大型磷肥生产企业环境风险研究

大型磷肥生产企业环境风险研究

纳志辉1，李芳2，杨彩花2

(1. 云南云天化国际化工有限公司，云南 昆明 650228；2.云南省环境科学研究院，云南 昆明 650034)

摘要：对大型磷肥企业生产过程中存在的风险进行识别，进行风险事故源项分析，讨论了风险事故后果的计算方法，并提出相应的风险管理措施。

关键词：磷肥；生产；环境风险；识别；研究

收稿日期：2014-06-30

中图分类号：X82文献标识码： A

环境风险指人们在建设、生产和生活过程中，所遭遇的突发性事故(一般不包括自然灾害和不测事件)对环境(或健康乃至经济)的危害程度。大型磷肥生产企业由于其产品及生产工艺的特殊性，从原材料的采购、储存、产品生产等一系列过程均可能引起有毒有害、易燃易爆等物质泄漏，并引发一系列的火灾、爆炸事故，对环境及人类健康造成一定的威胁。本文主要对国内大型磷肥生产企业生产过程中存在的风险进行探讨，并提出相应的风险防范措施。

1大型磷肥生产企业风险识别

根据相关资料，磷肥企业风险事故大致分为：硫磺燃烧与硫磺粉尘爆炸事故、液氨泄露事故、液氨罐爆炸事故、硫酸罐爆炸事故及锅炉爆炸事故。为减少磷肥企业生产、运输及贮存过程中风险事故发生的概率，首先需对风险进行识别。

1.1物质危险性识别

磷肥企业投产后主要原料、中间产品和成品外排污染物主要有硫磺、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、柴油、氟硅酸、磷酸、氨、四氟化硅、氟化氢。可依据HJ/T169-2004《建设项目环境风险评价技术导则》[1]附录A.1、GBZ230-2010《职业性接触毒物危害程度分级》[2]以及GBZ2.1-2007《工作场所有害因素职业接触限值 化学有害因素》[3]对上述物质进行风险识别。

1.2工艺系统危险性识别

1.2.1硫酸装置危险、有害因素

(1)熔硫和过滤工序、焚硫及转化工序中，泄漏的液体硫磺遇明火、高温、火星及雷击、静电火花、高热、电气火花时均可能会引发火灾甚至爆炸。焚硫炉使用柴油点火升温时发生燃爆、柴油箱内柴油泄漏，遇明火、高温，将引发火灾甚至爆炸危险。液硫储存罐上方空间温度过低，硫磺蒸汽可能会腐蚀顶盖，在有空气的情况下腐蚀物可能会引发硫磺着火而导致火灾甚至爆炸事故。

(2)从焚硫炉出来的高温炉气在转化器中被转化为SO2和SO3，两种气体均有毒，若发生泄漏，可能会发生毒物危害。

(3)硫酸为酸性腐蚀品，生产设备及管道、成品硫酸贮罐选材不当有可能会被酸腐蚀而产生氢气，氢气与空气混合浓度达爆炸极限时，遇明火、火花、高温将发生火灾、爆炸事故。酸系统内所有筑物、地面未进行耐酸处理，可能会发生严重的腐蚀危害。设备和管道的腐蚀将导致硫酸泄露和喷洒，因操作失误将水加入硫酸中会引发化学灼伤事故。

(4)硫磺燃烧及二氧化硫氧化所产生的热量可用于生产中压过热蒸汽。蒸汽锅炉选材不当，设计、制造、安装和使用不合理均能引发锅炉爆炸。锅炉工序属于高温区，操作人员自身原因以及不合理的操作及使用也可能会导致高温烫伤等风险事故。

1.2.2磷酸装置危险、有害因素

磷酸是生产磷铵的主要原料，磷酸为酸性腐蚀品，通过分析整个生产工艺可以看出，磷酸生产装置主要危险、有害因素为腐蚀危害和化学灼伤危害。整个磷酸系统各工序所有磷酸生产设备、含酸介质输送管道、尾气风机及磷酸贮槽，如果设计选材不当或防腐措施的设计、施工质量存在缺陷，将加剧装置的腐蚀，从而导致磷酸反应料浆、磷酸的泄露而造成腐蚀及化学灼伤事故。

整个磷酸工序除可能导致腐蚀及化学灼伤事故外，硫酸和磷矿浆反应会产生复杂的含氟气体[4]，而含氟气体的泄露可能会导致氟中毒。

1.2.3磷铵装置危险、有害因素

磷铵生产的主要原料为氨和磷酸，工艺技术核心主要体现在反应部分。磷铵生产主要包括中和、浓缩、干燥、洗涤等阶段。

氨和磷酸反应为放热反应。若生产过程中违反操作规程，超温、超压遇安全保护设施失灵，整个反应系统中反应器、预中和槽、管道等密封失效，会导致液氨和气氨的泄露，从而引发火灾、爆炸或者低温灼伤等事故。若反应器、预中和槽等设备选材不当，受磷酸腐蚀后导致耐压能力降低，运行工程中可能会导致容器爆炸。磷铵生产的洗涤工序存在着和生产、输送过程相似的危险、有害因素。在干燥、造粒、筛分和冷却包装阶段，也可能会引发火灾、爆炸、烧伤烫伤等事故。

