化工企业液氨使用场所有毒作业评估

２０１０年第３６卷第ｌ１期　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　２ＯｌＯ　工业安全与环保　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　・６３・　化工企业液氨使用场所有毒作业评估　庞奇志　陆愈实　（中国地质大学工程学院武汉４３００７４）　摘要液氨泄漏可引起火灾、爆炸和中毒事故，针对液氨泄漏中毒事故的危害，提出了采用有毒作业分级方法和液氨　泄漏扩散半径估算法评估液氨使用场所的潜在危险程度和危害范围，给出了评估实例。　关键词液氨有毒作业评估扩散半径　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　Ｏｉｌ　ｔｈｅ　Ｔｏｘｉｃ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｗｏｒｋ　Ｐｌａｃｅ　ｏｆＵｑＩｌｉｄ　Ａｍｍｏｎｉａ　ｉｎ　Ｏｍｎｉｃａｌ　Ｐｌａｎｔ　ＰＡＮＧ　Ｑｉｚｈｉ　ＬＵＹｕｓｈｉ　（Ｅｎｄ＇ｉｎｅｅｄｎｇＡｃａｄｅｍｙ。Ｃｈｉｎａ　Ｕａ／ｔ＊ｅｒｓ￣ｙ　ｏｆＣ－ｅｏｓｄｅｎｃｅｓ　ｌ　４３００７４）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｌｅａｋａｇｅ　ｏｆ　ｌｉｑｕｉｄ　ａｍｍｏｎｉａ　ｃａｎ　ＣａｌｌＳｅ　ｉｆｒｅ，ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｈａｚａｒｄ　ｏｆ　ｌｉｑｕｉｄ　ａｎｎｎｏｎｉａ　ｌｅａｋａｇｅ　ｐｏｉ－　ｓｏｒｉｔｎｇ　ａｃｃｉｄｅｎｔ，ｔｈｅ　ａｓｓｅｓｓ∞ｔｈｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｈａｚａｒｄｄｅｇｒｅｅ　ａｎｄ　ａｒｅａ８ｉｎｔｈｅｗｏｒｋ　ｐｌａｃｅ　ｃ／ｕｓｉｎｇｌｉｑｕｉｄ￣ｎｏｒｌｉａｂｙｔｈｅ　ｎ￣ｏｄｓ　０ｆｔｈｅｔｏｆｉｃｃｌａｓ—　ｓｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｒａｄｉｕｓ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｇｌｖｅ￣ｔｈｅ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｅｘａｍｐｌｅ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ　ｌｉｑｕｉｄ　ａｍｍｏｎｉａ　ｔｏ：ｄｅ　ａ　鞭炮　舶ｅｎｔ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｒａｄｉｕｓ　化工企业中液氨的使用场所在正常工作状态下，均能保　氨液滴混合物将在空气中悬浮并在空气中扩散，若此时在泄　证安全生产，但一旦发生液氨泄漏，极易引起火灾、爆炸和中　漏点近场没有遇到障碍物，该混合物在一定时空范围内将不　毒事故。液氨的危险性表现在两个方面：一类是易引起火　会在空气中迅速下沉至地面。这是由于液氨贮存压力通常高　灾、爆炸事故，即管道、储罐破裂泄漏，遇火源发生的火灾爆　于外界大气压力，液氨泄漏过程中必将在空气中产生明显的　炸；另一类是中毒事故，若泄漏后的液氨迅速蒸发为氨气，未　射流紊乱现象，加之风速和对流等扩散作用，当空气被迅速夹　遇火源，高浓度氨气漂浮在空气中，人在短时间内吸入高浓　带卷吸进入氨蒸气和氨液滴混合物中的同时，氨液滴发生快　度氨气，可引起急性中毒，同时随着氨气的扩散，污染环境，　速蒸发，该蒸发过程将使周围空气降温，于是一种空气和氨蒸　危害人的身体健康。　气的低温混合物便形成了，该混合物密度比普通空气密度大　本文针对化工企业使用液氨的作业场所可能引起的人　而具有重气特征【２Ｊ。　员中毒事故进行有毒作业分级评估，估算了液氨泄漏未遇火　１．３液氨泄漏事故发生的原因分析　源引起的中毒事故的可能危害区域，并以某化工企业为例进　根据近几年氨气泄漏事故的统计，氨气易导致容器、阀　行了评估，对化工企业进行职业健康管理、制定事故应急预　门、管道缓慢腐蚀，从而因阀门失灵、管道破裂等产生氨气泄　案和采取有效的防范措施均有特殊的指导意义。　漏。一般情况下，以泄漏型事故较为常见。从人一机系统来　１液氨泄漏扩散及泄漏原因分析　考虑，泄漏事故主要有４类【３Ｊ：　１．１液氨的理化特性　（１）设计失误。储罐、钢瓶、管道等选材不当，存在质量问　液氨为第２．３类有毒气体，是无色、有刺激恶臭的气体。　题，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等。　分子量１７．０３，比重０．