己內(nèi)酰胺生產(chǎn)企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急研究

王國棟，徐明德，孟補(bǔ)喜，田鈺朝

（1.北京市城市管理委員會(huì)公用工程質(zhì)量監(jiān)督站，北京 100000；2.太原理工大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024）

己內(nèi)酰胺生產(chǎn)企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急研究

王國棟1，2，徐明德2，孟補(bǔ)喜2，田鈺朝2

（1.北京市城市管理委員會(huì)公用工程質(zhì)量監(jiān)督站，北京 100000；2.太原理工大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024）

以周邊有河流、農(nóng)田和居民的山西某己內(nèi)酰胺生產(chǎn)企業(yè)為例，對該廠進(jìn)行了突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急研究。通過分析己內(nèi)酰胺生產(chǎn)工藝，明確了己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程中的危險(xiǎn)因素，對苯罐、環(huán)己烷罐等危險(xiǎn)源進(jìn)行了評估，確定了己內(nèi)酰胺生產(chǎn)企業(yè)存在的重大危險(xiǎn)源，為同類企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件的預(yù)防和控制提供了依據(jù)。

危險(xiǎn)源；危險(xiǎn)因素；應(yīng)急研究

隨著社會(huì)的高度發(fā)展，人類生活需求愈來愈復(fù)雜多樣，作為人類生活支柱產(chǎn)業(yè)的化工工業(yè)亦越來越精細(xì)，其特點(diǎn)是反應(yīng)設(shè)備多、物料多樣、管道系統(tǒng)復(fù)雜，增加了生產(chǎn)企業(yè)發(fā)生事故的潛在概率，一旦發(fā)生突發(fā)事件，對環(huán)境影響較為嚴(yán)重。“8·12”天津?yàn)I海新區(qū)爆炸、吉化雙苯廠爆炸等事故的影響至今記憶猶新?；S突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急成為研究熱點(diǎn)，林大建等[1]對氟化工廠突發(fā)環(huán)境事件進(jìn)行了應(yīng)急研究；趙顯等[2]對離子膜燒堿工程進(jìn)行了應(yīng)急研究。己內(nèi)酰胺是錦綸纖維、工程塑料等重要的化工原料之一，其生產(chǎn)過程中涉及有毒有害物質(zhì)，存在潛在的泄露，甚至發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。因此進(jìn)行己內(nèi)酰胺化工廠突發(fā)環(huán)境事件的應(yīng)急研究是十分必要的。

1 己內(nèi)酰胺生產(chǎn)危險(xiǎn)因素的辨識(shí)

1.1 企業(yè)概況

企業(yè)位于晉城市澤州縣巴公鎮(zhèn)西北2.15 km處，占地約34.9 hm2，現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備1 830臺(tái)，主要產(chǎn)品己內(nèi)酰胺年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1 000 t/a。企業(yè)周邊的主要河流為巴公河，其5 km范圍內(nèi)居住區(qū)人口總數(shù)為73 828人，耕地266.7 hm2。

1.2 己內(nèi)酰胺生產(chǎn)工藝流程

企業(yè)以環(huán)己酮、雙氧水、氨為原料，采用環(huán)己酮氨肟化、貝克曼重排技術(shù)，在煙酸存在條件下生產(chǎn)己內(nèi)酰胺。生產(chǎn)過程主要包括：氨肟化、肟萃取、重排反應(yīng)、中和、萃取、加氫精制、蒸發(fā)精制、硫酸銨干燥。主要反應(yīng)方程式如下：

C6H10O+NH3+H2O2→C6H10NOH+2H2O

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

主要方程式的有機(jī)物結(jié)構(gòu)式如下：

1.3 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物資辨識(shí)

通過對生產(chǎn)過程原輔用料、產(chǎn)排污環(huán)節(jié)分析可知，本公司的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)主要有磷酸、發(fā)煙硫酸、苯、環(huán)己烷等，詳見表1。

表1 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物資情況表

1.4 危險(xiǎn)因素辨識(shí)

通過以下幾種物質(zhì)的危害類型對己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程的危險(xiǎn)因素進(jìn)行辨識(shí)：

1.4.1 有毒有害物質(zhì)

1.4.1.1 苯、SO2、SO3

在硫酸生產(chǎn)階段，SO2、SO3氣體作為中間產(chǎn)物大量存在；在環(huán)己酮生產(chǎn)階段，苯蒸汽大量存在，這些氣體泄露外排對環(huán)境、人體健康均有較大的影響。

