某化工企業甲醇鈉甲醇溶液項目風險評估研究

韓 闖，石連營

（山東東營信誠安全技術服務有限公司，山東 東營 257000）

0 引 言

化工產業是國民經濟的重要組成部分，在整個制造業體系中占據著重要的地位。化工產品與人民的生活息息相關，廣泛應用于衣、食、住、行的方方面面。

但在化工企業的生產過程中，由于生產的原料及產品主要為危險化學品，極易發生中毒、火災，甚至爆炸事故，造成重大人員傷亡和財產損失。

近年來，危險化學品爆炸事故時有發生，造成了大量人員傷亡和財產損失。2015 年的“8·12”，天津濱海新區的爆炸事故，造成165 人遇難、8 人失蹤、798 人受傷；2019 年的“3·21”，在江蘇省鹽城市響水縣陳家港鎮化工園區內，江蘇天嘉宜化工有限公司化學儲罐發生爆炸事故，造成78 人死亡、76 人重傷，640 人住院治療，直接經濟損失為19.86 億元。

以上事故的發生，暴露出企業的安全意識薄弱、安全管理缺失等突出問題，因此，危險化學品生產企業在規劃、環評、安全生產等方面，需要政府相關部門的嚴格管理和監督。同時，危險化學品企業也應不斷提高員工的安全意識，建立完善的安全生產管理制度，加強化工企業的風險管控和隱患排查工作，這些措施對于提高化工企業的安全生產水平十分關鍵。

為貫徹國家“安全第一，預防為主，綜合治理”的安全生產方針，根據《危險化學品重大危險源辨識》（GB18218-2018）、《危險化學品重大危險源監督管理暫行規定》，需要對某化工企業的新建甲醇鈉項目進行風險評估，并根據風險評估結果，以及國家的相關規范和標準，提出對應的措施和建議，從而提高該化工企業的安全管理水平。

定量風險評估是一種通過對某一設備設施發生事故的頻率和后果進行定量分析，并與相關標準進行對比的方法，能全面分析潛在危險發生的概率，并對其可能造成的危害程度進行分析。

常用的風險評估方法有風險矩陣法、事故樹分析法、貝葉斯網絡等。風險矩陣法可以將危險發生的可能性和傷害的嚴重程度進行綜合評估，具有操作簡單的特點；事故樹分析可以對風險進行定性和定量評估，應用廣泛。

因此，本文采用風險矩陣法和事故樹分析法對某化工企業甲醇鈉裝置進行風險評估。

1 企業基本概況

某化工企業主要從事：

（1）化工新材料技術開發、技術轉讓、技術咨詢、技術服務。

（2）鋰電池電解液研發、生產及銷售。

（3）化工產品生產銷售。

（4）石膏生產、銷售。

（5）自營和代理一般經營項目商品和技術的進出口業務。

該企業經過各方面的考察和市場調研，決定建設10 萬t/a 甲醇鈉甲醇溶液及5 000 t/a 固體甲醇鈉項目。項目總投資39 644 萬元，擬分為兩期建設：

（1）一期擬投資12 281 萬元，計劃建設生產2 萬t/a 甲醇鈉甲醇溶液及2 000 t 甲醇鈉固體（本次評價范圍）。

（2）二期擬投資27 363 萬元，計劃建設8 t/a甲醇鈉甲醇溶液及3 000 t 固體甲醇鈉。

該項目的生產規模及主要產品方案見表1。

表1 生產規模及主要產品方案Table 1 Product scale and main product scheme

本建設項目建設內容為10 萬t/a 甲醇鈉甲醇溶液及5 000 t/a 固體甲醇鈉項目（一期)的生產車間及其配套設施，主要包括：

（1）生產設施：1 套2 萬t/a 甲醇鈉生產裝置，1 座甲醇鈉干燥車間（2 000 t/a）。

（2）甲醇、甲醇鈉罐組：2 座2 000 m3的甲醇內浮頂儲罐，4 座2 000 m3的甲醇鈉甲醇溶液內浮頂儲罐。

（3）倉庫：1 座裝有片堿的倉庫，2 座裝有固體甲醇鈉的倉庫。

（4）泵棚：2 臺甲醇卸車泵，2 臺甲醇輸送泵，4 臺甲醇鈉甲醇溶液裝車泵。

（5）裝卸設施：2 根甲醇卸車萬向節鶴管，4根甲醇鈉甲醇溶液裝車萬向節鶴管。

（6）控制系統：中央控制室，內設5 臺DCS控制柜及1 臺SIS 控制柜。

（7）輔助設施：總變電站、綜合泵房及2 座1 000 m3的消防水罐，維修車間/備件庫，銷售樓，車間辦公室，中心化驗室，傳達室（2 座），磅房等公用工程及輔助設施。

2 風險評估研究

為了對該公司的新建項目進行風險評估，首先對該新建項目的危險有害因素進行辨識，然后采用風險矩陣法、事故樹分析法對該項目的工藝、布局、危險因素等進行計算，從而預測發生事故的可能性和嚴重程度，并針對發現的問題提出科學、合理的安全對策措施和建議。

2.1 危險有害因素辨識

本項目原輔材料為甲醇、氫氧化鈉，產品為甲醇鈉甲醇溶液、固體甲醇鈉等，公用工程涉及壓縮空氣、氮（壓縮的）等。

根據《危險化學品目錄（2015 版）》，甲醇、氫氧化鈉和氮（壓縮的或液化的）不屬于劇毒化學品，但均屬于危險化學品。甲醇是易揮發性液體，屬于甲類火災危險性物質，貯存不好或發生泄漏，都可能發生燃燒、爆炸；氫氧化鈉和氮（壓縮的）的火災等級為戊類，屬于不燃燒物品。

