己内酰胺生产企业突发环境事件应急研究

王国栋，徐明德，孟补喜，田钰朝

（1.北京市城市管理委员会公用工程质量监督站，北京 100000；2.太原理工大学 环境科学与工程学院，山西 太原 030024）

己内酰胺生产企业突发环境事件应急研究

王国栋1，2，徐明德2，孟补喜2，田钰朝2

（1.北京市城市管理委员会公用工程质量监督站，北京 100000；2.太原理工大学 环境科学与工程学院，山西 太原 030024）

以周边有河流、农田和居民的山西某己内酰胺生产企业为例，对该厂进行了突发环境事件应急研究。通过分析己内酰胺生产工艺，明确了己内酰胺生产过程中的危险因素，对苯罐、环己烷罐等危险源进行了评估，确定了己内酰胺生产企业存在的重大危险源，为同类企业突发环境事件的预防和控制提供了依据。

危险源；危险因素；应急研究

随着社会的高度发展，人类生活需求愈来愈复杂多样，作为人类生活支柱产业的化工工业亦越来越精细，其特点是反应设备多、物料多样、管道系统复杂，增加了生产企业发生事故的潜在概率，一旦发生突发事件，对环境影响较为严重。“8·12”天津滨海新区爆炸、吉化双苯厂爆炸等事故的影响至今记忆犹新。化工厂突发环境事件应急成为研究热点，林大建等[1]对氟化工厂突发环境事件进行了应急研究；赵显等[2]对离子膜烧碱工程进行了应急研究。己内酰胺是锦纶纤维、工程塑料等重要的化工原料之一，其生产过程中涉及有毒有害物质，存在潜在的泄露，甚至发生爆炸的风险。因此进行己内酰胺化工厂突发环境事件的应急研究是十分必要的。

1 己内酰胺生产危险因素的辨识

1.1 企业概况

企业位于晋城市泽州县巴公镇西北2.15 km处，占地约34.9 hm2，现有生产设备1 830台，主要产品己内酰胺年设计生产能力为1 000 t/a。企业周边的主要河流为巴公河，其5 km范围内居住区人口总数为73 828人，耕地266.7 hm2。

1.2 己内酰胺生产工艺流程

企业以环己酮、双氧水、氨为原料，采用环己酮氨肟化、贝克曼重排技术，在烟酸存在条件下生产己内酰胺。生产过程主要包括：氨肟化、肟萃取、重排反应、中和、萃取、加氢精制、蒸发精制、硫酸铵干燥。主要反应方程式如下：

C6H10O+NH3+H2O2→C6H10NOH+2H2O

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

主要方程式的有机物结构式如下：

1.3 环境风险物资辨识

通过对生产过程原辅用料、产排污环节分析可知，本公司的环境风险物质主要有磷酸、发烟硫酸、苯、环己烷等，详见表1。

表1 环境风险物资情况表

1.4 危险因素辨识

通过以下几种物质的危害类型对己内酰胺生产过程的危险因素进行辨识：

1.4.1 有毒有害物质

1.4.1.1 苯、SO2、SO3

在硫酸生产阶段，SO2、SO3气体作为中间产物大量存在；在环己酮生产阶段，苯蒸汽大量存在，这些气体泄露外排对环境、人体健康均有较大的影响。

1.4.1.2 环己烷、环己酮

己内酰胺生产过程中的毒性物质环己烷、环己酮，其泄漏会对地表水、地下水环境造成严重污染。

1.4.2 易燃易爆物质

在环己酮生产阶段，环己酮属于易燃易爆物质，遇明火、高热极易燃烧爆炸。在双氧水生产阶段、环己酮生产阶段，作为原料的氢气为易燃易爆气体，有产生火灾爆炸的危险。

1.4.3 腐蚀性物质

浓硫酸、硝酸属强腐蚀性工艺原料，一旦泄露与人接触会造成化学性灼伤。

1.4.4 特殊危险物质

在重排反应阶段，环已酮肟的用量、温度的改变都可能引起重排反应器温度迅速上升，发生爆炸[3]。

1.4.5 其他危险因素

通过对企业工艺、生产情况调查与分析，应用事故易发性评价方法、化学火灾及爆炸毒性指数评价方法等，分析己内酰胺生产工艺中其他主要危险因素有机械撞击、雷电、高空坠落、电气火花等。

2 重大危险源辨识

2.1 重大危险源的辨识指标

依据《危险化学品重大危险源辨识》 （GB 18218-2009），单元内存在危险化学品的数量等于或超过规定的临界量，即被定为重大危险源；根据单元内存在的危险化学品的数量、种类分为两种情况：

2.2.1 单元内存在单一的危险化学品

单元内存在的危险化学品为单一品种，则该危险化学品的数量即为单元内危险化学品的总量，若等于或超过相应的临界量，则定为重大危险源。

2.2.2 单元内存在多品种的危险化学品

单元内存在的危险化学品为多品种时，计算时若满足下面公式，则定为重大危险源：

式中：q1，q2，…，qn为各种危险化学品实际存在量，单位为t；Q1，Q2，…，Qn为与各种危险化学品相对应的临界量，单位为t。

2.2 重大危险源辨识

根据以上重大危险源辨识指标确定方法，得到重大危险源辨识结果，见表2。

表2 重大危险源辨识结果

3 应急预案制定

3.1 重大危险源的防控与应急措施

3.1.1 罐区安全防范措施

按照《储罐区防火设计规范》的有关规定，罐区应设置防护围堤，远离火种、热源，并设置防日晒的固定式冷却水喷雾系统。根据各罐区的实际情况，分别制定防范措施如下：

3.1.1.1 环己酮罐区

环己酮罐区位于厂区西南部，该灌区包含苯罐、环己烷罐、环己酮罐等。该罐区应设置高为1.75 m的围堰，围堰地面设有地沟，环己酮罐应设有喷淋设施、泡沫阻火设施，苯罐上面应设置氮封阀。

