丙烯腈泄漏事故环境风险分析与影响研究

夏洲

（安徽同德节能环保科技有限公司，安徽合肥230041）

丙烯腈是一种有机化合物，化学式C3H3N，是常用的化工原料。根据HJ 169-2018 附录H，丙烯腈毒性终点浓度 1 为 61 mg/m3，毒性终点浓度 2 为 3.7 mg/m3，毒性高于一氧化碳。由于丙烯腈用途广泛，全国近年发生的丙烯腈泄漏事故较多，如：2011 年2 月7 日，辽宁长天塑化有限公司东区一座丙烯腈贮罐发生泄漏爆炸事故，事故未造成人员伤亡和环境污染，但造成了极大的社会影响。丙烯腈泄漏后挥发的丙烯腈轻则引起人员中毒，重则会导致人员伤亡或环境污染事故。因此，如何对丙烯腈泄漏事故进行有效的风险防控，对企业来说至关重要。

本文以丙烯腈储罐管道泄漏事故为源项，对丙烯腈泄漏事故造成的环境风险进行影响预测，同时根据预测结果及丙烯腈的物理化学性质，提出有针对性的环境风险防控措施和应急处置措施，以期为丙烯腈贮存、使用企业环境风险管理提供参考[1-7]。

1 丙烯腈泄漏事故风险预测与评价

1.1风险事故情形分析

某化工企业厂区设置1 台1 200 m3常温、常压丙烯腈储罐，立式固定顶结构，丙烯腈最大储存量324 t，储罐高度18 m，直径10.5 m，进、出口管道阀门内径50 mm。

（1）泄漏模式确定

假设丙烯腈储罐出口管道法兰破损，50%管径泄漏（25 mm），10 min 后得到有效控制。丙烯腈沸点77.3℃，常温下为液体，泄漏速率采用伯努利方程进行计算：

式中：QL—液体泄漏速率，kg/s；P—容器内介质的压力，101 325 Pa；P0—环境压力，101 325 Pa；ρ—泄漏液体密度，810 kg/m3；g—重力加速度，9.8 m/s2；h—液位之上液面高度，本次取14.4 m；Cd—液体泄漏系数，本次取0.5；A—裂口面积，本次取0.000 491 m2。

经计算，丙烯腈泄漏速率QL为 3.68 kg/s，10 min 泄漏总量为2.21 t。

（2）蒸发模式确定

泄漏液体的蒸发一般包括闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发，蒸发量为三种蒸发量之和。由于丙烯腈沸点高于储存温度和环境温度，因此不考虑闪蒸蒸发和热量蒸发。按照HJ 169-2018《建设项目环境风险评价技术导则》附录F 中提供的质量蒸发计算公式：

式中：Q—液体质量蒸发速率，kg/s；α，n—大气稳定度计算参数，取值见表1；p—液体表面的饱和蒸气压，Pa；M—物质的摩尔质量，kg/mol；R—气体常数，J/mol·k；T0—环境温度，K；u—风速，m/s，取最不利 1.5m/s；r—泄漏液体形成液池的半径，m。

表1 大气稳定度计算参数（α、n）

表2 质量蒸发模式计算参数选取及结果（F稳定度）

计算出20℃、F 稳定度下泄漏丙烯腈中丙烯腈挥发速率为0.127 kg/s，见表2。

1.2 风险预测与评价

本次预测选取最不利气象条件，即：稳定度F，温度20℃，风速1.5 m/s，相对湿度50%，详见表3。

表3 预测模型主要参数表

在事故排放情况下，人群接触有毒有害物质的特点是急性、高浓度、接触时间短，本次采用HJ 169-2018 附录H中的毒性终点浓度值作为事故影响评价的标准，详见表4。

表4 丙烯腈大气毒性终点浓度值

丙烯腈初始密度大于空气密度，采用EIAPro2018软件中的SLAB 模型进行预测，最不利气象条件下丙烯腈泄漏事故危害区域见图1。

图1 最不利气象条件下丙烯腈泄漏事故危害区域图

由上述预测结果可知，丙烯腈泄漏事故在最不利气象条件下达到毒性终点浓度-1 的最大影响范围为下风向1 360 m；达到毒性终点浓度-2 的最大影响范围为下风向4 960 m。

2 风险防控措施

由预测结果可见，丙烯腈发生泄漏后会对事故区域周边人员带来较大伤害。丙烯腈泄漏事故风险防控主要从源头控制和应急处置两方面考虑。

2.1 风险管理

（1）加强安全教育，提高员工特别是关键岗位员工的环境风险防范意识，增强职工事故防范和自救能力。涉及丙烯腈的生产设备要密闭；涉及人工操作的岗位，操作时员工要佩戴防护用具。

（2）罐区设置可燃气体报警器、毒性气体检测报警器、液位报警装置、温度计、安全阀以及紧急切断装置等，报警器信号必须引到控制室（一般要求具有声、光报警功能）；对外界车辆进出装卸作业进行现场指导；对管道、阀门、鹤管、仪表等进行定期检修，降低丙烯腈泄漏事故发生概率[8]。

（3）在丙烯腈罐区设置足够容积的围堰，在生产车间设置导流沟、集液池，并规范设置防腐防渗措施，防止泄漏的丙烯腈污染地下水、土壤及地表水环境。

2.2 应急处置和应急预案

（1）企业需针对丙烯腈泄漏制定专门的应急预案，提高员工在突发环境事故情况下的应对能力。规范设置应急处置卡，加强员工培训，遇泄漏事故能及时依规处置。为了使应急预案能够真正有效实施，企业必须对应急预案进行定期演练。

（2）如遇丙烯腈小量泄漏，不要接触或走越泄漏池。进入危险区观察前，须做好个人防护，切断火源，用大量水清洗泄漏区。如遇丙烯腈大量泄漏，应迅速将泄漏污染区人员撤离到安全区，切断火源，应急处理人员应佩戴自给正压式呼吸器，穿好防毒服。

（3）丙烯腈储罐一旦发现泄漏，应立即关闭储罐阀门，切断泄漏源。紧急封锁隔离泄漏液周围100 m 之内范围。保持人员位于上风处及远离低洼处。用雾状水驱散蒸气，赶走泄漏的气体，防止引火。用抗溶性泡沫覆盖，减少蒸发，或以细沙吸收泄漏液后，将污沙存入密闭桶中，委托有资质的危废处置单位依相关法规处理。

（4）如遇丙烯腈泄漏并引发火灾，紧急封锁隔离火场四周100 m 范围。保持人员位于上风处及远离低洼处。小火采用干粉、CO2等泡沫灭火；大火采用洒水、水雾来灭火。储罐如果发生火灾、安全阀发生声响或储槽变色时，现场处置人员应立刻撤离现场。大火使用大量水雾进行冷却。灭火时严禁将水喷入容器内，以免丙烯腈随水外流进而扩大火灾范围。

（5）在事故无法得到有效控制时，企业应立即通知周边人群做好防护措施。必要时对下风向2 km 范围内的人群进行疏散，降低突发环境事件造成的影响。

4 结论

本文以某企业丙烯腈储罐泄漏事故为源项，采用EIAPro2018 软件进行了预测，计算出企业丙烯腈泄漏事故造成的最大影响范围，并结合预测结果对丙烯腈的贮存、使用提出了相应的环境风险防控措施，以期将丙烯腈泄漏事故环境风险影响程度降至最低。