丙腈泄漏事故环境风险分析与影响研究

吴润

（安徽康安宏润环保科技有限公司，安徽合肥230000）

丙腈，化学式C3H5N，无色液体，有芳香气味，是常用的化工原材料，常用作分离烃类和精制石油馏分的选择性溶剂、有机合成原料、溶剂和树脂添加剂等。丙腈属于毒性物质，经查阅HJ 169附录H，丙腈气体毒性终点浓度1为20 mg/m3，毒性终点浓度2为6.8 mg/m3。由于丙腈用途广泛，近年来泄漏事故时有发生，泄漏的丙腈蒸汽若不慎吸入会导致人员伤亡或环境污染事故。如何对泄漏事故进行有效的风险防控和应急处置是丙腈贮存和使用过程中必须重视的问题[1-7]。

本文以某企业丙腈储罐出口法兰破损泄漏事故为源项，预测丙腈泄漏事故造成的环境影响，并结合预测结果和丙腈的理化性质，提出相应的环境风险管控措施和应急处置措施，以期为丙腈贮存和使用过程中的环境风险管理提供参考。

1 丙腈泄漏事故风险预测与评价

1.1 风险事故情形分析

某化工企业厂区设置1台200 m3常温、常压丙腈储罐，立式固定顶结构，丙腈最大储存量124.8 t，储罐高度7.1 m，直径6 m，进、出口管道阀门内径25 mm。

（1）泄漏模式确定

假设丙腈储罐出口管道法兰破损，100%管径（25 mm）泄漏，10 min后得到有效控制。丙腈沸点97.1℃，常温下为液体，泄漏速率采用伯努利方程进行计算：

式中：QL—液体泄漏速率，kg/s；P—容器内介质的压力，常压为 101 325 Pa；P0—环境压力，101 325 Pa；ρ—泄漏液体密度，780 kg/m3；g—重力加速度，9.8 m/s2；h—液位之上液面高度，本次取5.68 m；Cd—液体泄漏系数，本次取0.5；A—裂口面积，本次为0.000 491 m2。

经计算，丙腈泄漏速率QL为2.02 kg/s，10 min泄漏总量为1.21 t。

（2）蒸发模式确定

泄漏液体的蒸发主要包括三部分：闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发，蒸发量为三种蒸发量之和。由于丙腈沸点高于储存温度和环境温度，因此不考虑闪蒸蒸发和热量蒸发。按照HJ 169-2018附录F中提供的质量蒸发计算公式：

式中：Q—液体质量蒸发速率，kg/s；α，n—大气稳定度计算参数；p—液体表面的饱和蒸气压，Pa；M—物质的摩尔质量，kg/mol；R—气体常数，J/mol·k；T0—环境温度，K；u—风速，m/s，取最不利风速1.5 m/s；r—泄漏液体形成液池的半径，m。

各参数取值见表1、表2。

表1 大气稳定度计算参数（α、n）

表2 质量蒸发模式计算参数选取及结果

由表1、表2中参数计算出风速1.5 m/s、温度20℃、F稳定度下泄漏丙腈中丙腈挥发速率为0.02 kg/s。

1.2 风险预测与评价

本次预测取最不利气象条件，即：风速1.5 m/s、稳定度F、温度20℃、相对湿度50%，详见表3。

表3 预测模型主要参数表

本次采用HJ 169-2018附录H中的毒性终点浓度值作为事故影响评价的标准，详见表4。

表4 丙腈大气毒性终点浓度值

丙腈初始密度大于空气密度，采用EIAPro2018软件中的SLAB模型对事故影响进行预测，泄漏浓度达到评价标准的最大影响范围见表5。

表5 最不利气象条件下丙腈泄漏事故危害预测结果

由上述预测结果可知，丙腈泄漏事故在最不利气象条件下达到毒性终点浓度-1的最大影响范围为下风向838 m；达到毒性终点浓度-2的最大影响范围为下风向1 410 m。

