某化工企业甲醇钠甲醇溶液项目风险评估研究

2022-11-05石连营

煤炭与化工 2022年9期

关键词：化工企业甲醇矩阵

韩闯，石连营

（山东东营信诚安全技术服务有限公司，山东东营 257000）

0 引言

化工产业是国民经济的重要组成部分，在整个制造业体系中占据着重要的地位。化工产品与人民的生活息息相关，广泛应用于衣、食、住、行的方方面面。

但在化工企业的生产过程中，由于生产的原料及产品主要为危险化学品，极易发生中毒、火灾，甚至爆炸事故，造成重大人员伤亡和财产损失。

近年来，危险化学品爆炸事故时有发生，造成了大量人员伤亡和财产损失。2015 年的“8·12”，天津滨海新区的爆炸事故，造成165 人遇难、8 人失踪、798 人受伤；2019 年的“3·21”，在江苏省盐城市响水县陈家港镇化工园区内，江苏天嘉宜化工有限公司化学储罐发生爆炸事故，造成78 人死亡、76 人重伤，640 人住院治疗，直接经济损失为19.86 亿元。

以上事故的发生，暴露出企业的安全意识薄弱、安全管理缺失等突出问题，因此，危险化学品生产企业在规划、环评、安全生产等方面，需要政府相关部门的严格管理和监督。同时，危险化学品企业也应不断提高员工的安全意识，建立完善的安全生产管理制度，加强化工企业的风险管控和隐患排查工作，这些措施对于提高化工企业的安全生产水平十分关键。

为贯彻国家“安全第一，预防为主，综合治理”的安全生产方针，根据《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2018）、《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》，需要对某化工企业的新建甲醇钠项目进行风险评估，并根据风险评估结果，以及国家的相关规范和标准，提出对应的措施和建议，从而提高该化工企业的安全管理水平。

定量风险评估是一种通过对某一设备设施发生事故的频率和后果进行定量分析，并与相关标准进行对比的方法，能全面分析潜在危险发生的概率，并对其可能造成的危害程度进行分析。

常用的风险评估方法有风险矩阵法、事故树分析法、贝叶斯网络等。风险矩阵法可以将危险发生的可能性和伤害的严重程度进行综合评估，具有操作简单的特点；事故树分析可以对风险进行定性和定量评估，应用广泛。

因此，本文采用风险矩阵法和事故树分析法对某化工企业甲醇钠装置进行风险评估。

1 企业基本概况

某化工企业主要从事：

（1）化工新材料技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务。

（2）锂电池电解液研发、生产及销售。

（3）化工产品生产销售。

（4）石膏生产、销售。

（5）自营和代理一般经营项目商品和技术的进出口业务。

该企业经过各方面的考察和市场调研，决定建设10 万t/a 甲醇钠甲醇溶液及5 000 t/a 固体甲醇钠项目。项目总投资39 644 万元，拟分为两期建设：

（1）一期拟投资12 281 万元，计划建设生产2 万t/a 甲醇钠甲醇溶液及2 000 t 甲醇钠固体（本次评价范围）。

（2）二期拟投资27 363 万元，计划建设8 t/a甲醇钠甲醇溶液及3 000 t 固体甲醇钠。

该项目的生产规模及主要产品方案见表1。

表1 生产规模及主要产品方案Table 1 Product scale and main product scheme

本建设项目建设内容为10 万t/a 甲醇钠甲醇溶液及5 000 t/a 固体甲醇钠项目（一期)的生产车间及其配套设施，主要包括：

（1）生产设施：1 套2 万t/a 甲醇钠生产装置，1 座甲醇钠干燥车间（2 000 t/a）。

（2）甲醇、甲醇钠罐组：2 座2 000 m3的甲醇内浮顶储罐，4 座2 000 m3的甲醇钠甲醇溶液内浮顶储罐。

（3）仓库：1 座装有片碱的仓库，2 座装有固体甲醇钠的仓库。

（4）泵棚：2 台甲醇卸车泵，2 台甲醇输送泵，4 台甲醇钠甲醇溶液装车泵。

（5）装卸设施：2 根甲醇卸车万向节鹤管，4根甲醇钠甲醇溶液装车万向节鹤管。

（6）控制系统：中央控制室，内设5 台DCS控制柜及1 台SIS 控制柜。

（7）辅助设施：总变电站、综合泵房及2 座1 000 m3的消防水罐，维修车间/备件库，销售楼，车间办公室，中心化验室，传达室（2 座），磅房等公用工程及辅助设施。

2 风险评估研究

为了对该公司的新建项目进行风险评估，首先对该新建项目的危险有害因素进行辨识，然后采用风险矩阵法、事故树分析法对该项目的工艺、布局、危险因素等进行计算，从而预测发生事故的可能性和严重程度，并针对发现的问题提出科学、合理的安全对策措施和建议。

