道化學(xué)火災(zāi)、爆炸指數(shù)法在輕烴回收裝置產(chǎn)品儲罐區(qū)安全評價(jià)中的應(yīng)用

唐詩 張杰 寧端 馬蠡 徐梅

摘要：采用道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法對三臺站30×104m3/d輕烴回收裝置產(chǎn)品儲罐區(qū)進(jìn)行安全評價(jià)，得出其采用安全措施補(bǔ)償前后的火災(zāi)、爆炸指數(shù)、和暴露面積、危害系數(shù)、危險(xiǎn)等級及實(shí)際最大可能財(cái)產(chǎn)損失等指數(shù)，評價(jià)結(jié)果表明該裝置采用的安全預(yù)防措施可有效降低產(chǎn)品儲罐區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)程度，為儲罐區(qū)的事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和管理提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：安全評價(jià);道化學(xué)火災(zāi);爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法;輕烴回收裝置;產(chǎn)品儲罐區(qū)

引言

輕烴產(chǎn)品存在閃點(diǎn)低，沸點(diǎn)低，組分較輕，易揮發(fā)，且易燃易爆等性質(zhì)。輕烴產(chǎn)品儲罐區(qū)作為輕烴回收裝置儲存輕烴的主要區(qū)域，通常構(gòu)成重大危險(xiǎn)源，一旦發(fā)生事故，將會造成極其嚴(yán)重的后果，因此對輕烴產(chǎn)品儲罐區(qū)進(jìn)行科學(xué)、客觀的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是輕烴回收裝置安全管理的重要工作內(nèi)容。

由于火災(zāi)、爆炸是輕烴回收裝置產(chǎn)品儲罐區(qū)主要的風(fēng)險(xiǎn)因素，針對此風(fēng)險(xiǎn)因素的評價(jià)，石油化工行業(yè)較常用的是道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)法[1]。本文根據(jù)道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)法，結(jié)合川中油氣礦輕烴廠三臺30×104m3/d輕烴回收裝置的生產(chǎn)實(shí)際，對該裝置產(chǎn)品儲罐區(qū)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，量化其潛在的危險(xiǎn)性及發(fā)生事故可造成的預(yù)期損失，從而確定減輕事故嚴(yán)重性及損失的有效途徑，為事故的預(yù)防和控制提供科學(xué)依據(jù)。

1裝置簡介

三臺輕烴回收裝置于2002年8月22日投產(chǎn)，裝置設(shè)計(jì)處理能力為30×104m3/d（101.325kPa，20℃，下同）。裝置采用國內(nèi)成熟的透平膨脹機(jī)膨脹制冷工藝，原料氣獲得冷量后經(jīng)兩級填料塔分離得液化石油氣和穩(wěn)定輕烴產(chǎn)品。輕烴回收裝置生產(chǎn)的輕烴產(chǎn)品進(jìn)入產(chǎn)品儲罐區(qū)儲存，產(chǎn)品儲罐區(qū)設(shè)置了三臺液化石油氣儲罐，容積均為50 m3，以及兩臺穩(wěn)定輕烴儲罐，容積分別為30 m3及20 m3，五臺儲罐均為臥式圓筒形儲罐，單排布置。

2 道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法評價(jià)程序

道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法是是化工領(lǐng)域最早應(yīng)用于實(shí)際的安全評價(jià)方法，目前已發(fā)展到第7版，主要用于對工藝裝置及所含物料的潛在火災(zāi)、爆炸及反應(yīng)性危險(xiǎn)進(jìn)行客觀的定量分析[2-3]。評價(jià)過程是依據(jù)以往事故的統(tǒng)計(jì)資料、物質(zhì)的潛在能量及現(xiàn)行安全預(yù)防措施的狀況進(jìn)行逐步推算，通過工藝單元危險(xiǎn)物質(zhì)的辨識、決定物質(zhì)的選取和危險(xiǎn)系數(shù)的計(jì)算來確定初始的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)等級，然后針對生產(chǎn)或工藝過程中所采取的各種安全裝置與措施，計(jì)算安全措施補(bǔ)償系數(shù)，進(jìn)行危險(xiǎn)分析，得出安全補(bǔ)償后的實(shí)際危險(xiǎn)等級并用于指導(dǎo)生產(chǎn)[4-6]。道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)法計(jì)算程序如圖2-1所示[1]。

