甲醇的环境风险评价及管控措施研究

李晓渊

(山西省环境保护技术评估中心，山西 太原 030024)

引 言

我国化工类企业的发展，在一定程度上促进了社会经济的进步，但近年来化工类企业成为了高危行业，究其原因是由其行业特点决定，化工类企业在生产活动中会涉及到大量有毒有害、易燃易爆的原材料、中间产品及成品[1]，其中，甲醇使用量较为突出。同时，化工企业的生产装置规模较大，某些生产过程还存在发生火灾、爆炸、有毒有害物料泄露等突发性风险事故的可能性。本文将以化工类企业常用有机溶剂甲醇为例，提出合理的管控措施，为相关企业提供参考。

1 背景介绍

本文涉及的化工类企业位于某工业园区，是以煤为原料，采用水煤浆煤气化技术生产合成气，最终生产乙二醇。其生产过程中的低温甲醇洗阶段需使用大量甲醇，因此需要建设一座5 000 m3甲醇储罐。

2 环境风险评价

2.1 风险调查

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)附录B，本项目存在的主要危险性物质为甲醇。危险物质情况说明表见表1，甲醇危险特性见第139页表2。

表1 危险物质情况说明表

2.2 环境敏感目标调查

环境敏感目标见第139页表3。

2.3 风险潜势确定

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)，风险潜势及评价等级是通过危险物质及工艺系统危害性(P)和环境敏感程度(E)综合确定。其中，危险物质及工艺系统危害性(P)应根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)附录C中危险物质数量与临界量的比值(Q)和所属行业及生产工艺特点(M)确定。环境敏感程度(E)应根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)附录D确定。

通过计算，本项目大气环境风险潜势为Ⅳ。具体划分情况见第139页表4。

2.4 评价等级及范围确定

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)评价工作等级划分要求，确定本项目环境风险评价等级为大气环境一级，大气环境风险评价范围为距离项目边界5 km，详见第139页表5。

2.5 风险识别

2.5.1 物质危险性识别

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)附录B，本项目存在危险性物质为甲醇，危险性特性见第139页表6。

表2 危险物质情况说明表[2]

表3 环境敏感目标特征表

表4 环境风险潜势划分

2.5.2 生产系统危险性识别

本项目中的生产过程泛指包括原辅材料运输、物料贮存、生产使用、产品运输等在内的各阶段。本项目的主要环境风险类型为有毒有害物质泄漏风险。

表5 风险评价工作级别划分

表6 危险物质危险特性一览表

有毒有害物质泄漏产生的直接后果为泄漏物料通过蒸发扩散至外环境，泄漏的液体进入水体等，这些情况都可能造成较为严重的环境危害，甚至威胁到周围居民的安全。

1) 物料输送管路系统事故

物料输送管道与设备相接的管线、法兰、接头、弯头产生松动、脱落或管口焊缝开裂造成的泄漏；物料输送系统各类阀门壳体、盖孔泄漏、螺杆损坏造成的泄漏。

2) 贮存系统

主要包括贮存容器破裂造成的泄漏，各类接头破裂产生的泄漏。罐体和罐区都是重点防范的主要区域。罐体发生泄漏的原因有如下几个方面：

罐体较大泄漏：由于罐体锈蚀、地震或其他自然原因造成罐体变形泄漏，有可能造成对周围环境的严重污染，危及当地人畜的健康和安全，甚至可能发生爆炸和火灾，造成重大损失。当人为管理不当或疏忽时也可能造成上述后果。发生此类事故持续时间较短、源强较大。类比国内外其他生产厂家，该种事故发生的概率极小。

罐体较小泄漏：贮存过程造成的污染，主要为贮罐破损或装罐过程产生的污染。在加强管理和定期检查的情况下，贮罐破损事故可以基本消除，但装罐过程泄漏现象不可避免。因此装罐过程中的泄漏是主要的泄漏源，主要可能由于管理不当或罐体老化在管道接口处有较小泄漏，会对生产工人造成危害，甚至中毒。

罐区事故风险：生产过程中由于管理不善、设备失修、意外跳闸、仪表失灵、技术水平低等原因可能有个别处发生跑、冒、滴、漏现象，会对工人产生不利影响，可能引发中毒，也可能某死角聚集发生火灾或爆炸。

2.5.3 重点风险源识别

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)附录B中物质临界量的规定，进行重点危险源划定。详见表7～表9。

表7 重点风险源分布情况表

表8 项目环境风险识别表

表9 重点危险源识别结果表

2.6 风险事故情形分析

本项目大气环境风险事故情形为甲醇储罐泄漏对周围环境的影响。甲醇储罐罐体及其引出管道或法兰破损导致泄漏事故作为本项目最大可信事故。

2.7 大气环境风险事故预测与评价

1) 预测模式

本项目粗甲醇储罐容积为5 000 m3，泄漏孔径为10 mm，致使甲醇泄漏至防火堤内，形成液池，并在液池内蒸发，理查德森数Ri=0.076(最不利气象条件)、0.052(常见气象条件)<1/6，为轻质气体，采用轻质气体模型AFTOX计算。

2) 预测范围及计算点

预测范围的设定采用自定义坐标，以本项目厂界中心为原点(0,0)，东西长5 400 m，南北长5 400 m，500 m范围内步长为25 m，超过500 m范围步长为50 m。特殊计算点包括厂界外5 km范围内的11个大气环境敏感目标。

