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        某化工企業(yè)甲醇鈉甲醇溶液項目風(fēng)險評估研究

        2022-11-05 03:24:32石連營
        煤炭與化工 2022年9期
        關(guān)鍵詞:甲醇溶液化工企業(yè)甲醇

        韓 闖,石連營

        (山東東營信誠安全技術(shù)服務(wù)有限公司,山東 東營 257000)

        0 引 言

        化工產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分,在整個制造業(yè)體系中占據(jù)著重要的地位?;ぎa(chǎn)品與人民的生活息息相關(guān),廣泛應(yīng)用于衣、食、住、行的方方面面。

        但在化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中,由于生產(chǎn)的原料及產(chǎn)品主要為危險化學(xué)品,極易發(fā)生中毒、火災(zāi),甚至爆炸事故,造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。

        近年來,危險化學(xué)品爆炸事故時有發(fā)生,造成了大量人員傷亡和財產(chǎn)損失。2015 年的“8·12”,天津濱海新區(qū)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(zhèn)化工園區(qū)內(nèi),江蘇天嘉宜化工有限公司化學(xué)儲罐發(fā)生爆炸事故,造成78 人死亡、76 人重傷,640 人住院治療,直接經(jīng)濟(jì)損失為19.86 億元。

        以上事故的發(fā)生,暴露出企業(yè)的安全意識薄弱、安全管理缺失等突出問題,因此,危險化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)在規(guī)劃、環(huán)評、安全生產(chǎn)等方面,需要政府相關(guān)部門的嚴(yán)格管理和監(jiān)督。同時,危險化學(xué)品企業(yè)也應(yīng)不斷提高員工的安全意識,建立完善的安全生產(chǎn)管理制度,加強(qiáng)化工企業(yè)的風(fēng)險管控和隱患排查工作,這些措施對于提高化工企業(yè)的安全生產(chǎn)水平十分關(guān)鍵。

        為貫徹國家“安全第一,預(yù)防為主,綜合治理”的安全生產(chǎn)方針,根據(jù)《危險化學(xué)品重大危險源辨識》(GB18218-2018)、《危險化學(xué)品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》,需要對某化工企業(yè)的新建甲醇鈉項目進(jìn)行風(fēng)險評估,并根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果,以及國家的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),提出對應(yīng)的措施和建議,從而提高該化工企業(yè)的安全管理水平。

        定量風(fēng)險評估是一種通過對某一設(shè)備設(shè)施發(fā)生事故的頻率和后果進(jìn)行定量分析,并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比的方法,能全面分析潛在危險發(fā)生的概率,并對其可能造成的危害程度進(jìn)行分析。

        常用的風(fēng)險評估方法有風(fēng)險矩陣法、事故樹分析法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等。風(fēng)險矩陣法可以將危險發(fā)生的可能性和傷害的嚴(yán)重程度進(jìn)行綜合評估,具有操作簡單的特點(diǎn);事故樹分析可以對風(fēng)險進(jìn)行定性和定量評估,應(yīng)用廣泛。

        因此,本文采用風(fēng)險矩陣法和事故樹分析法對某化工企業(yè)甲醇鈉裝置進(jìn)行風(fēng)險評估。

        1 企業(yè)基本概況

        某化工企業(yè)主要從事:

        (1)化工新材料技術(shù)開發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)咨詢、技術(shù)服務(wù)。

        (2)鋰電池電解液研發(fā)、生產(chǎn)及銷售。

        (3)化工產(chǎn)品生產(chǎn)銷售。

        (4)石膏生產(chǎn)、銷售。

        (5)自營和代理一般經(jīng)營項目商品和技術(shù)的進(jìn)出口業(yè)務(wù)。

        該企業(yè)經(jīng)過各方面的考察和市場調(diào)研,決定建設(shè)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(shè):

        (1)一期擬投資12 281 萬元,計劃建設(shè)生產(chǎn)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(shè)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(chǎn)規(guī)模及主要產(chǎn)品方案見表1。

        表1 生產(chǎn)規(guī)模及主要產(chǎn)品方案Table 1 Product scale and main product scheme

        本建設(shè)項目建設(shè)內(nèi)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(chǎn)車間及其配套設(shè)施,主要包括:

        (1)生產(chǎn)設(shè)施:1 套2 萬t/a 甲醇鈉生產(chǎn)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(nèi)浮頂儲罐,4 座2 000 m3的甲醇鈉甲醇溶液內(nèi)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(shè)施:2 根甲醇卸車萬向節(jié)鶴管,4根甲醇鈉甲醇溶液裝車萬向節(jié)鶴管。

        (6)控制系統(tǒng):中央控制室,內(nèi)設(shè)5 臺DCS控制柜及1 臺SIS 控制柜。

        (7)輔助設(shè)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(dá)室(2 座),磅房等公用工程及輔助設(shè)施。

        2 風(fēng)險評估研究

        為了對該公司的新建項目進(jìn)行風(fēng)險評估,首先對該新建項目的危險有害因素進(jìn)行辨識,然后采用風(fēng)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(jìn)行計算,從而預(yù)測發(fā)生事故的可能性和嚴(yán)重程度,并針對發(fā)現(xiàn)的問題提出科學(xué)、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(chǎn)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(jù)《危險化學(xué)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(xué)品,但均屬于危險化學(xué)品。甲醇是易揮發(fā)性液體,屬于甲類火災(zāi)危險性物質(zhì),貯存不好或發(fā)生泄漏,都可能發(fā)生燃燒、爆炸;氫氧化鈉和氮(壓縮的)的火災(zāi)等級為戊類,屬于不燃燒物品。

