己內酰胺生產企業突發環境事件應急研究

王 國 棟

(太原理工大學環境科學與工程學院，山西 太原 030024)

己內酰胺生產企業突發環境事件應急研究

王 國 棟

(太原理工大學環境科學與工程學院，山西 太原 030024)

·綠色環保·建筑節能·

己內酰胺是重要的化工原料之一，其生產過程涉及到多種有毒有害物質，這些物質泄漏擴散或引起爆炸，會對周圍環境造成嚴重危害。以周邊有河流、農田和居民的山西某己內酰胺生產企業為例，對該廠進行了突發環境事件應急研究。通過分析己內酰胺生產工藝，明確了己內酰胺生產過程中的危險因素，對苯罐、環己烷罐等重要危險源進行了評估，為同類企業突發環境事件的預防和控制提供了依據。

危險源，危險因素，應急研究

0 引言

隨著社會的高度發展，人類生活需求愈來愈復雜多樣，作為人類生活支柱產業的化工工業亦越來越精細復雜，其明顯的特點是反應設備多、物料多樣化、管道系統復雜，增加了生產企業潛在發生事故的概率，且一旦發生突發事件，對環境影響較為嚴重。“8·12”天津濱海新區爆炸事故，吉化雙苯廠爆炸等事故的影響至今記憶猶新。化工廠突發環境事件的應急成為研究熱點，林大建、陳祖云等人對氟化工廠突發環境事件進行了應急研究[1]；趙顯、趙云勝等人對離子膜燒堿工程進行了應急研究[2]。己內酰胺是錦綸纖維、工程塑料等產品重要的化工原料之一，其生產過程中涉及有毒有害物質，存在潛在的泄漏，甚至發生爆炸的風險。因此進行己內酰胺化工廠突發環境事件的應急研究是十分必要的。

1 己內酰胺生產危險因素的辨識

1.1 企業概況

企業位于晉城市澤州縣巴公鎮西北2.15 km處，占地約34.9 hm2，現有生產設備1 830臺，主要產品己內酰胺年設計生產能力為1.0×104t/年。企業周邊的主要河流為巴公河，其5 km范圍內居住區人口總數為73 828人，耕地266.7 hm2。

1.2 己內酰胺生產工藝流程

己內酰胺生產采用環己酮氨肟化、貝克曼重排技術，以環己酮、雙氧水、氨為原料，在煙酸存在條件下生產己內酰胺。生產過程主要包括：氨肟化、肟萃取、重排反應、中和、萃取、加氫精制、蒸發精制、硫酸銨干燥。主要反應方程式如下：

C6H10O+NH3+H2O2→C6H10NOH+2H2O

C6H10NOH+H2SO4·SO3+NH3→C6H11NO+(NH4)2SO4

1.3 環境風險物資辨識

通過生產過程原輔用料、產排污環節分析可知，本公司的環境風險物質主要有磷酸、發煙硫酸、苯、環己烷等，見表1。

表1 環境風險物資情況表

1.4 危險因素辨識

通過以下幾種物質的危害類型對己內酰胺生產過程的危險因素進行辨識。

1.4.1有毒有害物質

1)苯，SO2，SO3。

在硫酸生產階段，SO2，SO3氣體作為中間產物大量存在；在環己酮生產階段，苯蒸汽大量存在，這些氣體泄漏外排對環境、人體健康均有較大的影響。

2)環己烷、環己酮。

己內酰胺生產過程中的毒性物質環己烷、環己酮，其泄漏會對地表水、地下水環境造成嚴重污染。

1.4.2易燃易爆物質

在環己酮生產階段，環己酮易燃易爆物質，遇明火、高熱極易燃燒爆炸。在雙氧水生產階段、環己酮生產階段，作為原料的氫氣為易燃易爆氣體，有產生火災爆炸的危險。

1.4.3腐蝕性物質

濃硫酸、硝酸屬強腐蝕性工藝原料，一旦泄漏與人接觸會造成化學性灼傷。

1.4.4特殊危險物質

在重排反應階段，環己酮肟的用量、溫度的改變都可能引起重排反應器溫度迅速上升，發生爆炸[3]。

1.4.5其他危險因素

通過對企業工藝、生產等情況調查與分析，應用事故易發性評價方法、化學火災及爆炸毒性指數評價方法、事故后果易發性評價方法等，分析己內酰胺生產工藝中其他主要危險因素有機械撞擊、雷電、高空墜落、電氣火花等。

