泄漏释放到大气速率
/kg·s-1持续时
间/min释放总
量/ t速率
/kg·s-1释放高
度/m12 mm园孔泄漏3.47306.23.47365 mm园孔泄漏101.7730183.2101.773400 m3储罐突爆瞬间26071.3风险预测
1.3.1毒性物质泄漏风险预测采用导则中推荐的多烟团公式模式对毒性物质泄漏事故源进行预测.得出不同时刻半致死浓度和短期允许接触浓度范围.在此基础上确定半致死浓度范围内的最大影响人群数量.
1.3.2燃爆事故风险预测根据前述危险源识别出的重大燃爆危险源，进行池火灾影响预测［2］，得出热辐射影响计算结果如表4.表4热辐射影响计算结果
Table 4The results of thermal radiation effects
储量
/t火焰高
度/m火球持续
时间/ s死亡半
径/m二度烧伤
半径/ m一度烧伤
半径/ m财产损失
半径/ m45015.34017.120.428.3不存在1.3.3风险评价根据导则中规定，环境风险是指突发性事故对环境(或健康)的危害程度，用风险值R表征，其定义为事故发生概率与事故造成的环境(或健康)后果的乘积［4］，由于目前毒理学研究资料的局限性，在实际应用中，可用简化分析法，用LC(50)浓度来求毒性影响［3，5］.即：
风险值R(死亡／年)= P(A)×P(B)×0.5×N
式中:P(A) ——事故概率，由统计资料获得.
P(B) ——特定气象条件出现的概率即相关风向年出现的频率.
N——浓度超过污染物半致死浓度区域中的人数.风险可接受分析采用最大可信事故风险值Rmax与同行业可接受风险水平RL比较：Rmax≤RL认为环境风险水平是可以接受的.Rmax＞RL需要进一步采取环境风险防范措施，以达到可接受水平.否则不可接受.
2评价结论根据当地近5年的气象资料统计，评价过程中预测该地区全年出现最高频率的大气稳定度D级（占43%），风速选取代表性的静风(0.5 m/s)、小风(1.5 m/s)和年平均风速(2.5 m/s)下（设定液氨持续泄漏30 min），液氨贮罐爆炸、泄漏事故的风险值.在事故发生30 min内LC50（半致死浓度）范围内的最大影响人群数量预测结果汇总于表5.因篇幅有限，这里只列出12 mm圆孔泄漏情况下的结果.由表5可知，在静风、小风及有风条件下，液氨贮罐爆炸、泄漏的事故最大可信事故风险Rmax均明显大于当前国内化工、石化行业可接受风险水平R（L）＝8.33×l0-5［3］.由此可知事故风险值是不可接受的，必须采取措施以降低环境风险.表5D类稳定度下液氨贮罐泄漏（12 mm园孔泄漏）事故风险值一览表
Table 5Risk value of leakage in the liquid ammonia equipment at Class D stability
风向NNEESESSWWNW风频/%小风2.060.580.360.921.030.390.350.97有风1.570.370.180.620.610.220.160.53静风4.39事故概率4.68×10-3最大静风5050505050505050影响小风160200200200100100120150人数有风1101601606060808090事故静风5.13×10-35.13×10-35.13×10-35.13×10-35.13×10-35.13×10-35.13×10-35.13×10-3风险小风7.71×10-32.71×10-31.68×10-34.31×10-32.41×10-39.13×10-49.83×10-43.40×10-3值有风4.04×10-31.39×10-36.74×10-48.70×10-48.56×10-44.12×10-43.00×10-41.12×10-33风险防范措施及应急预案可以采取如下措施以降低环境风险：a. 降低事故发生概率.近年来，氨设施发生事故及造成的危害列于榜首［1］，统计资料表明同行业氨气设施发生事故的概率明显高于“化工设备和生产装置风险事故概率一般在1×10-5次/a”.因此，企业加强生产过程、生产设备、生产人员的管理，提高业务素质和风险防范意识，以减少事故发生的概率.b. 减小事故污染物排放量.措施之一是提高事故处理反应能力，减少事故排放时间；其二是进一步完善液氨储罐区的喷淋系统，事故发生后污染物的扩散量可减少70%左右，减小下风向半致死浓度影响范围，降低事故风险值.c. 厂区应设有事故池.一旦甲醇、液氨等发生火灾或泄漏，吸收或消防产生废水直接排放会造成二次污染事故.必须首先汇入应急反应池，待处理达标后方可排放.应急反应池容量不得于小于消防用水量，否则化学品随消防用水泄入水体，将造成重大环境污染事故.企业必须在平时拟定应急预案，以应对可能发生的有毒化学品事故，一旦发生事故，即可以在有充分准备的情况下，对事故进行紧急处理.化学工业风险事故的应急计划包括应急状态分类、应急计划区和事故等级水平、应急防护、应急医学处理等.