參照《企業職工傷亡事故分類》（GB6441-1986），綜合考慮起因物、引起事故的誘導性原因、致害物、傷害方式等，通過對該項目危險、有害因素識別，確定項目存在物體打擊、車輛傷害、機械傷害、起重傷害、觸電、灼燙、火災、高處墜落、坍塌、容器爆炸、中毒和窒息等具有潛在危險的有害因素。

主要危險有害因素在裝置中的分布見表2。

表2 危險有害因素分布Table 2 Distribution of hazardous and harmful factors

2.2 風險矩陣

風險矩陣法是Paul 等人在1998 年首次提出的一種將定性與定量分析相結合，且操作簡單的風險評價方法。將風險發生的概率大小和影響后果按照一定的標準進行量化評分。計算公式為：

式中：R 為風險的程度；L 為事故發生概率；S 為事故后果的嚴重性。

風險矩陣內容包括風險嚴重等級、風險概率等級、事故后果嚴重性等，據此制成二維矩陣，如圖1 所示。

圖1 風險矩陣圖Fig.1 Risk matrix diagram

由于該新建項目所涉及的事故類型較多，因此，本文以甲醇鈉生產裝置等4 個場所為例進行具體描述。

甲醇鈉項目危險因素的風險評價情況見表3。

表3 甲醇鈉項目危險因素風險評價Table 3 Risk assessment of risk factors of sodium methoxide project

通過分析可知，R 值為11.56，甲醇鈉生產裝置、甲醇鈉干燥車間、甲醇、甲醇鈉罐組、固體甲醇鈉倉庫的危險等級為中風險，即Ⅲ級。

2.3 事故樹分析

（1）甲醇鈉生產裝置爆炸事故可能對財產及人身造成重大傷害，將其定為頂上事件。

（2）通過對甲醇鈉的化學反應和理化性質進行分析，可知間歇式生產生成氫氣、甲醇加入過量壓力升高、泄漏、其他火災都會導致裝置發生爆炸事故，故作為中間事件。

（3）將導致以上中間事故的各潛在危險因素或故障定為基本事件。

通過FreeFta 繪制的甲醇鈉生產裝置爆炸事故樹如圖2 所示。

圖2 甲醇鈉生產裝置爆炸事故樹圖Fig.2 Explosion fault tree of sodium methoxide production plant

根據最小割集的定義，經過分析得出，本事故的最小割集分別為{X1，X2}、{X3，X4，X5，X6}、{X7，X8}；根據相關統計資料可知，各基本事件概率分別為q1=0.05，q2=0.02，q3=0.01，q4=0.06，q5=0.04，q6=0.03，q7=0.03，q8=0.01。

每一個最小割集代表一種系統存在的故障，所有最小割集代表系統的故障譜，也就是系統的全部故障模式。

對甲醇鈉生產裝置的爆炸事故進行分析，包括頂上事件發生概率、概率重要度、臨界重要度3 項指標。

利用FreeFta 軟件，得出以上3 種指標的計算結果，見表4。

表4 基于FreeFta 軟件的事故樹定量分析結果Table 4 Quantitative analysis results of fault tree based on FreeFta software

3 對策措施

3.1 管理方面

該企業應建立健全的安全生產責任制和相關操作規程，嚴格執行監督檢查制度，重視員工的安全培訓及教育，不允許未經培訓的工人上崗，提高員工和管理人員的知識水平及判斷錯誤的能力，不斷提高其專業業務能力，防止誤操作，防止違反操作規程和判斷錯誤，如記錯閥門位置而開錯閥門、擅自脫崗、思想不集中、發現異常現象不知如何處理等人為因素。

此外，應按照《生產經營單位安全生產事故應急預案編制導則》（AQ/T9002-2006）的要求制定預案，成立本單位的事故應急救援指揮機構并組成搶險隊，配備必要的器材和設備；應急救援預案涵蓋廣泛，包括各部門和崗位，同時也應該涵蓋不同類型的事故。

3.2 技術方面

首先，具有火災爆炸危險的工藝、管道，根據介質特點，選用氮氣、蒸汽、水等介質置換及保護系統，工藝裝置內的有關構筑物、設備均制定防火措施。

然后，裝置設備和管道的低點排凝及采樣口排放物質均密閉排放，裝置內電力及控制電纜選用阻燃電纜，火災報警系統電纜采用耐火電纜，配線管穿越墻、樓板的孔洞及穿越建筑物的配線管管口采用防火材料嚴密堵封，裝置內電纜溝充砂，溝蓋混凝土板勾縫抹平，以防止可燃氣體積聚或含有可燃液體的污水進入溝內，電纜溝通入變配電室、控制室的墻洞處均填實、密封。

最后，有可能超壓的設備或壓力系統設置安全閥泄壓時，其排放的可燃物密閉排至放空罐，分液后氣體去地面火炬，采用密閉、自動化生產，生產采用集散型控制系統（DCS）進行集中監視、控制及管理，對有毒有害物料實現遠距離操作，避免直接接觸。

4 結 論

針對某化工企業的新建甲醇鈉溶液項目，分別采用風險矩陣法和事故樹分析方法進行風險評估研究，得出以下結論：

（1）通過對甲醇鈉裝置進行風險矩陣分析（R=11.56），甲醇鈉生產裝置、甲醇鈉干燥車間、甲醇、甲醇鈉罐組、固體甲醇鈉倉庫的危險等級為中風險，即Ⅲ級。

（2）利用事故樹對甲醇鈉生產裝置進行分析，得到了甲醇鈉裝置爆炸的事故樹和最小割集，以及頂上事件發生概率、各基本事件的概率重要度和臨界重要度。

（3）針對該化工企業新建項目的評估結果，分別從管理和技術兩個方面提出了對應的措施和分理化建議。