环境风险事故影响对合成氨生产规模限制的论证

张根源

摘 要：河南某化工有限责任公司为响应政府“退城入园”的政策要求，关闭现有老城区合成氨生产线，在产业集聚区新建合成氨装置。考虑到产业集聚区内部和周边目前尚存在较多居民区，本文通过数据分析了在满足环境风险事故影响可接受的要求下，对当地合成氨生产规模的具体限制。

关键词：合成氨;环境风险事故;生产规模;卫生防护距离

中图分类号：TQ113.2;TQ086 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2020）19-0043-03

Abstract： In response to the government's policy of "leaving the city and entering the park"， a Chemical Co.， Ltd. in Henan closed the existing synthetic ammonia production line in the old urban area and built a new synthetic ammonia plant in the industrial cluster area. Considering that there are still many residential areas in and around the industrial cluster area， this paper analyzed the specific restrictions on the production scale of local synthetic ammonia based on the data analysis to meet the requirements of acceptable impact of environmental risk accidents

Keywords： synthetic ammonia;environmental risk;production scale;health protection distance

河南省某化工厂目前在县城老城区和当地产业集聚区各建设厂区一座。其中，县城老城厂区的产品规模为年产10万t合成氨;当地产业集聚区厂区的产品规模为年产20万t合成氨。但是，随着县城城区的逐步扩张，该化工厂位于老城区的现有厂区已逐渐被周边的城市设施和居住区所包围。

此外，该化工厂目前采用常用的固定床煤气化技术生产合成氨，产品能耗高，市场竞争力弱。鉴于上述因素，该化工厂拟拆除县城老城厂区现有年产10万t合成氨和当地产业集聚区现有厂区年产20万t合成氨项目，并在当地产业集聚区内采用先进工艺新建合成氨项目。但是，考虑到产业集聚区内部和周边目前尚存在较多环境敏感点，本文拟通过相关分析论证，在满足事故风险可接受的前提下，确定新建合成氨建设规模。

1 论证思路

经调查，当地产业集聚区内部和周边目前尚存在较多环境敏感点，新建合成氨规模应同时满足《肥料制造业卫生防护距离 第1部分：氮肥制造业》（GB/T 11666.1—2012）相关要求和最大可信事故影响后果可接受。新建合成氨产能还应同时满足国家《合成氨行业准入条件》单条生产线最小生产规模。在此基础上综合分析新建合成氨规模。

1.1 合成氨项目卫生防护距离

根据《肥料制造业卫生防护距离 第1部分：氮肥制造业》（GB/T 11666.1—2012）的规定，产生有害因素的部门（生产车间或作业场所）的边界至敏感区边界的最小距离为卫生防护距离，卫生防护距离标准限值具体见表1。

当地近5年平均风速为2.6 m/s，因此确定当合成氨生产规模<30万t/a时，其卫生防护距离为产生有害因素的部门边界至敏感区边界的最小距离为600 m;当合成氨生产规模≥30万t/a时，其卫生防护距离为产生有害因素的部门边界至敏感区边界的最小距离为800 m。

根据《合成氨行业准入条件》，新建合成氨生产装置，单系列生产规模应不低于1 000 t/d（综合利用和联产项目除外）。因此，该化工厂新增合成氨生产规模≥30万t/a，其卫生防护距离为产生有害因素的部门边界至敏感区边界的最小距离为800 m。该卫生防护距离内不应设置村庄、居民区、学校、医院等环境敏感點。

1.2 风险事故情景确定

该化工厂目前已安装SIS安全连自动锁控制系统。在该安全连锁系统控制下，在生产车间发生氨事故排放，可以实现生产装置2 min内停车。假设生产车间发生100%氨泄漏，若2 min内停车，半致死浓度范围控制在800 m卫生防护距离内，分析集聚区内可承受的合成氨项目最大产能。

