液氨的大气环境风险评价及管控措施研究

刘祥凯

(山西省交通环境保护中心站有限公司，山西 太原 030032)

引 言

液氨是化工企业中常用的制冷剂之一，是制取铵盐和氮肥的重要原料[1]。因其具有强腐蚀性且容易挥发，液氨的环境风险受到了企业的高度重视。液氨是化工企业突发性风险事故频次较高的危险化学品[2]，因此以液氨为例并对其储罐泄漏后的大气环境风险进行预测和评估，并基于预测和评估结果制定恰当的风险管控措施就显得十分重要。

1 背景介绍

本文选取的化工项目为煤制乙二醇，煤经气化形成合成气，合成气经净化后用于生产乙二醇。在合成气净化过程的制冷工段需要使用液氨，因此需要建设一座50 m3的液氨球罐进行储存。

2 环境风险评价

2.1 风险调查

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)附录B，液氨因具有易燃易爆且有毒的特性，作为制冷工段的危险物质。液氨储罐信息见表1，液氨危险特性见表2。

表1 液氨储罐信息

表2 液氨危险特性[2]

2.2 环境敏感目标调查

环境敏感目标见第159页表3。

表3 环境敏感目标特征表

2.3 风险潜势确定

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)，风险风险潜势及评价等级是通过危险物质及工艺系统危害性(P)和环境敏感程度(E)综合确定。通过计算，本项目大气环境风险潜势Ⅳ。具体划分情况见表4。

表4 环境风险潜势划分

2.4 评价等级及范围确定

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)评价工作等级划分要求，确定本项目环境风险评价等级为大气环境一级，大气环境风险评价范围自厂界外扩5 km范围，详见表5。

表5 风险评价工作级别划分

2.5 风险识别

2.5.1 物质危险性识别

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)附录B，本项目存在危险性物质为液氨，危险性特性见表6。

2.5.2 重点风险源识别

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)附录B中物质临界量的规定，进行重点危险源划定。详见表7～表9。

2.6 风险事故情形分析

本项目大气环境风险事故情形为液氨(以一个储罐50 m3计)泄漏对周围环境的影响，泄漏孔径为10 mm。

表6 危险物质危险特性一览表

表7 重点风险源分布情况表

表8 项目环境风险识别表

表9 重点危险源识别结果表

2.7 大气环境风险事故预测与评价

2.7.1 预测模式

本项目液氨储罐容积为50 m3，泄漏孔径为10 mm，致使液氨泄漏至防火堤内，形成液池，蒸发进入环境空气中，并向周围环境扩散。液氨从储罐中泄漏形成液池后闪蒸蒸发进入大气，蒸发过程中大量吸热，周围温度降低，形成重气体气团，液氨泄漏的环境影响采用重气体模式计算，本次环评采用重气体模型SLAB计算。液氮储罐泄露事故源参数见第160页表10。

2.7.2 大气毒性终点浓度值选取

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)附录H，本项目涉及的危险物质大气毒性终点浓度值见第160页表11。

表10 液氨储罐泄漏事故源项参数一览表

表11 危险物质大气毒性终点浓度值

2.7.3 液氨储罐泄漏预测与评价

1) 最不利气象条件下液氨泄漏情形

液氨泄漏后，最不利气象条件下，下风向不同距离处的最大浓度见表12，轴线最大质量浓度-距离曲线图见图1。

表12 下风向不同距离处液氨的最大浓度值情况表

图1 液氨轴线最大质量浓度-距离曲线图

液氨的预测浓度达到不同毒性终点质量浓度的最大影响范围见表13和图2。

表13 液氨各阈值的廓线对应的最大影响范围

图2 液氨各阈值的廓线对应的最大影响范围图

液氨泄漏后关心点预测浓度超过评价标准时对应的时刻和持续时间见第161页表14。

最不利气象条件下，液氨泄漏后扩散气体距离下风向越远，浓度越低。在10 m处，质量浓度最大为 2 278.50 mg/m3，预测浓度到达阈值110 mg/m3的最远距离为262 m，最大半宽宽度为52 m，预测质量浓度到达阈值770 mg/m3的最远距离为30 m，最大半宽宽度为38 m。计算得大气伤害概率均为0。评价范围内网格点最大质量浓度为4 033.189 mg/m3(出现在X=325 m，Y=200 m，出现时间为00:01:00)。

表14 下风向关心点预测浓度最大值|时间

2) 最常见气象条件下液氨泄漏情形

液氨泄漏后，最常见气象条件下，下风向不同距离处的最大浓度见表15，轴线/质心最大浓度-距离曲线图见图3。

表15 下风向不同距离处液氨的最大浓度值情况表

液氨的预测浓度达到不同毒性终点浓度的最大影响范围见表16和图4。

图3 液氨轴线最大浓度-距离曲线图

表16 液氨各阈值的廓线对应的最大影响范围

图4 液氨各阈值的廓线对应的最大影响范围图

液氨泄漏后关心点预测浓度超过评价标准时对应的时刻和持续时间见表17。

表17 下风向关心点预测浓度最大值|时间

最常见气象条件下，液氨泄漏后扩散气体距离下风向越远，浓度越低。在10 m处，质量浓度最大为958.38 mg/m3，预测浓度到达阈值110 mg/m3的最远距离为70 m，最大半宽宽度为32 m，预测浓度到达阈值770 mg/m3的最远距离为10 m，最大半宽宽度为18 m。计算得大气伤害概率均为0。评价范围内网格点最大浓度为383.234 5 mg/m3(出现在X=325 m，Y=200 m，出现时间为00:01:00)。

3 大气风险预防措施

3.1 储罐区预防措施

储罐区应配有远程检测报警仪，24 h运行。装液位计、双安全阀、静电接地、避雷设施、消防栓、灭火器等。储罐区周围设有值班室，配岗位人员对各项设施实行24 h监控。内置便携快速监测仪器、个人防护工具、消防装置等。罐区周围建安全围堰，用于泄漏物收容。

3.2 罐体泄漏事故应急措施

有毒有害罐体发生泄漏后撤离无关人员，救护人员使用专用防护服、隔绝式空气面具。组织救援小组，进入罐区。关闭阀门、切断物源，筑堤堵截泄漏液体或者引流到事故水池，及时关闭雨水阀，防止物料沿明沟外流，以影响地表水体。

向有害物蒸汽云喷射雾状水，加速气体向高空扩散。对于可燃物，也可以在现场施放大量水蒸气或氮气，破坏燃烧条件。此时救援人员应带氧气呼吸器，以防窒息。对于液体泄漏，为降低物料向大气中的蒸发速度，可用泡沫或其他覆盖物品覆盖外泄的物料，在其表面形成覆盖层，抑制其蒸发。

对于大型泄漏，可选择用隔膜泵将泄漏出的物料抽入容器内或槽车内；当泄漏量小时，可用沙子、吸附材料、中和材料等吸收中和。

3.3 设定安全和缓冲距离

根据预测结果，液氨在最不利气象条件下达到液氨达到阈值770 mg/m3的最远距离为30 m，最大半宽宽度为38 m；到达阈值110 mg/m3的最远距离为262 m，最大半宽宽度为52 m，因此设定安全距离为半径40 m，缓冲距离为270 m。发生事故后相关人员因迅速撤离至泄漏点40 m外区域，并逐渐远离泄漏点，直至270 m外。

4 结语

本文通过模型预测了最不利气象条件下和最常见气象条件下液氨储罐泄漏后对周边大气环境的影响，并基于预测结果，从储罐区泄漏后应急措施和设定安全、缓冲距离方面提出了建议，为化工企业在液氨环境风险方面的预防提供参考。