2 重大危險源辨識

2.1 重大危險源的辨識指標

依據GB 18218—2009危險化學品重大危險源辨識，單元內存在危險化學品的數量等于或超過規定的臨界量，即被定為重大危險源；重大危險源的確定根據單元內存在的危險化學品的數量、種類區分為兩種情況：

1)單元內存在的危險化學品為單一品種，則該危險化學品的數量即為單元內危險化學品的總量，若等于或超過相應的臨界量，則定為重大危險源。

2)單元內存在的危險化學品為多品種時，則按式(1)計算，若滿足式(1)，則定為重大危險源：

q1/Q1+q2/Q2+Λ+qn/Qn≥1

(1)

其中，q1，q2，…，qn為每種危險化學品實際存在量，t；Q1，Q2，…，Qn為與各危險化學品相對應的臨界量，t。

2.2 重大危險源辨識

根據以上重大危險源辨識指標確定方法，得到重大危險源辨識結果見表2。

表2 重大危險源辨識結果

3 應急預案制定

3.1 重大危險源的防控與應急措施

3.1.1罐區安全防范措施

按照《儲罐區防火設計規范》的有關規定，罐區應設置防護圍堤，遠離火種、熱源，并設置防日曬的固定式冷卻水噴霧系統。根據各罐區的實際情況，分別制定防范措施如下：

1)環己酮罐區。

環己酮罐區位于廠區西南部，該灌區包含苯罐、環己烷罐、環己酮罐等。該罐區應設置高為1.75 m的圍堰，圍堰地面設有地溝，環己酮罐應設有噴淋設施、泡沫阻火設施，苯罐上面應設置氮封閥。

2)硫酸罐區。

硫酸罐區位于環己酮罐區東側相鄰位置。該區應設置高為1.75 m的圍堰，圍堰地面及地溝進行防酸防腐蝕處理，硫酸罐區內應設有廢酸收集池，當發生泄漏時，可以將硫酸收集暫存于廢酸收集池中，然后回收利用。

3)雙氧水罐區。

雙氧水罐區位于廠區西北部，應設有高為1.5 m的圍堰，圍堰內地面應設有地溝，儲罐上面應設有泡沫阻火器。

3.1.2氣體報警及聯動系統

企業的環己酮罐區、雙氧水罐區、硫酸罐區每隔15 m應設有有毒有害、易燃易爆氣體泄漏報警裝置，并與中央控制室聯網，中央控制室發現有異常情況時，可進行罐區及裝置區周圍的消防栓、罐體上的噴淋設施及泡沫阻火設施、固定及移動滅火設施的聯動。

3.1.3事故排水的防控措施

根據企業在事故狀態下廢水的最大產生量為4 860 m3，企業應在廠區設置容積為5 000 m3的事故水池兩座，用于收集廠區事故狀態下的廢水。

罐區應設有事故水、雨水切換井，正常情況下雨水閥門處于關閉狀態。當發生泄漏時，確保在雨水閥門關閉的前提下，同時關閉事故閥門，將圍堰內的物料收集到專用容器中；不能收集或洗消物料的廢水，可通過打開事故閥門，廢水會自流進入廠區事故水池，在事故水池周圍應配有水泵和抽水管線，可將事故廢水抽至污水處理站進行處理。

