聚氨酯生产工艺危险性分析

李全 王斌

(泰安市公安消防支队肥城大队，山东肥城 271600)

本文以某聚氨酯有限公司为研究对象，对其采用预聚体法生产聚氨酯的生产工艺流程中存在的危险源进行全面的辨识、分析及评估，对该厂减少人员、财产损失，将隐患消除于未然有一定指导意义。

1 基本原理

1.1 层次分析法用于影响因素体系权重的确定

层次分析法(AHP:Analytic Hierarchy Process):通过分析复杂的系统所包含因素以及相关关系，使问题条理化、层次化，从而构造层次分析结构的模型，并将每个层次的要素两相比较，然后按照9级标度法，将得到相对重要程度的比较标度，建立判断矩阵，从而得到各层次要素对上层次某要素重要性次序。判断矩阵指标权重值的计算方法有特征向量法和方根法。本文采用的计算方法为方根法［1］。

1.2 事故树分析

事故树分析是一种描述事故因果关系的有方向的“树”，既适用定性分析又能进行定量分析。主要步骤如下［2］。

1)熟悉系统;2)调查事故;3)确定顶上事件;4)确定目标值;5)调查原因事件;6)画出事故树;7)定性分析。

2 评估过程及危险部位和基本事件排序

2.1 建立危险源层次分析模型

建立该聚氨酯厂的危险分析AHP模型。层次结构如图1所示。

图1 系统层次图

如图1所示，本文的危险分析系统大体可以分成三个层次:1)最高层(目标层);2)中间层(准则层);3)最低层(方案层)。

表1为各个危险元素的定义。

表1 对各危险因素的定义表

邀请专家通过1-9值法对危险因素B1～B4和危险部位C11～C44危险性权重进行定量判定，构造A层和B1～B4各层判断矩阵。经过专家打分后，表2～表6为建立的各层判断矩阵和计算结果。

表2 A层的影响因素重要性比较表

表3 B1层的影响因素重要性比较表

表4 B2层的影响因素重要性比较表

从表2～表6可以看出每个矩阵C.R.值均在0.1以下，说明一致性良好。对C11～C44以加权平均法对危险性权重进行总排序，排序结果如表7所示。

表5 B3层的影响因素重要性比较表

表6 B4层的影响因素重要性比较表

表7 危险部位权重总排序表

由表7 可知危险部位 C11，C14，C21，C22，C23的危险性权重总排序较大，图2可以更明显的看出危险性较大的五个危险部位。

图2 权重总排序图

这些在生产工艺流程中危险性较大、须立即改善且实施的五个危险部位主要集中在合成聚酯多元醇和合成聚氨酯危险因素中，它们分别为:

1)聚氨酯反应釜超温(C21);

2)冷凝聚氨酯环节堵塞溢流(C22);

3)多元醇反应釜超温(C11);

4)原料回收过程泄漏(C14);

5)装置或管道泄漏(C23)。

2.2 建立聚氨酯厂储存场所事故树危险分析模型

针对该聚氨酯厂的实际情况，本文应用事故树分析法分析储存场所易燃有机物储罐发生事故的可能性，目的在于找出导致储罐发生火灾爆炸的基本原因事件，以便对储罐采取合适的安全措施和监控。

1)根据有关资料，表8给出了各基本原因事件的定义。

表8 基本原因事件表

图3为聚氨酯厂储罐发生火灾爆炸的事故树图。

2)利用布尔代数的德·莫根定律分析该事故树的成功树，结构函数式为:

从而得到四个最小径集:

3)结构重要度分析。由于X10在两个最小径集中;X11在1个最小径集中;X12，X13同在 1 个最小径集中;X1，X2，X3，X4，X5，X6同在2个最小径集中;X7在1个最小径集中;X8，X9同在1个最小径集中。

图3 易燃有机物储罐事故树图

根据判别结构重要度的近似方法，得到:

只要判断 Iφ(10)，Iφ(11)，Iφ(12)，Iφ(2)，Iφ(8)，Iφ(7)的大小即可。

X10在2阶最小径集中出现1次，在3阶最小径集中出现1次，故:

X11在2阶最小径集中出现1次，故:

X12，X13在4阶最小径集中出现1次，故:

因为 X1，X2，X3，X4，X5，X6在 7 阶最小径集中出现 1 次，在8阶最小径集中出现1次，故:

因为X7在7阶最小径集中出现1次，故:

因为X8，X9在8阶最小径集中出现1次，故:

因此得到结构重要度顺序为:

4)事故树分析结论。由以上的事故树分析和图4得知，达到危险浓度构成了该厂储罐区发生火灾爆炸事故的重要因素。其中基本事件X10的结构重要系数最大，是储罐发生火灾爆炸事故最重要的原因，这要求我们采取针对措施来预防火灾爆炸事故的发生，如采用气体报警监视可燃蒸气的浓度，当接近危险极限时，报警器能发出信号提醒管理人员立即采取措施;基本事件X11，X12，X13，X2的结构重要度次之，由此可知，罐体的密闭性、储罐的选址地势和储罐区的火源因素对于防止火灾爆炸事故的发生是非常重要的。

图4 结构重要度分布图

3 结语

本文运用层次分析法，得出了五个对该厂危险性影响较大的危险因素，分别是聚氨酯反应釜超温、冷凝聚氨酯环节堵塞溢流、多元醇反应釜超温、原料回收过程泄漏、装置或管道泄漏;运用事故树分析法对储存场所进行了危险性分析，找出了引发储罐事故的主要基本事件:储罐及其连接设备的密封性(罐内混入空气、管线腐蚀泄漏)、储罐间距(通风不良)、人员因素(操作失效)、火源管理等，对基本事件进行排序找出对影响储罐安全的危险程度，对厂区的安全生产和事故预防具有一定意义。

［1］刘铁民，张兴凯，刘功智.安全评价方法应用指南［M］.北京:化学工业出版社，2005.

［2］国家安全生产监督管理总局.安全评价［M］.北京:煤炭工业出版社，2005.

［3］韩 利，梅 强，陆玉梅，等.AHP——模糊综合评价方法的分析与研究［J］.中国安全科学学报，2004(7):86-89.