2 SIS安全连锁系统下生产车间氨事故排放环境风险分析

2.1 预测模式

液氨在生产车间泄漏时，会以气态形式泄漏，根据物质泄漏的突发性、有毒蒸汽扩散的移动性等特点，评价采用多烟团叠加模式来预测下风向落地浓度。即将[Δt]时间内排放的污染物看成是一个瞬时烟团，其排放量为[θi·Δt=θ]。为了求得连续源在下风向的落地浓度，可以把[T]时段内连续排放造成的下风向落地浓度看作若干个[Δt]时间的瞬时烟囱在该点造成的浓度叠加。计算下风向落地浓度的多烟团公式[1]为：

[Ci=2θi（2π）32σxσyσzexp-X-u（t-tio）22σ2x·exp-Y22σ2y·exp-H22σ2z]（1）

[C（x，t）=i=1nCi（x，t-tio）]                      （2）

液氨在常温加压条件下储存时，其沸点较低，为-33.5 ℃，故按照两项流泄漏速率计算。两相流泄漏计算公式[2]为：

[QLG=CdA2ρm（P-PC）]                       （3）

2.2 污染气象条件

经调查，当地产业集聚区所在地区全年风向最多为NE风，频率为11.06%;次多风向为NNE风，频率为9.32%;静风（C）频率为2.80%。全年风向频率如表2所示。

此外，该地的大气稳定度以稳定（E、F）居多，全年占44.82%;其次是不稳定（A、B、C）类，占24.98%;中性（D）类，占30.20%。因此，该地大气稳定度以稳定类为主，垂直扩散能力较弱，不利于污染物的扩散。

2.3 浓度危害阈值

根据《工作场所有害因素职业接触限值》系列标准、《工业企业设计卫生标准》（TJ 36—1979）以及有关资料，氨气的浓度危害阈值见表3。

2.4 生产车间事故风险结果预测分析

河南某化工有限责任公司所采用的SIS安全连锁系统已经在国内多家大型化工企业投入使用。安全停车时间均可以控制在2 min以内。本次测算分别计算当合成氨项目产能为34万、40万、45万、50万、54万t/a，假设其生产过程中发生100%氨泄漏时半致死半径的距离，并绘制其变化曲线。经计算，其泄漏事故的源强如表4所示。

根据前文计算，不同规模合成氨生产单元泄漏事故状态下半致死距离变化趋势如图1和表5所示。

由预测可知，假设SIS安全连锁系统下其生产过程中发生100%氨泄漏，并在2 min内完成生产装置停车，泄漏的氨气源强包括2 min内生产的氨气和生产停止后管道及设备中残余的氨气。在不考虑其他额外因素的前提下，若将泄漏氨气的半致死浓度范围控制在800 m卫生防护距离内，可承受的合成氨单条生产线最大产能为54万t/a，此时泄漏氨气的半致死浓度最远出现位置距离事故源781 m。

3 结论

通过分析，河南省某化工厂按照相关要求进行“退城入园”搬迁改造。通过分析论证，为满足事故状态下，泄漏氨气的半致死浓度范围控制在800 m的卫生防护距离内，在安装SIS安全连锁系统并确保其稳定运行的前提下，可承受的合成氨单条生产线最大产能规模为54万t/a。根据《肥料制造业卫生防护距离 第1部分：氮肥制造业》（GB 11666—2012），卫生防护距离为合成氨生产车间边界距离居民区、学校、医院等环境敏感区边界的最小距离。因此，控制合成氨单条生产线最大产能不高于54万t/a，并结合产业集聚区周边环境敏感区分布情况，确定该化工厂合成氨装置适宜布设区域，能够从源头降低合成氨生产项目环境风险事故的带来的潜在危害。

参考文献：

[1]国家环境保护局.建设项目环境风险评价技术导则：HJ/T 169—2004[S].北京：中國标准出版社，2004.

[2]国家环境保护局.环境影响评价技术导则 大气环境：HJ/T 2.2-93[S].北京：中国标准出版社，1993.

[3]危险化学品使用手册[M].北京：中国科学技术出版社，2005.