3) 气象参数

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)，一级评价需选取最不利气象条件及事故发生地的最常见气象条件分别进行后果预测。最不利气象条件选取F稳定度，1.5 m/s风速，温度25 ℃，相对湿度50%；山阴县最常见气象条件统计2016年气象观测资料得出出现频率最高的稳定度为D，该稳定度下的平均风速为2.6 m/s，日最高平均气温为26.62 ℃，年平均湿度为49.42%，见表10。

表10 甲醇储罐泄漏事故源项参数一览表

4) 大气毒性终点浓度值选取

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)附录H，本项目涉及的危险物质大气毒性终点浓度值见表11。

表11 危险物质大气毒性终点浓度值

5) 甲醇储罐泄漏预测与评价

1) 最不利气象条件下甲醇泄漏情形

甲醇泄漏后，最不利气象条件下，下风向不同距离处的最大浓度见第141页表12，轴线最大浓度-距离曲线图见第141页图1。

甲醇的预测浓度达到不同毒性终点浓度的最大影响范围见第141页表13和图2。

表12 下风向不同距离处甲醇的最大浓度值情况表

图1 甲醇轴线最大浓度-距离曲线图表13 甲醇各阈值的廓线对应的最大影响范围

阈值/mg·m-3X起点/mX终点/m最大半宽/m最大半宽对应X/m2 700.0010.0070.004.0030.009 400.0020.0030.000.0020.00

图2 甲醇各阈值的廓线对应的最大影响范围图

甲醇泄漏后关心点预测浓度超过评价标准时对应的时刻和持续时间见表14。

表14 下风向关心点预测浓度最大值|时间

最不利气象条件下，甲醇泄漏后扩散气体距离下风向越远，浓度越低。在20 m处，浓度最大为12 573.00 mg/m3，预测浓度到达阈值2 700 mg/m3的最远距离为70 m，最大半宽宽度为4 m，预测浓度到达阈值9 400 mg/m3的最远距离为30 m，最大半宽宽度为0 m。计算得到大气伤害概率均为0。评价范围内网格点最大浓度为2 166.103 mg/m3(出现在X=225，Y=150，出现时间为00:01:00)。

2) 最常见气象条件下甲醇泄漏情形

甲醇泄漏后，最常见气象条件下，下风向不同距离处的最大浓度见表15，轴线/质心最大浓度-距离曲线图见第142页图3。

表15 下风向不同距离处甲醇的最大浓度值情况表

图3 甲醇轴线最大浓度-距离曲线图

甲醇的预测浓度达到不同毒性终点浓度的最大影响范围见表16和图4。

表16 甲醇各阈值的廓线对应的最大影响范围

图4 甲醇各阈值的廓线对应的最大影响范围图

甲醇泄漏后关心点预测浓度超过评价标准时对应的时刻和持续时间见表17。

表17 下风向关心点预测浓度最大值|时间

最常见气象条件下，甲醇泄漏后扩散气体距离下风向越远，浓度越低。在10 m处，质量浓度最大为16 410.00 mg/m3，预测浓度到达阈值2 700 mg/m3的最远距离为50 m，最大半宽宽度为8 m，预测浓度到达阈值9 400 mg/m3的最远距离为20 m，最大半宽宽度为2 m。计算得大气伤害概率均为0。评价范围内网格点最大浓度为2 166.103 mg/m3(出现在X=225，Y=150，出现时间为00:01:00)。

3 大气风险预防措施

1) 预防措施

通过最不利气象条件和最常见气象条件的预测，本项目预测质量浓度到达阈值2 700 mg/m3的最远距离为70 m，预测质量浓度到达阈值9 400 mg/m3的最远距离为30 m。因此，要设立至少100 m的安全距离，在该距离内不能存在任何居民。

2) 应急预案

在运营过程中，建设单位必须严格执行国家和地方的相应法律法规和本项目的风险防范措施，减小事故发生的概率；一旦发生事故，必须严格按照风险防范措施和应急预案的要求及时做出应对措施，将事故对周围环境和人群的影响降到最低。建设单位应充分利用区域安全、环境保护等资源，根据项目建设和运行过程中的变化，不断完善风险防范措施、应急预案和应急救援体系，确保其具有针对性和可操作性，以应对可能出现的环境风险。发生事故时，项目建设单位及当地行政部门要严格执行风险防范措施和应急预案中的要求；必要时，应按照风险防范区的防范、应急要求和应急预案的要求，对事故影响范围内下风向一定范围内的居民进行疏散和撤离，避免人员伤亡。

3) 后评价

本项目需按照《建设项目环境影响后评价管理办法(试行)》(环境保护部令部令第37号)的要求开展环境影响后评价，评价内容应包括建设项目过程回顾、建设项目工程评价、评价区域环境变化评价、环境保护措施有效性评估、环境影响预测验证、环境保护补救方案和改进措施、环境影响后评价结论等内容。

4 结论

本文将以化工类企业常用有机溶剂甲醇为例，从环境风险评价的角度出发，在最不利气象条件和最常见气象条件下，预测了甲醇储罐发生泄漏时周围大气浓度的变化，其中最不利气象条件下，达到阈值2 700 mg/m3的最远距离为70 m，达到阈值9 400 mg/m3的最远距离为30 m。并针对预测结果，从预防措施、应急预案和后评价等方面提出了建议。