1.4.1.2 環(huán)己烷、環(huán)己酮

己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程中的毒性物質(zhì)環(huán)己烷、環(huán)己酮，其泄漏會(huì)對地表水、地下水環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

1.4.2 易燃易爆物質(zhì)

在環(huán)己酮生產(chǎn)階段，環(huán)己酮屬于易燃易爆物質(zhì)，遇明火、高熱極易燃燒爆炸。在雙氧水生產(chǎn)階段、環(huán)己酮生產(chǎn)階段，作為原料的氫氣為易燃易爆氣體，有產(chǎn)生火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)。

1.4.3 腐蝕性物質(zhì)

濃硫酸、硝酸屬強(qiáng)腐蝕性工藝原料，一旦泄露與人接觸會(huì)造成化學(xué)性灼傷。

1.4.4 特殊危險(xiǎn)物質(zhì)

在重排反應(yīng)階段，環(huán)已酮肟的用量、溫度的改變都可能引起重排反應(yīng)器溫度迅速上升，發(fā)生爆炸[3]。

1.4.5 其他危險(xiǎn)因素

通過對企業(yè)工藝、生產(chǎn)情況調(diào)查與分析，應(yīng)用事故易發(fā)性評價(jià)方法、化學(xué)火災(zāi)及爆炸毒性指數(shù)評價(jià)方法等，分析己內(nèi)酰胺生產(chǎn)工藝中其他主要危險(xiǎn)因素有機(jī)械撞擊、雷電、高空墜落、電氣火花等。

2 重大危險(xiǎn)源辨識(shí)

2.1 重大危險(xiǎn)源的辨識(shí)指標(biāo)

依據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》 （GB 18218-2009），單元內(nèi)存在危險(xiǎn)化學(xué)品的數(shù)量等于或超過規(guī)定的臨界量，即被定為重大危險(xiǎn)源；根據(jù)單元內(nèi)存在的危險(xiǎn)化學(xué)品的數(shù)量、種類分為兩種情況：

2.2.1 單元內(nèi)存在單一的危險(xiǎn)化學(xué)品

單元內(nèi)存在的危險(xiǎn)化學(xué)品為單一品種，則該危險(xiǎn)化學(xué)品的數(shù)量即為單元內(nèi)危險(xiǎn)化學(xué)品的總量，若等于或超過相應(yīng)的臨界量，則定為重大危險(xiǎn)源。

2.2.2 單元內(nèi)存在多品種的危險(xiǎn)化學(xué)品

單元內(nèi)存在的危險(xiǎn)化學(xué)品為多品種時(shí)，計(jì)算時(shí)若滿足下面公式，則定為重大危險(xiǎn)源：

式中：q1，q2，…，qn為各種危險(xiǎn)化學(xué)品實(shí)際存在量，單位為t；Q1，Q2，…，Qn為與各種危險(xiǎn)化學(xué)品相對應(yīng)的臨界量，單位為t。

2.2 重大危險(xiǎn)源辨識(shí)

根據(jù)以上重大危險(xiǎn)源辨識(shí)指標(biāo)確定方法，得到重大危險(xiǎn)源辨識(shí)結(jié)果，見表2。

表2 重大危險(xiǎn)源辨識(shí)結(jié)果

3 應(yīng)急預(yù)案制定

3.1 重大危險(xiǎn)源的防控與應(yīng)急措施

3.1.1 罐區(qū)安全防范措施

按照《儲(chǔ)罐區(qū)防火設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，罐區(qū)應(yīng)設(shè)置防護(hù)圍堤，遠(yuǎn)離火種、熱源，并設(shè)置防日曬的固定式冷卻水噴霧系統(tǒng)。根據(jù)各罐區(qū)的實(shí)際情況，分別制定防范措施如下：

3.1.1.1 環(huán)己酮罐區(qū)

環(huán)己酮罐區(qū)位于廠區(qū)西南部，該灌區(qū)包含苯罐、環(huán)己烷罐、環(huán)己酮罐等。該罐區(qū)應(yīng)設(shè)置高為1.75 m的圍堰，圍堰地面設(shè)有地溝，環(huán)己酮罐應(yīng)設(shè)有噴淋設(shè)施、泡沫阻火設(shè)施，苯罐上面應(yīng)設(shè)置氮封閥。