1.2.4其他配套设施的危险、有害因素

磷肥生产过程中其他配套设施主要包括：给排水系统、供配电系统、供热与热电站、空压站、贮运设施、液氨罐区等。在上述配套设施中，危险、有害因素主要分为以下几个方面：

(1)脱盐水站若违反化学品存放、管理规定，导致的火灾事故及氰化物产生剧毒氰化氢气体引起的毒物危害。

(2)空压站由于众多原因引发的一系列爆炸事故。

(3)贮运设施中，硫磺贮运引发的火灾、爆炸事故；液氨贮运过程中引发的火灾、爆炸、化学泄露、中毒、低温灼伤等危害；氟硅酸运输过程中可能发生的氟硅酸泄露事故以及皮肤直接接触氟硅酸引起发红、局部烧灼感以及溃疡等。

(4)液氨罐区引发的一系列火灾、爆炸事故、容器爆炸事故以及吸入高浓度氨可发生的毒物危害，人体接触外溢的液氨可发生低温灼伤危害。

(5)磷肥生产厂区处于酸性腐蚀环境中，电气设施、电缆及接线端子防酸蚀措施设计不当或长期失修、电缆沟内排水不畅，导致酸性腐蚀破坏，可能引发触电伤害；其短路及所产生的电火花可能成为点火源而引发火灾、爆炸事故。

1.3磷肥企业重大危险源识别方法

根据HJ/T169-2004《建设项目环境风险评价技术导则》，长期或临时生产、加工、搬运、使用或储存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元均为重大危险源。重大危险源的辨识依据是物质的危险性及数量。重大危险源分为生产场所重大危险源和储存区重大危险源两种。

磷肥生产企业，全厂生产装置一般可分为硫酸装置、磷酸装置、磷铵装置、液氨贮罐区、磷酸氟硅酸贮槽、稀磷酸硫酸贮槽6个单元。在环境风险评价中可先分别计算6个单元的化学危险物质的存量，再与《风险评价技术导则》和GB18218-2009《重大危险源辨识》[5]中对危险品生产场所和贮存场所临界量的要求进行对比。当单元内所有危险品的贮存量大于临界值时，则判定为重大危险源，相反则不构成重大危险源。

通过对磷肥生产企业物质危险性、工艺危险性及重大危险源进行识别，可判定企业存在的可能对环境产生重大影响的风险事故。

2风险事故源项分析

2.1危险化学物质泄露量计算

磷肥生产过程中危险化学物质泄漏主要涉及液氨泄露、氟硅酸泄露、硫酸及磷酸泄露。

危险物质的泄漏量采用公示计算法计算得到，泄露速度受空穴的有效开度面积、液体密度、容器压力、外界压力以及液体在排放点以上的高度等因素决定。

液态危险化学品泄漏后会发生一系列的蒸发作用(包括闪蒸蒸发、热量蒸发、质量蒸发等，三种蒸发方式各自蒸发量的大小与其相应的参数有关)，使液态危险品变成气态而进入到环境空气中。气态危险化学品总的蒸发量为总的闪蒸蒸发液体量、总热量蒸发量及总质量蒸发量之和。总蒸发量的大小影响气态危险品对周围环境及人群健康造成的危害的大小。

2.2火灾和爆炸

2.2.1液氨罐爆炸及硫酸贮槽爆炸

液氨储罐制造质量低劣、压力容器使用管理混乱、充装违反规定及违反危险品运输规定以及氨气泄漏到空气中，与空气混合遇到火源等可引发液氨贮罐、运输槽车和钢瓶爆炸。

由于液氨极易蒸发，液氨罐爆炸后罐内液氨全部泄漏，并迅速扩散进入大气，对周围环境和居住人口将产生重大影响。

硫酸槽爆炸一般是因为装过硫酸的贮槽空置，槽壁的余酸腐蚀金属槽体，或者有水加入硫酸槽稀释浓硫酸，稀硫酸与金属槽壁发生化学反应生成氢气，与空气混合后点燃有可能发生爆炸。

