聚氨酯生產工藝危險性分析

李全 王斌

(泰安市公安消防支隊肥城大隊，山東肥城 271600)

本文以某聚氨酯有限公司為研究對象，對其采用預聚體法生產聚氨酯的生產工藝流程中存在的危險源進行全面的辨識、分析及評估，對該廠減少人員、財產損失，將隱患消除于未然有一定指導意義。

1 基本原理

1.1 層次分析法用于影響因素體系權重的確定

層次分析法(AHP:Analytic Hierarchy Process):通過分析復雜的系統所包含因素以及相關關系，使問題條理化、層次化，從而構造層次分析結構的模型，并將每個層次的要素兩相比較，然后按照9級標度法，將得到相對重要程度的比較標度，建立判斷矩陣，從而得到各層次要素對上層次某要素重要性次序。判斷矩陣指標權重值的計算方法有特征向量法和方根法。本文采用的計算方法為方根法［1］。

1.2 事故樹分析

事故樹分析是一種描述事故因果關系的有方向的“樹”，既適用定性分析又能進行定量分析。主要步驟如下［2］。

1)熟悉系統;2)調查事故;3)確定頂上事件;4)確定目標值;5)調查原因事件;6)畫出事故樹;7)定性分析。

2 評估過程及危險部位和基本事件排序

2.1 建立危險源層次分析模型

建立該聚氨酯廠的危險分析AHP模型。層次結構如圖1所示。

圖1 系統層次圖

如圖1所示，本文的危險分析系統大體可以分成三個層次:1)最高層(目標層);2)中間層(準則層);3)最低層(方案層)。

表1為各個危險元素的定義。

表1 對各危險因素的定義表

邀請專家通過1-9值法對危險因素B1～B4和危險部位C11～C44危險性權重進行定量判定，構造A層和B1～B4各層判斷矩陣。經過專家打分后，表2～表6為建立的各層判斷矩陣和計算結果。

表2 A層的影響因素重要性比較表

表3 B1層的影響因素重要性比較表

表4 B2層的影響因素重要性比較表

從表2～表6可以看出每個矩陣C.R.值均在0.1以下，說明一致性良好。對C11～C44以加權平均法對危險性權重進行總排序，排序結果如表7所示。

表5 B3層的影響因素重要性比較表

表6 B4層的影響因素重要性比較表

表7 危險部位權重總排序表

由表7 可知危險部位 C11，C14，C21，C22，C23的危險性權重總排序較大，圖2可以更明顯的看出危險性較大的五個危險部位。

圖2 權重總排序圖

這些在生產工藝流程中危險性較大、須立即改善且實施的五個危險部位主要集中在合成聚酯多元醇和合成聚氨酯危險因素中，它們分別為:

1)聚氨酯反應釜超溫(C21);

2)冷凝聚氨酯環節堵塞溢流(C22);

3)多元醇反應釜超溫(C11);

4)原料回收過程泄漏(C14);

5)裝置或管道泄漏(C23)。

2.2 建立聚氨酯廠儲存場所事故樹危險分析模型

針對該聚氨酯廠的實際情況，本文應用事故樹分析法分析儲存場所易燃有機物儲罐發生事故的可能性，目的在于找出導致儲罐發生火災爆炸的基本原因事件，以便對儲罐采取合適的安全措施和監控。

1)根據有關資料，表8給出了各基本原因事件的定義。

表8 基本原因事件表

圖3為聚氨酯廠儲罐發生火災爆炸的事故樹圖。

2)利用布爾代數的德·莫根定律分析該事故樹的成功樹，結構函數式為:

從而得到四個最小徑集:

3)結構重要度分析。由于X10在兩個最小徑集中;X11在1個最小徑集中;X12，X13同在 1 個最小徑集中;X1，X2，X3，X4，X5，X6同在2個最小徑集中;X7在1個最小徑集中;X8，X9同在1個最小徑集中。

圖3 易燃有機物儲罐事故樹圖

根據判別結構重要度的近似方法，得到:

只要判斷 Iφ(10)，Iφ(11)，Iφ(12)，Iφ(2)，Iφ(8)，Iφ(7)的大小即可。

X10在2階最小徑集中出現1次，在3階最小徑集中出現1次，故:

X11在2階最小徑集中出現1次，故:

X12，X13在4階最小徑集中出現1次，故:

因為 X1，X2，X3，X4，X5，X6在 7 階最小徑集中出現 1 次，在8階最小徑集中出現1次，故:

因為X7在7階最小徑集中出現1次，故:

因為X8，X9在8階最小徑集中出現1次，故:

因此得到結構重要度順序為:

4)事故樹分析結論。由以上的事故樹分析和圖4得知，達到危險濃度構成了該廠儲罐區發生火災爆炸事故的重要因素。其中基本事件X10的結構重要系數最大，是儲罐發生火災爆炸事故最重要的原因，這要求我們采取針對措施來預防火災爆炸事故的發生，如采用氣體報警監視可燃蒸氣的濃度，當接近危險極限時，報警器能發出信號提醒管理人員立即采取措施;基本事件X11，X12，X13，X2的結構重要度次之，由此可知，罐體的密閉性、儲罐的選址地勢和儲罐區的火源因素對于防止火災爆炸事故的發生是非常重要的。

圖4 結構重要度分布圖

3 結語

本文運用層次分析法，得出了五個對該廠危險性影響較大的危險因素，分別是聚氨酯反應釜超溫、冷凝聚氨酯環節堵塞溢流、多元醇反應釜超溫、原料回收過程泄漏、裝置或管道泄漏;運用事故樹分析法對儲存場所進行了危險性分析，找出了引發儲罐事故的主要基本事件:儲罐及其連接設備的密封性(罐內混入空氣、管線腐蝕泄漏)、儲罐間距(通風不良)、人員因素(操作失效)、火源管理等，對基本事件進行排序找出對影響儲罐安全的危險程度，對廠區的安全生產和事故預防具有一定意義。

［1］劉鐵民，張興凱，劉功智.安全評價方法應用指南［M］.北京:化學工業出版社，2005.

［2］國家安全生產監督管理總局.安全評價［M］.北京:煤炭工業出版社，2005.

［3］韓 利，梅 強，陸玉梅，等.AHP——模糊綜合評價方法的分析與研究［J］.中國安全科學學報，2004(7):86-89.