企業在污水總排口應設置在線監測和關閉設施，在線監測與中央控制樓聯網，出現異常情況時，有專人負責切斷污水總排口閥門并打開事故閥門，使泄漏物、不合格廢水回流入事故水池。

3.1.4滅火系統

企業的項目消防水與工藝水應分開。罐區圍堰周圍應設有消火栓、消防排水管、回收池等，消防泵應采用能在斷電等緊急情況下迅速啟動的驅動機，如柴油機。

罐區儲液泄漏引起的火災事故應用各罐區設置的滅火器：固定式液上噴射低倍數泡沫滅火系統、移動式泡沫滅火系統等滅火，同時利用儲罐上面的噴淋裝置滅火。

3.2 信息上報

3.2.1企業內部報告程序

發生突發環境事件后，當班員工發現事故時必須第一時間報告班長，班長啟動現場處理方案并報調度室；其他員工發現事故時立即報告當班調度，當班調度要及時向調度室報告，并通知相關事故處置小組趕赴現場處置。如遇緊急情況發現者可立即越級報告公司調度室。調度室接到報告后應及時報告公司總經理，同時根據事故發展事態啟動相關預案并報告澤州縣環保局和人民政府。

具體報告流程簡圖如圖1所示。

3.2.2信息通報

應急救援指揮中心根據事態發展狀況及現場應急處置情況，若發現事件超出自身應急處置能力或可能對周圍環境構成危險進而影響到周邊居民和單位時，上報澤州縣環保局和人民政府，并協助澤州縣環保局和人民政府根據現場監測情況并與周邊村莊

和單位取得聯系，通報當前突發環境事件的狀況，通知群眾做好應急疏散準備，聽候澤州縣政府指令，并做好在撤離過程中的注意事項，積極組織群眾開展自救與互救。

3.3 應急設備與隊伍

3.3.1應急物資與設施

根據應急要求，企業應具備的應急物資及應急設施見表3。

表3 應急物資及設施一覽表

3.3.2救援隊伍

成立公司應急救援指揮中心，由公司主要負責人、部門領導、安全管理人員等組成，是公司安全生產事故應急管理工作的最高領導機構。下設應急救援指揮中心辦公室，設在總調度室，發生重大事故時，總經理任總指揮，副總經理任副總指揮，各部門負責人為應急小組組長。

現場應急救援指揮中心是事故發生后由應急救援領導小組派出的現場應急救援指揮機構行使現場應急指揮、協調、處置等職責。當事故達到政府啟動相關預案時，現場應急指揮部應在政府應急部門的指揮和領導下開展應急救援工作。

[1] 林大建，陳祖云，江小華，等.某在建氟化工廠重大危險源辨識應急預案[J].工業安全與環保，2003,29(8)：36-37.

[2] 趙 顯，趙云勝，劉如民.某化工廠離子膜燒堿工程危險因素辨識與應急預案[J].安全與環境工程，2005,12(1)：55-57.

[3] 李識寒，任文杰，杜衛民．己內酰胺裝置重排工序危險性分析與控制[J]．廣東化工，2013，40(23)：139-140.

Researchontheemergencyenvironmentalaccidentsofcaprolactamproductionenterprises

WangGuodong

(TaiyuanUniversityofTechnologyInstituteofEnvironmentalScienceandEngineering,Taiyuan030024,China)

Caprolactam is one of important chemical raw materials, the production process involves a variety of toxic and harmful substances. leakage diffusion or explode of these substances will cause serious harm to the environment. In this paper, the surrounding rivers, farmland and residents a caprolactam production enterprises in Shanxi Province as an example, studies the emergency environmental accidents of the plant. Through the analysis of caprolactam production technology, has been clear about the dangerous factors in the process of caprolactam production, containers of benzene and cyclohexane cans important source of danger were evaluated, for emergency environmental accidents prevention and control of similar enterprises to provide the basis.

source of danger, risk factors, emergency research

2017-10-06

王國棟(1975- )，男，在讀碩士

1009-6825(2017)35-0187-03

X937

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