液氨罐及硫酸贮槽爆炸的同时均有可能波及邻近的其它化学品贮存区域，造成连锁反应，又进一步导致泄漏、火灾及爆炸事故的发生。

2.2.2硫磺仓库火灾及柴油贮槽火灾或爆炸

硫磺仓库内堆存的硫磺受热、遇明火或火花可引起燃烧；其粉末、粉尘可发生爆炸或爆炸性燃烧。燃烧产生的刺激性有毒气体SO2进入空气后扩散至居民区，对皮肤和眼睛可引起严重的灼伤。焚硫炉点火升温时所用柴油贮存于油槽中，若油气泄漏且遭遇明火可引发火灾爆炸事故。爆炸事故也可能会波及附近的其它化学品贮罐、贮槽，从而造成泄漏、火灾或者爆炸事故。

3大型磷肥企业的风险管理

3.1风险防范措施

风险防范措施是指在生产过程中采取的一系列措施，以防止生产过程中风险事故的发生。根据各类风险源的特点，制定相应的有效的风险防范措施，可将生产过程中风险事故发生的概率降到最低。

磷肥生产企业风险事故主要是危险化学品的泄漏及引发的火灾、爆炸及一系列伴生的危险事故。根据风险源的不同，可将风险防范措施分为以下几类：

(1)建设足够体积的初期雨水收集池及相应的初期雨水收集系统。在厂区内各污染区域按需修建初期雨水收集和排放系统，防止受污染的雨水直接排入厂区外。对有泄漏、火灾、爆炸事故的区域按需修建防火围堤，围堤既能防止火灾的蔓延也能收集消防废水。各污染区域收集到的初期雨水及消防废水排入污水处理站进行处理。

(2)硫酸罐、氟硅酸罐、液氨管及其输送管道设置工业监控系统，布置摄像头；在所有地下槽(坑)设置液位报警，送DCS系统；在上述介质泵送出界区管线上可设置低压报警系统。

(3)所有液态化学品贮罐区或贮槽区设置在线监测系统，在线监测仪表与主装置区的FCS系统相连，通过FCS系统可以实施监测可能发生的险情并进行声、光报警及联锁。所有液态化学品贮罐区或贮槽区设置液态化学品泄漏监测报警系统，实时监测可能发生的泄漏险情。其他监测设备可按需进行设置。

(4)对于有火灾隐患的区域，应考虑防火、防爆及其它各项措施。生产现场严禁烟火并须配备消防设施。当遇到火灾事故时，应采取正确的灭火方式。

(5)对于有贮存温度要求的危险化学品，应该严格控制贮存温度。

(6)危险化学品应严格按照规定进行运输及贮存，并定期进行检查。

(7)危险化学品贮存应设置警示牌，所有生产设备、设施必须严格按照规范进行相应的设计、制造、检测、管理等。加强对整个生产区域的巡检工作，发现异常时及时进行处理。

(8)加强员工的管理，教育员工增强个人防护意识，所有操作人员必须严格按照生产规范进行生产、作业活动，不得违反。危险化学品贮存区域应配置相应的紧急医疗器械和救援物资。所有配套公用工程和辅助设施必须保证能正常运转。

(9)处于卫生防护距离内的居民应该搬迁，以避免风险事故发生后造成严重的人员伤亡。

3.2风险发生后的措施

由于氨极易挥发，在发生液氨重大泄漏事故情况下，应立即启动风险事故应急预案。

在发生其他泄漏、火灾、爆炸或小型氨泄漏事故时，根据发生泄漏、引发火灾和爆炸事故的化学物品的化学性质，在做好防护措施的前提下及时进行泄漏应急处理，对受伤人员进行紧急救治，并做好善后工作。

3.3应急预案

磷肥生产过程中所用的原料氨具有强烈的挥发性，一旦发生泄漏事故，极易大范围扩散。因此，必须制定相应的应急预案，在发生液氨贮罐和液氨槽车重大泄漏的情况下，立即启动风险事故应急预案。

4结论

通过对大型磷肥企业风险事故的分析发现，磷肥企业生产过程中存在众多风险事故隐患，各磷肥企业应该根据自身实际情况认真做好风险防范措施及风险发生后的相应救援措施，以保障周边环境和居民人身安全不受到危害。

参考文献：

[1]HJ/T169-2004,建设项目环境风险评价技术导则[S].

[2]GBZ230-2010,职业性接触毒物危害程度分级[S].

[3]GBZ2.1-2007,工作场所有害因素职业接触限值 化学有害因素[S].

[4]蒋涛.化工生产安全讲座 第七讲 磷肥生产安全[J]. 化工劳动保护,2001,22(2):75-76.

[5]GB18218-2009,重大危险源辨识[S].

Environment Risk in Large-scale Phosphate Fertilizer Production Enterprises

NA Zhi-hui1,LI Fang2,YANG Cai-hua2

(1.Yunnan Yuntianhua International Chemical Co., Ltd, Kunming Yunnan 650228 China)

Abstract：The risks in large-scale phosphate fertilizer enterprises were identified. The risk sources were analyzed. The method of calculating the results of risk accidents was discussed. The measures of risk management were pointed out.

Key words： phosphate fertilizer;production;environmental risk;identify;study