甲醇儲罐小孔泄漏事故情景分析

王雅茹

（平?jīng)鍪协h(huán)境應(yīng)急管理中心，甘肅 平?jīng)?44000）

1 概述

化工企業(yè)的產(chǎn)品儲罐往往是廠內(nèi)最主要的環(huán)境風(fēng)險源，現(xiàn)階段，常因環(huán)境風(fēng)險評估報告中缺乏對環(huán)境風(fēng)險范圍的確定，應(yīng)急預(yù)案未根據(jù)事故大小詳細(xì)給出科學(xué)合理的警界范圍，導(dǎo)致在事故現(xiàn)場處置的過程中無法迅速鎖定環(huán)境應(yīng)急救援范圍，也無法預(yù)判受影響范圍內(nèi)疏散人群的數(shù)量，給現(xiàn)場處置工作帶來一定的困難和問題[1]。

西北某煤制甲醇生產(chǎn)企業(yè)年生產(chǎn)能力為60 萬t，采用多元料漿氣化專利技術(shù)、超優(yōu)克勞斯硫回收技術(shù)等國內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)和裝備，主產(chǎn)品為甲醇，副產(chǎn)品為硫磺、液氧、液氬等。公司甲醇成品罐區(qū)位于廠區(qū)內(nèi)西北角，有3 座直徑為44m 的26500m3內(nèi)浮頂儲罐，中間罐區(qū)設(shè)有2 個直徑為21m 的粗甲醇罐，罐容5000m3，2 個直徑為11.5m 的精甲醇罐，罐容1000m3。該企業(yè)所在地地面高程1270m，年平均風(fēng)速為1.8m/s，年平均氣溫為8.5℃。甲醇具有引發(fā)火災(zāi)、爆炸、容器爆炸、中毒等危險特性，在生產(chǎn)、輸配和儲存的各個環(huán)節(jié)，都可能發(fā)生泄漏事故。罐區(qū)設(shè)有圍堰，發(fā)生泄漏事故時，泄漏物料通過圍堰截流，泄漏甲醇一般不會進(jìn)入廠外環(huán)境或當(dāng)?shù)厮w，可能導(dǎo)致廠區(qū)內(nèi)工作人員中毒并造成區(qū)域大氣環(huán)境污染，或遇明火發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。根據(jù)《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險分級方法》（HJ 941－2018）判定企業(yè)突發(fā)大氣環(huán)境事件風(fēng)險等級為重大（Q3-M2-E2），企業(yè)突發(fā)水環(huán)境事件風(fēng)險等級為較大（Q3-M2-E3），因此，企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險等級確定為重大[2]。

2 源強(qiáng)計(jì)算

假定該甲醇儲罐發(fā)生小孔泄漏，小孔孔徑為l～50mm，使用EIAPro 2018 集成的風(fēng)險源強(qiáng)模型軟件（按照伯努利方程）計(jì)算直徑為44m 的26500m3內(nèi)浮頂儲罐在發(fā)生泄漏事故的情況下的泄漏速率，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 甲醇儲罐小孔泄漏物質(zhì)速率數(shù)據(jù)

計(jì)算結(jié)果表明，在不同裂口面積下的甲醇液體泄漏速率為0.111～5.59kg/s。假定該泄漏事件可以在10min 內(nèi)得到控制，則此時間范圍的甲醇泄漏量為0.0666～3.354t。

根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 169—2018），按照環(huán)境風(fēng)險一級評價工作要求，選取最不利的氣象條件及事故發(fā)生地的最常見氣象條件分別進(jìn)行后果預(yù)測[3]。甲醇儲罐泄漏形成液池后的質(zhì)量蒸發(fā)速率計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 甲醇儲罐泄漏形成液池后的質(zhì)量蒸發(fā)速率

