甲胺泄漏事故環(huán)境風險分析與影響研究

吳 潤，夏 洲

（安徽省化工研究院，安徽合肥230041）

甲胺是一種有機化合物，化學式CH3NH2，是重要的有機化工原料。甲胺毒性較高，根據(jù)《建設項目環(huán)境風險評價技術導則》（TJ169-2018）附錄H，甲胺毒性終點濃度1 為440 mg/m3，毒性終點濃度2 為81 mg/m3。由于甲胺用途廣泛，全國近年發(fā)生甲胺泄漏事故較多。甲胺泄漏后揮發(fā)的氯化氫輕則引起人員中毒，重則導致人員傷亡。如何對泄漏事故進行有效的風險防控是甲胺貯存、使用企業(yè)必須重視的問題。

本文以甲胺儲罐管道泄漏事故為源項，依據(jù)《建設項目環(huán)境風險評價技術導則》（HJ 169-2018）并參考相關文獻，對泄漏事故環(huán)境風險進行影響預測，根據(jù)預測結果提出切實可行的環(huán)境風險防控措施和應急管理要求，以降低企業(yè)甲胺泄漏事故環(huán)境風險影響程度，作為甲胺貯存、使用等企業(yè)環(huán)境風險評價的參考[1-7]。

1 甲胺泄漏事故風險預測與評價

1.1 風險事故情形分析

某化工企業(yè)廠區(qū)設置1 臺100 m3帶壓甲胺儲罐，儲罐設計壓力0.7 MPa，甲胺最大儲存量80 t，管道內(nèi)徑50 mm。

（1）泄漏模式確定

由于甲胺儲罐為高壓罐（0.7 MPa），儲罐內(nèi)甲胺為液態(tài)，泄漏時在噴口處甲胺液體會急劇蒸發(fā)。根據(jù)《建設項目環(huán)境風險評價技術導則》（HJ/T 169-2018）附錄F 泄漏量計算方法規(guī)定，此種情況下應首先計算物料的閃蒸率FV，當FV＞1 時，表明液體將全部蒸發(fā)成氣體，這時應按氣體泄漏計算；如果FV很小，則可近似地按液體泄漏公式計算。

閃蒸率計算公式如下：

式中：FV—蒸發(fā)的液體占液體總量的比例，即閃蒸率；CLP—泄漏前液體定壓比熱，J（/kg· k），本次為3 344 J/（kg·k）；CCP—液體在常壓下的定壓比熱，J/（kg·k），本次為3 300 J/（kg·k）；TL—泄漏前液體的溫度，K，本次為303 K；Tc—液體在常壓下的沸點，K，本次為266.2 K；H—液體的氣化熱，J/kg，本次為1.21×105J/kg。

經(jīng)計算，一甲胺閃蒸率Fv 為1.1＞1，因此可按氣體泄漏公式進行計算。

（2）泄漏量計算當下式成立時，氣體流速屬音速流動（臨界流）：

當下式成立時，氣體流速屬亞音速流動（次臨界流）：

式中：P—容器內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa，本次為0.73 MPa；P0—環(huán)境壓力，Pa，本次為1 個標準大氣壓；γ—氣體的絕熱指數(shù)（熱容比），甲胺為1.31。

經(jīng)計算P0/P=0.14＜0.54，氣體流動屬于音速流動。甲胺泄漏量采用《環(huán)境風險評價技術導則》（HJ/T 169-2018）附錄F 中氣體泄漏計算公式：

企業(yè)盈利水平具有信號作用，盈利趨勢是融資活動中的重點考察因素。本文采用了總資產(chǎn)凈利潤率 （ROA），即凈利潤與總資產(chǎn)平均余額之比，用于反映資產(chǎn)的利用效果。本文還采用了營業(yè)凈利率 （Net Profit Ratio），即凈利潤與營業(yè)收入之比，用于反映企業(yè)銷售的最終獲利能力。