        參照《企業(yè)職工傷亡事故分類》(GB6441-1986),綜合考慮起因物、引起事故的誘導(dǎo)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(jī)械傷害、起重傷害、觸電、灼燙、火災(zāi)、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(fēng)險矩陣

        風(fēng)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(jié)合,且操作簡單的風(fēng)險評價方法。將風(fēng)險發(fā)生的概率大小和影響后果按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化評分。計算公式為:

        式中:R 為風(fēng)險的程度;L 為事故發(fā)生概率;S 為事故后果的嚴(yán)重性。

        風(fēng)險矩陣內(nèi)容包括風(fēng)險嚴(yán)重等級、風(fēng)險概率等級、事故后果嚴(yán)重性等,據(jù)此制成二維矩陣,如圖1 所示。

        圖1 風(fēng)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(chǎn)裝置等4 個場所為例進(jìn)行具體描述。

        甲醇鈉項目危險因素的風(fēng)險評價情況見表3。

        表3 甲醇鈉項目危險因素風(fēng)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(chǎn)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(fēng)險,即Ⅲ級。

        2.3 事故樹分析

        (1)甲醇鈉生產(chǎn)裝置爆炸事故可能對財產(chǎn)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(xué)反應(yīng)和理化性質(zhì)進(jìn)行分析,可知間歇式生產(chǎn)生成氫氣、甲醇加入過量壓力升高、泄漏、其他火災(zāi)都會導(dǎo)致裝置發(fā)生爆炸事故,故作為中間事件。

        (3)將導(dǎo)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(chǎn)裝置爆炸事故樹如圖2 所示。

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

        根據(jù)最小割集的定義,經(jīng)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(jù)相關(guān)統(tǒng)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(tǒng)存在的故障,所有最小割集代表系統(tǒng)的故障譜,也就是系統(tǒng)的全部故障模式。

        對甲醇鈉生產(chǎn)裝置的爆炸事故進(jìn)行分析,包括頂上事件發(fā)生概率、概率重要度、臨界重要度3 項指標(biāo)。

        利用FreeFta 軟件,得出以上3 種指標(biāo)的計算結(jié)果,見表4。

        表4 基于FreeFta 軟件的事故樹定量分析結(jié)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(yè)應(yīng)建立健全的安全生產(chǎn)責(zé)任制和相關(guān)操作規(guī)程,嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)督檢查制度,重視員工的安全培訓(xùn)及教育,不允許未經(jīng)培訓(xùn)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(yè)業(yè)務(wù)能力,防止誤操作,防止違反操作規(guī)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(fā)現(xiàn)異?,F(xiàn)象不知如何處理等人為因素。

        此外,應(yīng)按照《生產(chǎn)經(jīng)營單位安全生產(chǎn)事故應(yīng)急預(yù)案編制導(dǎo)則》(AQ/T9002-2006)的要求制定預(yù)案,成立本單位的事故應(yīng)急救援指揮機(jī)構(gòu)并組成搶險隊,配備必要的器材和設(shè)備;應(yīng)急救援預(yù)案涵蓋廣泛,包括各部門和崗位,同時也應(yīng)該涵蓋不同類型的事故。

        3.2 技術(shù)方面

        首先,具有火災(zāi)爆炸危險的工藝、管道,根據(jù)介質(zhì)特點(diǎn),選用氮?dú)?、蒸汽、水等介質(zhì)置換及保護(hù)系統(tǒng),工藝裝置內(nèi)的有關(guān)構(gòu)筑物、設(shè)備均制定防火措施。

        然后,裝置設(shè)備和管道的低點(diǎn)排凝及采樣口排放物質(zhì)均密閉排放,裝置內(nèi)電力及控制電纜選用阻燃電纜,火災(zāi)報警系統(tǒng)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(yán)密堵封,裝置內(nèi)電纜溝充砂,溝蓋混凝土板勾縫抹平,以防止可燃?xì)怏w積聚或含有可燃液體的污水進(jìn)入溝內(nèi),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(shè)備或壓力系統(tǒng)設(shè)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(chǎn),生產(chǎn)采用集散型控制系統(tǒng)(DCS)進(jìn)行集中監(jiān)視、控制及管理,對有毒有害物料實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作,避免直接接觸。

        4 結(jié) 論

        針對某化工企業(yè)的新建甲醇鈉溶液項目,分別采用風(fēng)險矩陣法和事故樹分析方法進(jìn)行風(fēng)險評估研究,得出以下結(jié)論:

        (1)通過對甲醇鈉裝置進(jìn)行風(fēng)險矩陣分析(R=11.56),甲醇鈉生產(chǎn)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(fēng)險,即Ⅲ級。

        (2)利用事故樹對甲醇鈉生產(chǎn)裝置進(jìn)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(fā)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(yè)新建項目的評估結(jié)果,分別從管理和技術(shù)兩個方面提出了對應(yīng)的措施和分理化建議。

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