2.1 危险有害因素辨识

本项目原辅材料为甲醇、氢氧化钠，产品为甲醇钠甲醇溶液、固体甲醇钠等，公用工程涉及压缩空气、氮（压缩的）等。

根据《危险化学品目录（2015 版）》，甲醇、氢氧化钠和氮（压缩的或液化的）不属于剧毒化学品，但均属于危险化学品。甲醇是易挥发性液体，属于甲类火灾危险性物质，贮存不好或发生泄漏，都可能发生燃烧、爆炸；氢氧化钠和氮（压缩的）的火灾等级为戊类，属于不燃烧物品。

参照《企业职工伤亡事故分类》（GB6441-1986），综合考虑起因物、引起事故的诱导性原因、致害物、伤害方式等，通过对该项目危险、有害因素识别，确定项目存在物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、灼烫、火灾、高处坠落、坍塌、容器爆炸、中毒和窒息等具有潜在危险的有害因素。

主要危险有害因素在装置中的分布见表2。

表2 危险有害因素分布Table 2 Distribution of hazardous and harmful factors

2.2 风险矩阵

风险矩阵法是Paul 等人在1998 年首次提出的一种将定性与定量分析相结合，且操作简单的风险评价方法。将风险发生的概率大小和影响后果按照一定的标准进行量化评分。计算公式为：

式中：R 为风险的程度；L 为事故发生概率；S 为事故后果的严重性。

风险矩阵内容包括风险严重等级、风险概率等级、事故后果严重性等，据此制成二维矩阵，如图1 所示。

图1 风险矩阵图Fig.1 Risk matrix diagram

由于该新建项目所涉及的事故类型较多，因此，本文以甲醇钠生产装置等4 个场所为例进行具体描述。

甲醇钠项目危险因素的风险评价情况见表3。

表3 甲醇钠项目危险因素风险评价Table 3 Risk assessment of risk factors of sodium methoxide project

通过分析可知，R 值为11.56，甲醇钠生产装置、甲醇钠干燥车间、甲醇、甲醇钠罐组、固体甲醇钠仓库的危险等级为中风险，即Ⅲ级。

2.3 事故树分析

（1）甲醇钠生产装置爆炸事故可能对财产及人身造成重大伤害，将其定为顶上事件。

（2）通过对甲醇钠的化学反应和理化性质进行分析，可知间歇式生产生成氢气、甲醇加入过量压力升高、泄漏、其他火灾都会导致装置发生爆炸事故，故作为中间事件。

（3）将导致以上中间事故的各潜在危险因素或故障定为基本事件。

通过FreeFta 绘制的甲醇钠生产装置爆炸事故树如图2 所示。

图2 甲醇钠生产装置爆炸事故树图Fig.2 Explosion fault tree of sodium methoxide production plant

根据最小割集的定义，经过分析得出，本事故的最小割集分别为{X1，X2}、{X3，X4，X5，X6}、{X7，X8}；根据相关统计资料可知，各基本事件概率分别为q1=0.05，q2=0.02，q3=0.01，q4=0.06，q5=0.04，q6=0.03，q7=0.03，q8=0.01。

每一个最小割集代表一种系统存在的故障，所有最小割集代表系统的故障谱，也就是系统的全部故障模式。

对甲醇钠生产装置的爆炸事故进行分析，包括顶上事件发生概率、概率重要度、临界重要度3 项指标。

利用FreeFta 软件，得出以上3 种指标的计算结果，见表4。

表4 基于FreeFta 软件的事故树定量分析结果Table 4 Quantitative analysis results of fault tree based on FreeFta software

3 对策措施

3.1 管理方面

该企业应建立健全的安全生产责任制和相关操作规程，严格执行监督检查制度，重视员工的安全培训及教育，不允许未经培训的工人上岗，提高员工和管理人员的知识水平及判断错误的能力，不断提高其专业业务能力，防止误操作，防止违反操作规程和判断错误，如记错阀门位置而开错阀门、擅自脱岗、思想不集中、发现异常现象不知如何处理等人为因素。

此外，应按照《生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则》（AQ/T9002-2006）的要求制定预案，成立本单位的事故应急救援指挥机构并组成抢险队，配备必要的器材和设备；应急救援预案涵盖广泛，包括各部门和岗位，同时也应该涵盖不同类型的事故。

3.2 技术方面

首先，具有火灾爆炸危险的工艺、管道，根据介质特点，选用氮气、蒸汽、水等介质置换及保护系统，工艺装置内的有关构筑物、设备均制定防火措施。

然后，装置设备和管道的低点排凝及采样口排放物质均密闭排放，装置内电力及控制电缆选用阻燃电缆，火灾报警系统电缆采用耐火电缆，配线管穿越墙、楼板的孔洞及穿越建筑物的配线管管口采用防火材料严密堵封，装置内电缆沟充砂，沟盖混凝土板勾缝抹平，以防止可燃气体积聚或含有可燃液体的污水进入沟内，电缆沟通入变配电室、控制室的墙洞处均填实、密封。

最后，有可能超压的设备或压力系统设置安全阀泄压时，其排放的可燃物密闭排至放空罐，分液后气体去地面火炬，采用密闭、自动化生产，生产采用集散型控制系统（DCS）进行集中监视、控制及管理，对有毒有害物料实现远距离操作，避免直接接触。