丁二烯储罐泄漏事故定量风险评价

张瀚匀 吕建国教授 高玉格高级工程师

（1.中国地质大学（北京） 工程技术学院，北京 100083；2.中国安全生产科学研究院 重大危险源监控及事故调查分析鉴定技术中心，北京 100012）

0 引言

丁二烯是很常见的共轭二烯烃，也是用途极其广泛的聚合单体。由于丁二烯易燃、易爆、易自聚、自聚物易燃、易使人中毒、易使人冻伤等，所以在丁二烯的生产、贮存和运输过程中存在着各种危险性[1-2]。在如今的化工生产中，尤其是聚合物的生产中，丁二烯的使用越来越广泛，用量越来越大，与人们的生活联系也越来越紧密，与此同时，有关事故也时有发生。2010年1月7日17时24分，兰州石化分公司316号丁二烯罐区发生了火灾爆炸事故，结果造成6人死亡、6人受伤（其中1人重伤）。2017年11月1日，美国宾夕法尼亚州哈里斯堡路一辆轨道车发生丁二烯泄漏，造成近50人被疏散。丁二烯已被列为首批重点监管的危险化学品之一[3]。因此，针对丁二烯储罐泄漏事故而进行事故后果模拟和定量风险评价显得十分重要。CASST-QRA软件基于设备设施失效概率、各种事故情景概率以及相应的事故后果，进行整体量化风险计算，模拟出个人风险和社会风险，是一种进行化工园区安全定量评价的方法[4]，可为制订应急救援预案及安全防范措施提供参考。

1 丁二烯储罐危险有害因素分析

丁二烯储罐存在的主要危险有害因素有火灾、爆炸、中毒窒息、容器爆炸等。

丁二烯为易燃液体，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇高热、明火或氧化剂等易发生燃烧爆炸。

丁二烯为低毒类化合物，但是泄漏也有导致急性中毒的可能，也会给人体健康带来慢性影响。

丁二烯储罐如果本身设计、安装存在缺陷；安全附件或安全防护装置存在缺陷或不齐全；在使用过程中如发生侵蚀、疲劳等现象；人员误操作等原因，均有可能发生容器爆炸事故。

2 丁二烯储罐泄漏事故后果模拟

2.1 工程概况

以某企业两个丁二烯储罐为例：两储罐容积均为7m3，均为柱形储罐，设计温度为40℃，操作温度为常温，设计压力为0.9MPa，操作压力为0.5MPa，附属管道内径为25mm，储罐尺寸为Φ2400mm（直径）×10mm（厚度）×6100mm（高度），围堰面积为70m2。

该公司西侧为A厂四蒸馏装置和硫磺库房，南侧为A厂柴油加氢装置，东侧为公路和罐区，西南侧为A厂办公室和门岗，西北侧为质检中心一站，北侧为A厂运保中心。企业周边人口密度分布情况，见表1。

2.2 采用CASST-QRA输出事故后果

采用CASST-QRA软件加载企业地图、确定比例尺、画出企业的边界、录入危险源信息、确定各危险源的位置、录入气象信息，对事故后果进行模拟。得到本企业丁二烯储罐发生泄漏的事故后果，见表2。

表1 企业周边人口密度分布表Tab.1 Population density distribution around the enterprises

表2 丁二烯储罐泄漏事故影响范围一览表Tab.2 Assected areas of butadiene tank leakage accident

随着泄漏模式和灾害模式的变化，表现出不同的影响半径。7m3丁二烯储罐泄漏最严重的事故后果为死亡半径42m，重伤半径50m，轻伤半径127m。死亡区域和重伤区域在本企业内，轻伤区域包括本企业、A厂柴油加氢装置的一小部分和大片绿地，如图1。

图1 7m3丁二烯储罐发生容器整体破裂BLEVE事故后果图Fig.1 BLEVE accident consequence diagram of 7m3 butadiene storage tank with overall vessel rupture

根据事故后果图对需疏散区域进行片区划分，如图2，共分为两个片区，分别为1片区和2片区，以便人员疏散按划片管理。掌握各片区密度分布情况以及片区内负责人及联系方式，片区负责人应掌握管辖片区内的老幼病残人员情况，做好统计工作和应急演练，在发生事故后确保老幼病残人员的撤离得到应有的帮助，可以大大提高应急救援的效率 。

图2 片区划分图Fig.2 Area division diagram

3 丁二烯储罐定量风险评价

3.1 个人和社会可接受风险标准

定量风险评价的指标分为个人风险和社会风险[5-10]。个人风险是指危险源造成某一固定位置人员死亡的概率，体现为风险等值线。社会风险为危险源引起大于等于N人死亡的所有事故的累积频率F，用社会风险曲线（F-N曲线）表示[11]。

依据《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》（国家安全生产监督管理局第40号令）和《危险化学品生产、储存装置个人可接受风险标准和社会可接受风险标准（试行）》（国家安全生产监督管理局第13号公告），确定个人可接受风险标准和社会可接受风险标准[12]。

3.2 区域定量风险计算

应用CASST-QRA模拟出个人风险和社会风险。模拟的具体条件见危险源描述，如图3，和气象条件描述，如图4。

图3 危险源描述Fig.3 Hazard descriptions

图4 气象条件Fig.4 Meteorological conditions

3.3 个人可接受风险分析

个人可接受风险等值线，如图5。

图5 个人可接受风险等值线Fig.5 Acceptable risk contours for individuals

从图5可见，1×10-5个人风险等值线1的影响区域主要涉及本企业冰机、蒸发冷凝器、过冷器；3×10-6个人风险等值线2的影响区域主要涉及本企业内部及荒地，不涉及高敏感场所、重要目标和特殊高密度场所。综上分析，该公司的事故主要影响本企业的工艺装置、厂区内的作业人员，该企业个人风险可以接受。

借助谷歌地球，由上图个人风险等值线图可知，等值线2仅包括本企业和周边无人荒地，因此，该企业现役装置安全防护距离符合要求。

3.4 社会可接受风险分析

社会可接受风险等值线，如图6。

如图6显示该企业社会风险与我国可接受风险标准图进行对比，均落在可接受风险区域内，该企业社会风险可以接受。

图6 社会可接受风险等值线Fig.6 Socially acceptable risk contours

4 结论

根据各类事故的事故后果可以看出，丁二烯的不同泄漏事故均会对企业的财产和人员造成重大的损失和伤亡事故。个人风险等值线主要影响区域为本企业，不涉及高敏感场所、重要目标、特殊高密度场所、居住类高密度场所、公众聚集类高密度场所，个人风险可以接受。社会风险等值线均落在可接受区域，依据相关规定，社会风险可接受。

（1）CASST-QRA软件模拟事故后果考虑重大危险源所在地的气象条件和区域人口分布情况，可以在地图上直接显示事故影响范围和个人风险，使决策者可以一目了然地了解事故情况。

（2）CASST-QRA软件可以对大范围、多危险源的企业进行事故模拟，对整体量化一个企业风险的大小有重大意义。

（3）运用CASST-QRA软件进行事故后果模拟与定量风险评估，大大减少了计算量，对安全评价、应急预案编制、土地使用安全规划等方面具有重大的价值。同时，研究成果可能对公司的安全管理和相关行政部门的安全监督提供指导与依据，也为其他丁二烯储罐的管理和运行提供借鉴。