式中：QG—氣體泄漏速率，kg/s；P—容器壓力，Pa；Cd—氣體泄漏系數(shù)，圓形時取1.00；M—物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，kg/mol；R—氣體常數(shù)，J/ (mol·K) ；TG—氣體溫度，K；A—裂口面積，m2；Y—流出系統(tǒng)，對于臨界流Y=1.0。

甲胺泄漏事故計算參數(shù)見表1。

表1 甲胺儲罐管道泄漏事故計算參數(shù)

從甲胺管線發(fā)生泄漏至關閉罐體閥門一般需用時10 min，將相關參數(shù)帶入計算得到本裝置一甲胺當50% 管徑破裂后的速率為0.9 kg/s，10 min 的最大泄漏量為540 kg。

1.2 風險預測與評價

根據(jù)《建設項目環(huán)境風險評價技術導則》（HJ/T 169-2018），風險預測需選取最不利氣象條件進行后果預測。最不利氣象條件選取F 穩(wěn)定度，1.5 m/s 風速，溫度25℃，相對濕度50% ，預測主要參數(shù)見表2。

表2 預測模型主要參數(shù)

在污染物排放情況下，人群接觸毒物的特點是急性、高濃度、接觸時間短，因此采用急性、短時間接觸對人體的不同危害程度的濃度值作為事故影響評價的標準，見表3。

表3 危險物質(zhì)大氣毒性終點濃度值

甲胺初始密度大于空氣密度，根據(jù)（HJ 169-2018）選擇SLAB 模型，采用EIAPro2018 軟件進行預測，根據(jù)危險物質(zhì)濃度達到評價標準時的最大影響范圍可知，在擬定事故情形條件下，甲胺泄漏事故在最不利氣象條件下達到毒性終點濃度-1 的最大影響范圍為下風向1 060 m，達到毒性終點濃度-2 的最大影響范圍為下風向2 660 m。

2 風險防控措施

2.1 風險管理

（1）加強職工的安全教育和環(huán)境風險防范意識，堅持特種操作工人持證上崗，增強職工防范事故和自救能力。

（2）強化安全管理，建立健全安全生產(chǎn)責任制，加強安全教育培訓工作；對外界車輛進出裝卸作業(yè)進行現(xiàn)場指導；對管道、儀表、閥門等進行檢查和校驗，降低甲胺泄漏事故發(fā)生概率[8]。

2.2 應急處置和應急預案

（1）甲胺罐區(qū)應設置導流溝和水噴淋裝置，一旦發(fā)生甲胺泄漏，應立即開啟水噴淋裝置對揮發(fā)的甲胺儲罐進行噴淋，降低對環(huán)境造成的影響。

（2）甲胺管道一旦發(fā)現(xiàn)泄漏，應立即關閉儲罐閥門，切斷氣源。用水保持火場中的容器冷卻，用霧狀水驅散蒸氣，趕走泄漏的氣體，防止引火。

（3）企業(yè)需針對甲胺泄漏制定專門的應急預案，提高員工在突發(fā)環(huán)境事故時的應對能力。為使應急預案能夠真正有效實施，企業(yè)必須對應急預案進行定期演練。

（4）如事故無法得到有效控制，企業(yè)應立即通知相鄰企業(yè)及相應人群，做好必要的防護措施。必要時將下風向3 公里危害區(qū)范圍內(nèi)人群進行疏散，將突發(fā)環(huán)境事件影響降至最低。

3 結論

本文以某企業(yè)甲胺儲罐泄漏事故為源項，運用EIAPro2018 軟件進行了甲胺泄漏事故的風險預測，計算出企業(yè)甲胺泄漏事故造成的最大影響范圍，并結合預測結果對貯存、使用甲胺的企業(yè)提出了相應的環(huán)境風險防控要求，以降低甲胺泄漏事故環(huán)境風險影響程度，最大程度地保護人民群眾的財產(chǎn)安全。