3.1.1.2 硫酸罐區(qū)

硫酸罐區(qū)位于環(huán)己酮罐區(qū)東側(cè)相鄰位置。該區(qū)應(yīng)設(shè)置高為1.75 m的圍堰，圍堰地面及地溝進(jìn)行防酸防腐蝕處理，硫酸罐區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)有廢酸收集池，當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)，可以將硫酸收集暫存于廢酸收集池中，然后回收利用。

3.1.1.3 雙氧水罐區(qū)

雙氧水罐區(qū)位于廠區(qū)西北部，應(yīng)設(shè)有高為1.5 m的圍堰，圍堰內(nèi)地面應(yīng)設(shè)有地溝，儲(chǔ)罐上面應(yīng)設(shè)有泡沫阻火器。

3.1.2 氣體報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

企業(yè)的環(huán)己酮罐區(qū)、雙氧水罐區(qū)、硫酸罐區(qū)每隔15 m應(yīng)設(shè)有有毒有害、易燃易爆氣體泄漏報(bào)警裝置，并與中央控制室聯(lián)網(wǎng)，中央控制室發(fā)現(xiàn)有異常情況時(shí)，可進(jìn)行罐區(qū)及裝置區(qū)周圍的消防栓、罐體上的噴淋設(shè)施及泡沫阻火設(shè)施、固定及移動(dòng)滅火設(shè)施的聯(lián)動(dòng)。

3.1.3 事故排水的防控措施

根據(jù)企業(yè)在事故狀態(tài)下廢水的最大產(chǎn)生量為4 860 m3，企業(yè)應(yīng)在廠區(qū)設(shè)置兩座容積為5 000 m3的事故水池，用于收集廠區(qū)事故狀態(tài)下的廢水。

罐區(qū)應(yīng)設(shè)有事故水、雨水切換井，正常情況下雨水閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)，確保在雨水閥門關(guān)閉的前提下，同時(shí)關(guān)閉事故閥門，將圍堰內(nèi)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(huì)自流進(jìn)入廠區(qū)事故水池，在事故水池周圍應(yīng)配有水泵和抽水管線，可將事故廢水抽至污水處理站進(jìn)行處理。

企業(yè)在污水總排口應(yīng)設(shè)置在線監(jiān)測和關(guān)閉設(shè)施，在線監(jiān)測與中央控制樓聯(lián)網(wǎng)，出現(xiàn)異常情況時(shí)，有專人負(fù)責(zé)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(tǒng)

企業(yè)的項(xiàng)目消防水與工藝水應(yīng)分開。罐區(qū)圍堰周圍應(yīng)設(shè)有消火栓、消防排水管、回收池等，消防泵應(yīng)采用能在斷電等緊急情況下迅速啟動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)，如柴油機(jī)。

罐區(qū)儲(chǔ)液泄漏引起的火災(zāi)事故應(yīng)用各罐區(qū)設(shè)置的滅火器：固定式液上噴射低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)、移動(dòng)式泡沫滅火系統(tǒng)等滅火，同時(shí)利用儲(chǔ)罐上面的噴淋裝置滅火。

3.2 信息上報(bào)

3.2.1 企業(yè)內(nèi)部報(bào)告程序

突發(fā)環(huán)境事件后，當(dāng)班員工發(fā)現(xiàn)事故時(shí)必須第一時(shí)間報(bào)告班長，班長啟動(dòng)現(xiàn)場處理方案并報(bào)調(diào)度室；其他員工發(fā)現(xiàn)事故時(shí)立即報(bào)告當(dāng)班調(diào)度，當(dāng)班調(diào)度要及時(shí)向調(diào)度室報(bào)告，并通知相關(guān)事故處置小組趕赴現(xiàn)場處置。如遇緊急情況發(fā)現(xiàn)者可立即越級報(bào)告公司調(diào)度室。調(diào)度室接到報(bào)告后及時(shí)報(bào)告應(yīng)公司總經(jīng)理，同時(shí)根據(jù)事故發(fā)展事態(tài)啟動(dòng)相關(guān)預(yù)案并報(bào)告澤州縣環(huán)保局和人民政府[4]。

具體報(bào)告流程簡圖如1所示：

圖1 報(bào)告流程

3.2.2 信息通報(bào)

