危险化学品重大危险源辨识中的疑难分析

高俊强，王 飞

（1.贵州东华工程股份有限公司，贵州贵阳 550002；2.黔南州值守应急救援指挥中心，贵州都匀 558012）

0 引言

国家现行标准《危险化学品重大危险源辨识》（GB 18218—2018）修改了重大危险源的分类和单元划分标准；修改了危险化学品的分类方法，明确了危险化学品的临界量依据国家标准《化学品分类和标签规范》GB 30000系列划分的危险类别来确定；新增危险化学品实际存在量（在线量）的确定方式；新增对混合物重大危险源辨识的要求[1]。但在实际执行过程中存在诸多疑难问题，本文以某企业N,N-二甲基甲酰胺（DMF）工程建设项目为实例，分析探讨危险化学品重大危险源辨识过程中遇到的疑难问题，以便准确辨识重大危险源，加强管控，避免重特大事故的发生[2-3]。

1 某企业二甲基甲酰胺（DMF）工程项目介绍

某企业DMF项目以粗煤气、甲醇、氨气为原料生产N,N-二甲基甲酰胺。原料气粗煤气经过脱硫脱碳脱水等工艺提纯获得高纯一氧化碳，甲醇与氨气在高温高压及催化剂作用下进行胺化反应生成粗甲胺溶液，粗甲胺溶液通过多塔精馏得到一甲胺溶液、二甲胺溶液、三甲胺溶液，然后高一氧化碳与二甲胺溶液在甲酸钠甲醇液催化作用下一步法合成N,N-二甲基甲酰胺[4]，最后经过六塔精馏得到合格的N,N-二甲基甲酰胺产品。其中甲醇在催化剂和氨气作用下制备甲胺属于重点监管的危险化工工艺——胺基化工艺的典型工艺[5]。本项目主要的生产设施有：一氧化碳提纯装置（敞开式厂房）、甲胺合成及DMF装置含装置罐组（敞开式厂房）、冷却水站、办公及控制楼、备品备件库房、DMF罐区、甲类罐区、废气废液处理设施等，平面布置示意图如图1所示。

图1 DMF项目平面示意图

粗煤气的组成（质量分数）：CO:50%, H2:25%；变压吸附压力为：6.4 MPa，温度15～40 ℃。

DMF罐组：两个2200m3DMF储罐，密度940 kg/m3, 设计充装系数取值0.9。

甲类罐组：①两个660 m3一甲胺液储罐（质量分数40%，密度0.66 kg/m3，充装系数0.9）；②一个660 m3二甲胺液储罐（质量分数40%，密度0.68 kg/m3，充装系数0.9）；③两个660 m3三甲胺液储罐（质量分数40%，密度0.66 kg/m3，充装系数0.9）；④一个660 m3甲醇钠甲醇液储罐（1300 kg/m3，充装系数0.9）

本项目涉及的危化品危险性类别[6-8]见表1。

表1 危险化学品的危险性类别

2 重大危险源辨识疑难分析

2.1 单元划分

依据国家现行标准《危险化学品重大危险源辨识》第3.2条的规定：危险化学品重大危险源分为生产单元和储存单元[1,9]。

生产单元应当按照各装置或设施分别划分独立的生产单元来辨识，储存单元应当按照储存场所分别划分独立的储存单元来辨识，不是仅仅只辨识生产单元和储存单元两个重大危险源。

《危险化学品重大危险源辨识》第3.5条的规定“当生产装置及设施之间有切断阀时，以切断阀作为分隔界限划分为独立的生产单元”[1,3]，有人据此将一个生产车间、一栋厂房或联合装置内的各条生产线有切断阀而划分为独立的生产单元是不妥当的，生产单元的确定首先要根据定义按照装置或设施确定，切断阀不能作为生产单元界限划分的唯一条件，还要考虑这个生产单元具有相对独立的功能分区。不应用切断阀将装置分割成几个设备或区域进行辨识，切断阀应当是不同装置之间按照切断阀来分隔单元，切断阀应为具有远程关断功能的阀门。装置内的装置罐组，应与生产装置一起来辨识。标准中的“装置及设施”是指有防火间距要求和独立功能的建构筑物或设施，单元划分思想应基于一个单元发生事故时不影响相邻单元为准则[3]，一个单元发生事故不会影响到其他单元发生重特大事故。

例如本项目中甲胺合成及DMF装置含装置罐组如果划分为甲胺合成装置、DMF装置两个生产单元和装置罐组一个储存单元是不恰当的，甲胺合成、DMF合成及装置罐组布置在一个车间，没有防火间距要求，发生事故时会相互影响，应当划分为一个生产单元。特别注意，对于与生产装置（厂房）布置在同一区域的危险化学品中间储罐（罐组）原则上应与生产装置（厂房）划分为一个单元[9]。

《危险化学品重大危险源辨识》第3.6条的规定“储罐区以罐区防火堤为界限划分为独立的储存单元，仓库以独立库房为界限划分为独立的储存单位”[1,3]。如果罐区各个罐组均设置防火堤，则各个罐组均划分为独立的储存单元。对于储存在一个相对独立区域的无火堤的多个危险化学品储罐，应按一个储存单元进行辨识。例如本项目罐区有两个罐组均设置防火堤，应划分为两个独立的储存单元。独立的仓库内若有多个防火分区，整座仓库应按一个独立的储存单元来辨识[3]。

本项目单元划分见表2。

表2 单元划分

2.2 临界量取值

危险化学品临界量的确定：在GB 18218—2018表1范围的，按表1确定；未在表1范围内的依据GB 30000系列划分危险类别按GB 18218表2确定，需要注意以下问题：