計(jì)算結(jié)果表明，在當(dāng)?shù)刈畛Ｒ姎庀髼l件下的液池質(zhì)量蒸發(fā)速率大于技術(shù)導(dǎo)則要求的最不利氣象條件下的液池質(zhì)量蒸發(fā)速率，因此，甲醇儲罐事故情景設(shè)置為在當(dāng)?shù)刈畛Ｒ姎庀髼l件下，甲醇儲罐出現(xiàn)直徑為50mm 的裂口，持續(xù)泄漏時間10min，甲醇液池質(zhì)量蒸發(fā)量約為0.022～0.883t。

3 環(huán)境影響分析

3.1 地表水環(huán)境

經(jīng)調(diào)查，甲醇儲罐所在儲罐區(qū)的圍堰容積為23232m3，可接納甲醇泄漏量為18353t，遠(yuǎn)大于該甲醇儲罐小孔泄漏時的最大泄漏量。因此，當(dāng)甲醇儲罐小孔發(fā)生泄漏時，泄漏液體將全部收集于事故圍堤內(nèi)，不會對地面水環(huán)境造成影響，即該甲醇儲罐小孔泄漏對地面水環(huán)境的影響距離為0。

3.2 地下水環(huán)境和土壤

由于該甲醇儲罐在發(fā)生小孔泄漏時對地面水環(huán)境的影響距離最遠(yuǎn)至該甲醇儲罐的圍堤內(nèi)，且該甲醇儲罐所在儲罐區(qū)的地面已進(jìn)行地面硬化防滲處理，因此，當(dāng)該甲醇儲罐發(fā)生小孔泄漏時，不會對土壤環(huán)境和地下水環(huán)境造成影響，即該甲醇儲罐小孔泄漏對地下水環(huán)境的影響距離為0，對土壤環(huán)境的影響距離為0。

3.3 大氣環(huán)境

甲醇液體的揮發(fā)物是一種有毒的易燃易爆品，甲醇大氣毒性終點(diǎn)濃度值1 為9400mg/m3，大氣毒性終點(diǎn)濃度值2 值為2700mg/m3。在當(dāng)?shù)刈畛Ｒ姷臍庀髼l件下，對直徑為50mm 的小孔泄漏形成液池的質(zhì)量蒸發(fā)氣團(tuán)源強(qiáng)采用AFTOX 模型進(jìn)行預(yù)測分析。各閾值的影響區(qū)域?qū)?yīng)的位置如表3所示，下風(fēng)向2m 高度處軸線濃度－距離關(guān)系曲線如圖1所示。

表3 各閾值的影響區(qū)域?qū)?yīng)的位置

圖1 液池下風(fēng)向2m 高度處軸線濃度－距離關(guān)系曲線圖

預(yù)測結(jié)果表明，該甲醇儲罐小孔泄漏因質(zhì)量蒸發(fā)導(dǎo)致下風(fēng)向2m 高度處的環(huán)境空氣中，對人體致死的影響距離為0，對人體健康的影響距離為0～80m，90%的危害區(qū)長度為下風(fēng)向170m，方位和寬度（度）為180±45°。

4 結(jié)語

通過對該企業(yè)甲醇儲罐發(fā)生小孔泄漏時進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險分析，可得到以下主要結(jié)論：

①直徑為44m 的26500m3內(nèi)浮頂甲醇儲罐發(fā)生小孔泄漏時，10min 內(nèi)的甲醇泄漏量為0.0666～3.354t，泄漏甲醇形成液池后的蒸發(fā)量為0.022～0.883t。

②在裂口面積不同的條件下，甲醇儲罐小孔發(fā)生泄漏時，對地面水環(huán)境、地下水環(huán)境、土壤環(huán)境、人體致死的影響距離均為0，對人體健康的影響距離為0～80m，90%危害區(qū)長度為下風(fēng)向170m，方位和寬度（度）為180±45°。

③在甲醇儲罐小孔泄漏環(huán)境應(yīng)急現(xiàn)場處置時，在未發(fā)生火災(zāi)或爆炸時建議警界范圍為170m，進(jìn)入事故影響范圍內(nèi)的處置人員應(yīng)佩戴呼吸防護(hù)器。