安全评价方法在扑热息痛生产工艺中的应用

邰晓曦 孙 婧

（1. 广东食品药品职业学院，广州 510520；2. 华南理工大学化学与化工学院，广州 510641）

1 前言

扑热息痛是重要的非甾体解热镇痛药，经过100多年的发展，现已成为全世界应用最为广泛的药物之一，也是我国医药原料药产量最大的品种之一。经过几十年的生产实践，扑热息痛的生产已经形成了一套较为成熟的工艺路线，即传统二步生产法，以对硝基氯苯为原料，经水解、酸化、还原制得对氨基酚，再经酰化得到对乙酰氨基酚。该法在生产过程中使用了乙酸、乙酸酐、4-氨基苯酚等危险化学品，存在火灾、爆炸、中毒、化学灼伤等危险、有害因素，有一定的危险性，需要应用安全评价方法对扑热息痛生产中存在的危险、有害因素进行辨识与分析，判断发生事故和职业危害的可能性及其严重程度，为制定防范措施和管理决策提供科学依据。本文以某化学制药企业的对氨基苯酚酰化制备扑热息痛生产工艺为例，分别采用作业条件危险性评价法、ICI蒙德火灾、爆炸、毒性指数法和重大事故后果模拟法对扑热息痛的生产工艺过程进行评价，分析事故可能的影响程度与后果，从而寻求最少的损失和最优的安全投资效益，为企业的安全生产提供理论支持和指导。

2 评价方法的应用

2.1 作业条件危险性评价法（LEC）

作业条件危险性评价法是将作业条件的危险性作应变量（D），以事故或危险事件发生的可能性（L）、暴露于危险环境的频率（E）和危险严重程度（C）为自变量，确定它们之间的函数式D=L×E×C，采取对所评价的对象根据情况进行“打分”的办法，然后根据公式计算出其危险性分数值，确定其危险程度的一种评价方法[1,2]。根据扑热息痛的生产工艺，其生产作业单元的条件危险性分析取值如表1所示。

表1 扑热息痛生产作业条件危险性分析取值评价表

2.2 火灾、爆炸、毒性危险指数评价（ICI蒙德法）

英国帝国化学公司（ICI）蒙德法是在道化学公司评价方法的基础上发展起来的，它提出了包括物质毒性在内的“火灾、爆炸、毒性指标”的初步计算，再进行安全对策措施加以补偿得到评价结果，被公认为是一种特别适合化工装置的火灾、爆炸、毒性危险程度评价方法[3-5]。扑热息痛的生产需要使用大量的乙酸，因此,对存放大量乙酸的储罐用蒙德法进行分析。

2.2.1 火灾、爆炸、毒性指标的计算

2.2.2 单元补偿评价

表2 乙酸储罐基本参数及火灾、 爆炸、 毒性指数值

表3 乙酸储罐单元安全措施补偿评价表

补偿后指标运算：

（1）补偿火灾负荷：

F2= F×K1×K4×K5=126 723×0.646 0×0.749 7×0.765=46 950

（2）补偿毒性指标：

U2=U×K1×K2=0.813 2

（3）补偿主毒性指标：

C2=C×K1×K2×K3=29.92

（4）补偿装置内部爆炸指标：

E2= E×K2×K3=2.85×0.423 0×0.488 8=0.589 2

（5）补偿环境气体爆炸指标：

A2= A×K1×K5×K6=285.06×0.646 0×0.765 0×0.371 9=52.39

（6）补偿全体危险性评分 ：

R2=R×K1×K2×K3×K4×K5×K6=777.96×0.028 5=22.17

2.2.3 补偿评价结果分析

根据ICI蒙德法所确定的全体指标 D值范围及危险性程度表、火灾负荷范围表、内部单元爆炸指标及范围表、地区爆炸指标及范围表、单元毒性指标及范围表、总危险性系数及范围表等，可以划定出各单项指标及总体危险系数的危险等级如表4所示。

表4 补偿前后各项指标等级

2.3 重大事故后果模拟分析

该厂在扑热息痛酰化工段、乙酸和乙酸酐储罐区内使用、贮存较多的中闪点易燃物质，一旦泄漏遇到点火源就容易发生火灾和爆炸事故，会直接导致人员伤亡、设备、建筑损坏，造成严重经济损失。“蒸气云模型爆炸伤害模型”是进行重大事故后果模拟分析的典型方法之一，它针对桶装物料一旦发生泄漏、气化形成蒸气云遇火源发生爆炸时产生的伤害程度进行定量计算，得到评价结果[6-8]，现以乙酸储罐为例进行分析。