(1)如果某种危险化学品依据《化学品分类和标签规范》有多重危险性，应按其中临界量最小的来计算[1]。

(2)混合物与其中主要组分的纯物质属于相同的危险类别，则混合物的临界量取主要组分纯物质的临界量，在线量按混合物整体进行计算。例如本项目中90%的甲醇液与纯甲醇的危险性类别相同，则90%甲醇液的临界量取纯甲醇的临界量，存在量要以90%的甲醇液整体质量计算。

(3)危险化学品混合物与其中主要组分的纯物质属于不同的危险类别，则应依据《化学品分类和标签规范》划分的危险类别来确定混合物的临界量。例如本项目中一甲胺与一甲胺溶液属于不同的危险类别，一甲胺溶液应按易燃液体（类别1）来确定临界量，但需注意，计算实际存在量时要以一甲胺溶液整体来考虑，不能仅计算混合物中的纯物质的量。

(4)对于危险性类别为2和3的易燃液体，当操作温度高于标准沸点时其临界量为10 t。例如本项目中二甲基甲酰胺（类别3，沸点153℃）蒸馏时温度（约190℃）高于二甲基甲酰胺标准状态下的沸点，其临界量应工况取值：操作温度低于沸点时取5000 t，操作温度高于沸点时取10 t，对于类别2和3的易燃液体的精馏操作单元要特别注意其临界量。

(5)对于危险性类别为2和3的易燃液体，当涉及危险化工工艺、爆炸极限范围附近操作或者操作压力大于1.6 MPa等引发重特大安全事故的特殊条件时[1]，其临界量应取50 t。例如本项目中甲胺合成涉及重点监管危险化工工艺，其合成塔内甲醇的临界量应取50 t。DMF反应器操作压力为2.0 MPa，反应器内的反应液（甲醇钠甲醇溶液、DMF）临界量应取50 t。

根据以上分析，本项目各危险化学品临界值见表3、表4、表5、表6。

表3 生产单元1（一氧化碳提纯装置）重大危险源辨识

表4 生产单元2（甲胺合成及DMF装置含装置罐组）重大危险源辨识

表5 储存单元1（DMF罐组）重大危险源辨识

2.3 实际存在量取值

危险化学品的实际存在量按设计的最大量确定[1]。需要注意以下问题：

（1）在计算混合物的实际存在量时应按混合物整体来考虑。例如本项目中40%一甲胺溶液的实际存计算时，应按溶液的质量计算， 而不是一甲胺溶液中纯一甲胺的质量来计算。

（2）罐式集装箱、槽车等可移动设备如果在厂内作为储存设施参与生产使用，则这些设施应参与企业的重大危险源辨识，对于只是装卸、运输的槽车等考虑到其物料量已在厂区的储存设施辨识中已考虑，则这些槽车中危险化学品不直接参与辨识计算。例如本项目中产品二甲基甲酰胺装车槽车只装卸、运输量已计算在DMF罐组内，不再重复计算。

（3）备用罐（应急罐）的设计初衷就是转移物料罐的，正常情况下设计储量只是一个罐，设计物料总量是确定的，只是从一个储罐转移到了另一个储罐，可按一个储罐计算实际储存量进行重大危险源辨识。

（4）介质的密度应按操作工况下的密度。例如本项目中一氧化碳提纯装置操作压力为4 MPa，密度取操作密度而非标况值。

由于篇幅有限，本例各单元最大存储量计算从略，重大危险源辨识结果见表3、表4、表5、表6。

2.4 厂区外人员暴露系数α和危险化学品校正系数β

危险化学品重大危险分级采用单元内各种危险化学品在线量与其临界量比值，经校正系数修正后的比值之和作为分级指标[1]。

厂外暴露人员校正系数（α）取值依据GB 18218—2018表5。这里要注意，人口数量不包括重大危险源所属企业厂界范围内的工作人员，但包括该企业厂界外500 m范围内本企业及其临近企业职工宿舍楼里的人员。例如本项目厂区边界范围外500 m范围内常住人口超过100个，依据表5校正系数α取2。

危险化学品在GB 18218—2018表5范围内的，其危险化学品校正系数（β）按表3确定。例如本项目中液氨在表3内，校正系数β取2。

危险化学品未在GB 18218—2018表3范围内的，其危险化学品校正系数（β）依据GB 30000系列划分危险类别按表4确定。例如本项目甲醇（急性毒性，类别3，J3，β取2）、一甲胺溶液二甲胺溶液（易燃液体，类别1，W5.1，β取1.5）。

综上：生产单元2（甲胺合成及DMF装置含装置罐组）重大危险源分级指标R=2×(2×20/10+2×30/500+1.5×1072/10+1×60/50+1×32/10+1×210/5000+1×30/10+1×60/5000）=355，依据GB 18218—2018表6构成一级重大危险源。储存单元2（甲类罐组）重大危险源分级指标R=2×(1.5×784/10+1.5×403/10+1×784/5000+1×772/1000）=358，依据GB 18218—2018表6构成一级重大危险源。

3 结论

1）危险化学品重大危险源单元划分思想应基于一个单元发生安全事故时不影响相邻单元为准则，各单元之间应有明显的防火间距和相对独立的功能。

2）危险化学品混合物的临界量应按混合物的危险类别取值，需要特别注意不同操作工况及涉及引发重大事故的特殊工艺条件危险化学品的临界量。

3）危险化学品的实际存在量按设计的最大量确定，混合物实际存在量（在线量）应按混合物整体质量计算。