3 道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法評價(jià)過程

3.1 確定物質(zhì)系數(shù)（MF）

物質(zhì)系數(shù)（MF）是表述物質(zhì)在燃燒或其他化學(xué)反應(yīng)引起的火災(zāi)、爆炸時(shí)釋放能量大小的內(nèi)在特性，是一個(gè)最基礎(chǔ)的數(shù)值。它是根據(jù)美國消防協(xié)會（NFPA）規(guī)定的物質(zhì)可燃性NF和化學(xué)活潑性NR求得的[7]。物質(zhì)系數(shù)MF代表在正常環(huán)境和壓力下物質(zhì)的危險(xiǎn)性。由于液化石油氣主要有C3及C4組成，穩(wěn)定輕烴主要由C5+組成，根據(jù)道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)法（第七版）的附錄A，液化石油氣的物質(zhì)系數(shù)與穩(wěn)定輕烴的MF分別取21及16。

3.2 確定工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)（F3）

工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)F3是一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F1）和特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F2）的乘積，即F3= F1×F2。F3值范圍為1～8，若F3>8，則按8計(jì)[8]。

（1）一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F1）

一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)是確定事故損害大小的主要因素，共有 6 項(xiàng)，包括放熱化學(xué)反應(yīng)、吸熱反應(yīng)、物料處理與輸送、密閉或室內(nèi)工藝單元、通道、排放和泄漏控制。一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)的基本系數(shù)為1.00，無危險(xiǎn)時(shí)系數(shù)為0.00，一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)=基本系數(shù)+所取各選項(xiàng)一般危險(xiǎn)系數(shù)之和[9]。根據(jù)三臺輕烴回收裝置產(chǎn)品儲罐區(qū)的實(shí)際工藝情況并代入系數(shù)，一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)取值為2.35。

（2）特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F2）

特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2是影響事故發(fā)生概率的主要因素，特定的工藝條件是導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸事故的主要原因。特殊工藝危險(xiǎn)包括12個(gè)取值項(xiàng)（毒性物質(zhì)、負(fù)壓操作等）。特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)的基本系數(shù)為1.00，無危險(xiǎn)時(shí)系數(shù)為0.00，特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)=基本系數(shù)+所取各選項(xiàng)一般危險(xiǎn)系數(shù)之和[10-11]。根據(jù)三臺輕烴回收裝置產(chǎn)品儲罐區(qū)的實(shí)際工藝情況并代入系數(shù)，一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)取值為2.26。

綜上所述，穩(wěn)定輕烴儲罐的危險(xiǎn)系數(shù)值F3=F1×F2=2.35×2.26=5.31，液化石油氣儲罐的危險(xiǎn)系數(shù)值F3=F1×F2=2.35×2.73=6.42。

3.3 確定火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)（F&EI）

火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)（F&EI）是被用來估計(jì)生產(chǎn)事故可能造成的破壞損失[12]。其計(jì)算方法如下：

火災(zāi)爆炸指數(shù)（F&EI）=危險(xiǎn)系數(shù)（F3）×物質(zhì)系數(shù)（MF） ? （3-1）

根據(jù)式（3-1）計(jì)算可得液化石油氣儲罐的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)（F&EI）為134.73，穩(wěn)定輕烴儲罐的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)（F&EI）為84.97。根據(jù)F&EI值及危險(xiǎn)等級表可以得出液化石油氣儲罐危險(xiǎn)等級很大，穩(wěn)定輕烴儲罐危險(xiǎn)等級較輕。

3.4 確定危害系數(shù)

單元危害系數(shù)代表了所評價(jià)單元中物料泄漏或反應(yīng)能量釋放而引起的火災(zāi)、爆炸事故的綜合效應(yīng)，由物質(zhì)系數(shù)MF和單元危險(xiǎn)系數(shù)F3根據(jù)圖2確定的。

由圖2可以得出，穩(wěn)定輕烴儲罐的單元危害系數(shù)為0.62，液化石油氣儲罐的單元危害系數(shù)為0.78。

3.5 確定暴露半徑及暴露面積

計(jì)算得出穩(wěn)定輕烴儲罐暴露半徑為21.75 m，暴露面積為1485.42 m2，液化石油氣儲罐暴露半徑為34.49 m，暴露面積為3735.31 m2。

3.6 確定基本可能最大財(cái)產(chǎn)損失（Base MPPD）

3.7 確定安全補(bǔ)償系數(shù)C

采取一定的安全措施可以降低事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)和危害，即可對火災(zāi)、爆炸指數(shù)做一定的補(bǔ)償，安全措施可以分為工藝控制、物質(zhì)隔離、防火措施三類，其補(bǔ)償系數(shù)分別為C1，C2，C3，沒有采取的安全措施，系數(shù)記為1，更加裝置實(shí)際情況得出安全補(bǔ)償系數(shù)C1為0.82，C2為0.96，C3為0.74，安全補(bǔ)償措施C= C1×C2×C3=0.58。