3.1.1.2 硫酸罐区

硫酸罐区位于环己酮罐区东侧相邻位置。该区应设置高为1.75 m的围堰，围堰地面及地沟进行防酸防腐蚀处理，硫酸罐区内应设有废酸收集池，当发生泄漏时，可以将硫酸收集暂存于废酸收集池中，然后回收利用。

3.1.1.3 双氧水罐区

双氧水罐区位于厂区西北部，应设有高为1.5 m的围堰，围堰内地面应设有地沟，储罐上面应设有泡沫阻火器。

3.1.2 气体报警及联动系统

企业的环己酮罐区、双氧水罐区、硫酸罐区每隔15 m应设有有毒有害、易燃易爆气体泄漏报警装置，并与中央控制室联网，中央控制室发现有异常情况时，可进行罐区及装置区周围的消防栓、罐体上的喷淋设施及泡沫阻火设施、固定及移动灭火设施的联动。

3.1.3 事故排水的防控措施

根据企业在事故状态下废水的最大产生量为4 860 m3，企业应在厂区设置两座容积为5 000 m3的事故水池，用于收集厂区事故状态下的废水。

罐区应设有事故水、雨水切换井，正常情况下雨水阀门处于关闭状态。当发生泄漏时，确保在雨水阀门关闭的前提下，同时关闭事故阀门，将围堰内的物料收集到专用容器中；不能收集或洗消物料的废水，可通过打开事故阀门，废水会自流进入厂区事故水池，在事故水池周围应配有水泵和抽水管线，可将事故废水抽至污水处理站进行处理。

企业在污水总排口应设置在线监测和关闭设施，在线监测与中央控制楼联网，出现异常情况时，有专人负责切断污水总排口阀门并打开事故阀门，使泄漏物、不合格废水回流入事故水池。

3.1.4 灭火系统

企业的项目消防水与工艺水应分开。罐区围堰周围应设有消火栓、消防排水管、回收池等，消防泵应采用能在断电等紧急情况下迅速启动的驱动机，如柴油机。

罐区储液泄漏引起的火灾事故应用各罐区设置的灭火器：固定式液上喷射低倍数泡沫灭火系统、移动式泡沫灭火系统等灭火，同时利用储罐上面的喷淋装置灭火。

3.2 信息上报

3.2.1 企业内部报告程序

突发环境事件后，当班员工发现事故时必须第一时间报告班长，班长启动现场处理方案并报调度室；其他员工发现事故时立即报告当班调度，当班调度要及时向调度室报告，并通知相关事故处置小组赶赴现场处置。如遇紧急情况发现者可立即越级报告公司调度室。调度室接到报告后及时报告应公司总经理，同时根据事故发展事态启动相关预案并报告泽州县环保局和人民政府[4]。

具体报告流程简图如1所示：

图1 报告流程

3.2.2 信息通报

应急救援指挥中心根据事态发展状况及现场应急处置情况，若发现事件超出自身应急处置能力或可能对周围环境构成危险进而影响到周边居民和单位时，上报泽州县环保局和人民政府，并协助泽州县环保局和人民政府根据现场监测情况与周边村庄和单位取得联系，通报当前突发环境事件的状况，通知群众做好应急疏散准备，听候泽州县政府指令，并严格遵循在撤离过程中的注意事项，积极组织群众开展自救与互救[5]。

3.3 应急设备与队伍

3.3.1 应急物资与设施

根据应急要求，企业应具备的应急物资及应急设施见表3。

3.3.2 救援队伍

公司成立应急救援指挥中心，由公司主要负责人、部门领导、安全管理人员等组成，是公司安全生产事故应急管理工作的最高领导机构。下设应急救援指挥中心办公室，设在总调度室，发生重大事故时，总经理任总指挥，副总经理任副总指挥，各部门负责人为应急小组组员[6]。

现场应急救援指挥中心是事故发生后由应急救援领导小组派出的现场应急救援指挥机构。行使现场应急指挥、协调、处置等职责。当事故达到政府启动相关预案时，现场应急指挥部应在政府应急部门的指挥和领导下开展应急救援工作。

表3 应急物资及设施

[1]林大建，陈祖云，江小华，等.某在建氟化工厂重大危险源辨识应急预案[J].工业安全与环保，2003，29（8）：36-37.

[2]赵显，赵云胜，刘如民．某化工厂离子膜烧碱工程危险因素辨识与应急预案[J].安全与环境工程，2005，12（1）：55-57.

[3]李识寒，任文杰，杜卫民，等．己内酰胺装置重排工序危险性分析与控制[J]．广东化工，2013，40（23）：139-140.

[4]赵艳博，李慧，林逢春，等.企业突发环境事件应急预案支持系统结构设计[J].环境科学与技术，2010，33（3）：131-136.

[5]李湖生，刘铁民．突发事件应急准备体系研究进展及关键科学问题[J].中国安全生产科学技术，2009，5（6）：5-10.

[6]陈谊.突发环境事件应急监测的质量控制[J].中国环境管理干部学院学报，2010，20（1）：56-58，70.

（编辑：程 俊）

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

王国栋（1975-），男，山西应县人，太原理工大学污染控制系统工程专业硕士研究生在读，主要从事污染控制系统工程的研究工作。