2.3.1 蒸气云爆炸伤害模型（UVCE）计算

WTNT= α •BWrQr/QTNT

式中：WTNT— 蒸气云的TNT当量，kg；

α — 蒸气云的TNT当量系数，取4%；

Wr— 蒸气云爆炸时燃烧掉的总质量，kg；

Qr— 燃料的燃烧热，kJ/kg；

QTNT— TNT 爆热，4 520 kJ/kg；

B — 地面爆炸系数，取1.8。

泄漏物质蒸气云爆炸的死亡半径：

R死=13.6×(WTNT/1 000)0.37m

泄漏物质蒸气云爆炸的重伤半径：

R重伤=0.996×(WTNT×QTNT÷101 300)1/3m

泄漏物质蒸气云爆炸的轻伤半径：

R轻伤=1.672×(WTNT×QTNT÷101 300)1/3m

泄漏物质爆炸的财产损失半径：

R财产=5.6 WTNT1/3÷[1+（3 175/ WTNT

2]1/6m

2.3.2 乙酸泄漏的计算评价

本项目储罐区设有乙酸储罐，最大储存量为90 t，分两个50 m3的储罐储存，因此，现假设一旦乙酸发生泄漏遇火源发生火灾、爆炸事故时利用蒸气云爆炸计算产生的事故后果如表5所示。

表5 乙酸蒸气云爆炸破坏半径（m）

3 结果与讨论

通过将扑热息痛生产划分为若干作业单元进行作业条件危险性分析可以得出，备料作业、酰化作业的作业条件为“显著危险”作业。其余如：粗结晶、粗离心、溶解、脱色、活性炭过滤、精结晶、精离心、干燥等作业单元的危险等级为“稍有危险”。

采用蒙德法对乙酸储罐进行分析可以得出，DOW/ICI 全体指标 D 属“中等的” 范畴；火灾负荷F、毒性指标U、主毒性指标C、装置内部爆炸指标E和环境气体爆炸指标A分别属于“中等”、“低”、“高”、“中等”和“高”的范畴；全体危险性评分R为777.96，属于高（1）类范畴。因此，乙酸储罐区域有一定的火灾、爆炸、中毒危险性。

通过容器系统补偿系数 K1、工艺管理补偿系数K2、安全态度补偿系数 K3、防火补偿系数 K4、物质隔离补偿系数 K5、灭火活动补偿系数 K6等的补偿，评价单元的火灾负荷F、毒性指标U、主毒性指标C、装置内部爆炸指标E和环境气体爆炸指标A分别降为“轻”、“轻”、“低”、“轻微”和“中等”的范畴，说明采取了容器系统、工艺管理、安全态度、防火、物质隔离和灭火活动等多项安全措施补偿，可以使全体危险性评分 R降为“低”的范畴。因此，保证这些安全措施的切实发挥作用，可以有效达到安全、稳定和持续生产的目的。

当乙酸泄漏发生UVCE时，若为500 kg乙酸发生泄漏并引起火灾、爆炸事故，则离气云中心外径为31.8 m，内径为16.3 m的圆环区域内人员大部分轻伤；离气云中心外径为16.3 m，内径为9.84 m的圆环区域内人员大部分重伤，离气云中心半径为9.84 m的圆形区域内的人员可能大部分死亡；因而UVCE发生后，救灾人员的最小离气云中心工作距离为31.8 m。若为1 000 kg乙酸发生泄漏，其爆炸总能量造成的事故后果为：离气云中心外径为40.2 m，内径为20.6 m的圆环区域内人员大部分轻伤；离气云中心外径为20.6 m，内径为12.5 m的圆环区域内人员大部分重伤，离气云中心半径为12.5m的圆形区域内的人员可能大部分死亡；因而UVCE发生后，救灾人员的最小离气云中心工作距离为40.2 m。以上计算结果为设定条件下的事故模拟，可能与实际事故后果会有差异，但由结果可知，一旦出现乙酸泄漏并遇火源发生爆炸，将会对整个储罐区甚至相邻厂房均造成如建构筑物损坏、人员伤亡的事故，若导致其它储罐连环爆炸，事故损失及影响范围将进一步扩大。

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