3.8 產(chǎn)品儲罐區(qū)危險(xiǎn)分析匯總

由表1分析可知，液化石油氣儲罐的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)高于穩(wěn)定輕烴儲罐，且在采取安全措施補(bǔ)償前，液化石油氣儲罐的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)處在很大級危害等級，穩(wěn)定輕烴儲罐火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)處在較輕級危害等級，通過工藝控制、物質(zhì)隔離和防火措施三方面進(jìn)行補(bǔ)償后，其原有的危險(xiǎn)性大大降低，液化石油氣儲罐與穩(wěn)定輕烴儲罐的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)等級降分別降低至較輕與最輕的級別，暴露半徑也有所降低，且實(shí)際最大可能財(cái)產(chǎn)損失低于基本最大可能財(cái)產(chǎn)損失。

4 結(jié)論與建議

通過采用道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法對三臺30×104m3/d輕烴回收裝置的產(chǎn)品儲罐區(qū)進(jìn)行定量的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)可以得出，該裝置的各項(xiàng)安全防護(hù)措施能有效保障裝置的安全生產(chǎn)。為了進(jìn)一步完善產(chǎn)品儲罐區(qū)的事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和管理，評價(jià)過程中發(fā)現(xiàn)該裝置的安全措施存在一些薄弱環(huán)節(jié)，需進(jìn)一步加強(qiáng)。

（1）道化學(xué)評價(jià)法關(guān)于人為因素考慮不夠充分，為降低因人為誤操作造成事故的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)進(jìn)一步完善操作規(guī)程與安全管理制度，并落實(shí)崗位責(zé)任制;

（2）增強(qiáng)員工的風(fēng)險(xiǎn)意識，并對員工進(jìn)行消防知識培訓(xùn)，定期開展消防演練;

（3）在道化學(xué)法評價(jià)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，全面掌握儲罐區(qū)火災(zāi)、爆炸事故可能造成的后果，科學(xué)制定相應(yīng)的應(yīng)急方案，提高員工應(yīng)急處置能力，最大程度上降低事故造成的損失;

（4）由于該裝置運(yùn)行時(shí)間較長，應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)品儲罐區(qū)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，并定期進(jìn)行設(shè)備檢測，降低設(shè)備失效的風(fēng)險(xiǎn);

（5）產(chǎn)品儲罐區(qū)的物質(zhì)隔離系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)一步完善，當(dāng)儲罐發(fā)生物料泄漏時(shí)，能盡快進(jìn)行物質(zhì)隔離，從而降低泄漏帶來的損失與危害。

參考文獻(xiàn)

[1] 李曉鳳. 大慶光明輕烴總庫風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)研究[D]. 東北石油大學(xué)， 2011.

[2] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局. 安全評價(jià)[M].北京： 煤炭工業(yè)出版社，2005.

[3] 劉鐵民， 張興凱， 劉功智. 安全評價(jià)方法應(yīng)用指南[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社， 2005.

[4] 杜瑞兵，曹雄，胡雙啟. 道化學(xué)法在安全評價(jià)中的應(yīng)用[J]. 科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005，15 （9） ： 166 -167.

[5] 陳建國. 道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法在加油站風(fēng)險(xiǎn)管理中的應(yīng)用[J]. 技術(shù)與市場， 2014（36）：11-13.

[6] 劉鐵民， 張興凱， 劉功智. 安全評價(jià)方法應(yīng)用指南[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社安全科學(xué)與工程出版中心， 2005.

[7] 程相黨. 道化學(xué)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)法在安全評價(jià)中的應(yīng)用[J]. 化工管理， 2016（13）：114-115.

[8] 趙新潮， 周浩. 加油站埋地儲罐道化學(xué)分析法安全性評價(jià)[J]. 石油庫與加油站， 2010， 19（2）：24-29.

[9] 毛桂英. 道化學(xué)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)法的應(yīng)用[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2009（6）：1-1.

[10] 陳曉君. 細(xì)解道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)法對某汽油罐區(qū)的安全評價(jià)[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)， 2012（10）：71-72.

[11] 吉尚偉， 張耀偉. 道化學(xué)火災(zāi)、爆炸指數(shù)分析法在油庫安全評價(jià)中的應(yīng)用[J]. 遼寧化工， 2009， 38（07）：503-506.

[12] 藍(lán)柳恒， 郝銀貴. 某聚氯乙烯廠聚合車間生產(chǎn)系統(tǒng)危險(xiǎn)性評價(jià)[J]. 中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)， 2004（06）：15-18.