2 风险防控措施

由预测结果可见，丙腈泄漏后首先形成液池，液池蒸发产生的蒸汽随风扩散会对事故区域周边人员带来较大伤害。丙腈泄漏事故风险防控主要从风险防控和应急处置两方面考虑。

2.1 风险防控

（1）加强职工安全培训。经常性地组织员工进行安全教育培训，尤其是涉及丙腈的岗位，以提高员工环境风险防范意识，增强职工事故防范和自救能力。涉及丙腈的人工操作岗位，员工务必佩戴防护用具，在关键岗位设置洗眼机。

（2）涉及丙腈的生产设备要加强密闭。罐区设置毒性气体检测报警器、可燃气体报警器、液位报警器、温度计、安全阀以及紧急切断装置等，一旦发生泄漏事故，应能立即发出报警信号。报警器信号必须引到控制室（一般要求具有声、光报警功能）。对外界车辆进出装卸作业应由专人现场指导，杜绝不当操作引发泄漏事故。安排专人对管道、法兰、鹤管、仪表、阀门等进行定期维护和检修，以降低丙腈泄漏事故发生概率[8]。

（3）在丙腈罐区设置足够容积的围堰，在生产车间设置导流沟、集液池，同时对围堰、导流沟和集液池做好防腐防渗，发生泄漏时可通过以上设施对泄漏的丙腈进行有效收集，避免泄漏的丙腈在厂内漫流和进入雨水管网，进而污染地表水、土壤和地下水环境。

2.2 应急处置措施

（1）企业应急预案

企业需针对丙腈泄漏事故制定专门的应急预案，规范设置应急处置卡，确保员工在突发环境事故情况下能正确、及时应对处置。为了使应急预案能够真正有效实施，企业必须对应急预案进行定期演练。

（2）急救措施

皮肤接触：脱去污染衣物，用流动清水反复冲洗20 min以上，就医。眼睛接触：立刻提起眼睑，用流动清水反复冲洗15 min以上，就医。吸入：若不慎吸入丙腈蒸汽，应迅速将受害者转移到空气新鲜处，保持呼吸通畅；呼吸困难的，给予输氧；心跳停止的，应立即采用胸外心脏按压的方式进行人工呼吸。食入：让受害者饮用足量温水并催吐，洗胃建议采用1∶5 000高锰酸钾或5%的硫代硫酸钠溶液，送医。

（3）消防措施

丙腈属于易燃物质，有害燃烧物为一氧化碳、氧化氮和二氧化碳，用水灭火无效。如遇丙腈泄漏并引发火灾，紧急封锁隔离火场四周100公尺范围，保持人员位于上风处，远离低洼处，可采用抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳或沙土进行灭火。

（4）泄漏应急处理

如遇丙腈泄漏，立即撤出污染区内的人员并进行隔离，严格限制人员出入，同时切断火源。应急处置人员不要接触或走越泄漏池。进入危险区观察前，须做好个人防护。小量泄漏采用沙土等不燃物吸附、吸收；大量泄漏构筑围堤收容，并用泡沫覆盖以降低蒸发废气造成的环境危害。用消防泵将泄漏的丙腈液体转移至槽车或专用收集容器中，事后进行回收利用，不能利用的交给有资质的危险废物处置单位进行处置，严禁非法倾倒。

（5）疏散措施

事故无法有效控制时，企业应立即通知周边人群做好防护措施。必要时疏散下风向1.5公里范围内人群，将影响降至最低。

3 结论

本文以某企业丙腈储罐泄漏事故为源项，对丙腈泄漏事故的风险进行了预测，计算出企业丙腈泄漏事故造成的最大影响范围，并根据预测结果和丙腈理化性质，对丙腈的贮存、使用提出了有针对性的环境风险防控要求，以降低事故影响程度，保护人民群众的人身财产安全。