應(yīng)急救援指揮中心根據(jù)事態(tài)發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)場應(yīng)急處置情況，若發(fā)現(xiàn)事件超出自身應(yīng)急處置能力或可能對周圍環(huán)境構(gòu)成危險(xiǎn)進(jìn)而影響到周邊居民和單位時(shí)，上報(bào)澤州縣環(huán)保局和人民政府，并協(xié)助澤州縣環(huán)保局和人民政府根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測情況與周邊村莊和單位取得聯(lián)系，通報(bào)當(dāng)前突發(fā)環(huán)境事件的狀況，通知群眾做好應(yīng)急疏散準(zhǔn)備，聽候澤州縣政府指令，并嚴(yán)格遵循在撤離過程中的注意事項(xiàng)，積極組織群眾開展自救與互救[5]。

3.3 應(yīng)急設(shè)備與隊(duì)伍

3.3.1 應(yīng)急物資與設(shè)施

根據(jù)應(yīng)急要求，企業(yè)應(yīng)具備的應(yīng)急物資及應(yīng)急設(shè)施見表3。

3.3.2 救援隊(duì)伍

公司成立應(yīng)急救援指揮中心，由公司主要負(fù)責(zé)人、部門領(lǐng)導(dǎo)、安全管理人員等組成，是公司安全生產(chǎn)事故應(yīng)急管理工作的最高領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)。下設(shè)應(yīng)急救援指揮中心辦公室，設(shè)在總調(diào)度室，發(fā)生重大事故時(shí)，總經(jīng)理任總指揮，副總經(jīng)理任副總指揮，各部門負(fù)責(zé)人為應(yīng)急小組組員[6]。

現(xiàn)場應(yīng)急救援指揮中心是事故發(fā)生后由應(yīng)急救援領(lǐng)導(dǎo)小組派出的現(xiàn)場應(yīng)急救援指揮機(jī)構(gòu)。行使現(xiàn)場應(yīng)急指揮、協(xié)調(diào)、處置等職責(zé)。當(dāng)事故達(dá)到政府啟動(dòng)相關(guān)預(yù)案時(shí)，現(xiàn)場應(yīng)急指揮部應(yīng)在政府應(yīng)急部門的指揮和領(lǐng)導(dǎo)下開展應(yīng)急救援工作。

表3 應(yīng)急物資及設(shè)施

[1]林大建，陳祖云，江小華，等.某在建氟化工廠重大危險(xiǎn)源辨識(shí)應(yīng)急預(yù)案[J].工業(yè)安全與環(huán)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(xiǎn)因素辨識(shí)與應(yīng)急預(yù)案[J].安全與環(huán)境工程，2005，12（1）：55-57.

[3]李識(shí)寒，任文杰，杜衛(wèi)民，等．己內(nèi)酰胺裝置重排工序危險(xiǎn)性分析與控制[J]．廣東化工，2013，40（23）：139-140.

[4]趙艷博，李慧，林逢春，等.企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010，33（3）：131-136.

[5]李湖生，劉鐵民．突發(fā)事件應(yīng)急準(zhǔn)備體系研究進(jìn)展及關(guān)鍵科學(xué)問題[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2009，5（6）：5-10.

[6]陳誼.突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急監(jiān)測的質(zhì)量控制[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，20（1）：56-58，70.

（編輯：程 ?。?/p>

A Research on The Emergency Environmental Accidents of Caprolactam Production Enterprises

Wang Guodong1,2,Xu Mingde2,Meng Buxi2,Tian Yuchao2
（1.Beijing Municipal Commission of Urban Management Utility Quality Surveillance,Beijing 100000, China;2.Technology Institute of Environmental Science and Engineering,Taiyuan University,Taiyuan Shanxi 030024,China）

This article took a caprolactam production enterprise surrounded by rivers,farmland and with residents in Shanxi Province as an example and carried out a study on the emergency environmental accidents of the enterprise.According to the analysis on caprolactam production process,it explicitly pointed out the risk factors in the process of caprolactam production and evaluated the Benzene tank,cyclohexane and other important hazards,which provided a basis to the emergency environmental accidents prevention and control of the similar enterprises.

source of danger,risk factors,emergency research

X937

A

1008-813X（2016）06-0070-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2016.06.18

2016-09-12

王國棟（1975-），男，山西應(yīng)縣人，太原理工大學(xué)污染控制系統(tǒng)工程專業(yè)碩士研究生在讀，主要從事污染控制系統(tǒng)工程的研究工作。