５９７，沸点一３３．３３　ｑＣ，爆炸极限１５．７％一　（２）设备原因。设备长期使用后未按规定检修期进行检　２７％。氨气易溶于水，其水溶液即为氨水。氨气属可燃性气　修或检修质量差造成泄漏；阀门损坏或开关泄漏，又未及时更　体，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃　换；设备附件质量差，或长期使用后材料变质、腐蚀或破裂等。　烧爆炸，与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应，若遇高热，容　（３）安全管理原因。比如没有制定完善的安全操作规程、　器内压增大，有开裂和爆炸的危险。低浓度氨对黏膜有刺激　工人上岗前未培训等等。　作用，高浓度可造成组织溶解坏死，人对氨的嗅觉阈为０．５—　（４）人为失误。比如误操作，违反操作规程；判断错误，如　１．０　ｍｇ／ｍ３，质量浓度５０　ｍｇ／ｍ３以上鼻咽部有刺激感、眼部有　记错阀门位置而开错阀ｆ－ｉ；擅自脱岗；思想不集中；发现异常　灼痛感，５００　ｍｓ／ｎ？以上短时间内即出现强烈刺激症状，１　５００　现象不知如何处理等等。　ｍｓ／ｍ￣以上可危及生命，３　５００　ｍｇ／ｒ￣以上可即时死亡。国家　２液氨使用场所有毒作业分级及泄漏扩散范围确定　氨气的卫生标准为３０　ｍｓ／ｍ３，缺氧时会加强氨的毒性作用－１ｊ。　２．１有毒作业分级　１．２液氨泄漏扩散过程　《有毒作业分级）（ＧＢ１２３３１－１９９０）标准中，有毒作业危害　当处于一定温度和压力状态下的液氨发生泄漏时，会在　程度分级评价的依据是生产性毒物危害程度级别、从业人员　泄漏出口附近位置处发生闪蒸（ｎａｓｌ１）物理现象，因此液氨的　接触生产性毒物的劳动时间和工作地点、生产性毒物浓度的　泄漏具有气一液二相流特征。泄漏出的氨蒸气和非常细小的　超标倍数，通过计算有毒作业分级指数，确定有毒作业分级级　・６４・　别。有毒作业分级通常分为准备工作、现场测定、数据处理３　个阶段。　（１）准备工作阶段。首先进行现场调查，了解生产工艺、　接毒岗位和接毒人数、毒物种类及其存在状态、作业场所气象　条件、空气净化装置；确定分级对象、制定采样计划；准备好采　样设备及记录用品。　（２）现场测定。测定有毒作业劳动时间和采集有毒物质　的空气样品，并进行分析（现场分析或实验室分析）。　（３）数据处理阶段。首先对现场测试数据进行审核，确定　化热为１．３７　Ｘ　ｌＯ３　ｌ　ｋ只，高燃烧热值为１７　２５０　ｋＪ／ｍ３。　设液氨的质量为　，液氨泄漏时温度为ｔ，氨的比热为　Ｃ，当液氨泄漏时，管道压力降至大气压，处于过热状态的氨　温度迅速降至标准沸点ｔ。，此时全部液氨所放出的热量为：　Ｑ＝Ｗ・Ｃ（ｔ—ｔ０）　，　（５）　设这些热量全部用于泄漏液氨的蒸发，气化热为口，则　其蒸发量为：　＝Ｑ／ｑ＝Ｗ・Ｃ（ｔ—ｔｏ）／ｑ　（６）　如液氨的分子量为　，则在沸点下蒸发出的蒸气体积为：　数据的有效性。然后根据《有毒作业分级》国家标准的规定，　确定有毒作业分级的级别，填写分级报告表格。　２．２氨气泄漏扩散半径估算方法＿４Ｊ　（１）氨气泄漏蒸气扩散体积计算公式：　Ｔ，２２．４ＷＣ（ｔ—ｔｏ）２７３＋ｔｏ　，　，，均　２７３　式中，　为蒸气体积，　除以毒物致死浓度为中毒伤亡区，ｍ３；Ｗ　为液氨质量，ｋｓ；Ｃ为液体比热容，ｋＪ／ｋｓ・℃；ｔ为室温，取３０￣Ｃ；ｔｏ　为液体沸点，℃；Ｍ为相对分子量；ｑ为介质汽化热，ｋＩ／ｌｃｇ。　（２）氨气泄漏蒸气扩散半径计算公式：　Ｒ＝　（４）　式中，Ｒ为氨气扩散半径，ｍ；Ｖ为氨气的蒸气体积，ｍ３；Ｃ为　氨气在空气中的危险体积分数，％。　３实例分析　为了验证液氨使用场所有毒作业分级评估及泄漏扩散　半径的计算，特以武汉市银冠化工有限公司氨氧化车间为　例。武汉市银冠化工有限公司位于黄陂区滠口，其产品对氯　苯腈主要原料为对氯甲苯和液氨，工艺的生产过程包括粗品　的生产、精馏及灌装３个步骤，氨氧化车间工序中每批次使　用液氨约２ｔ。　３．１氨氧化车间有毒作业分级　氨氧化车间中可能发生氨泄漏的点主要包括管道、阀　门、反应釜，氨气泄漏后主要分布于氨氧化车间。湖北省石　油化工职业病防治中心２００３年ｌ２月８日在氨氧化车间进行　有毒物质监测，共设１０个监测点，氨气在该厂车间内的ｌ０　个监测点的几何均值为５．０，５．０，２６．５，３１．２，５．０，５．０，４．４４，　８．４，１５．２，８．２ｍｇ／ｍ３。通过评价得知，原料罐Ｉ、Ⅱ之间氨的　质量浓度（３１．２　ｍｅＶｍ３）超过了国家规定的该种毒物车间空　气中的最高容许质量浓度（３０　ｍｇ／ｍ３）。　根据《职业性接触毒物危害程度分级》（ＧＢ５０４４—８５）查　出氨的毒物危害程度级别为Ⅳ（轻度危害），毒物危害程度级　别权系数Ｄ为１，氨气浓度超标倍数曰为Ｏ．ｏ４，则有毒作业　分级指数Ｃ＝Ｄ　Ｘ　Ｌ　Ｘ　Ｂ＜６，其有毒作业危害程度级别一　级，属于轻度危害作业。　３．２氨气泄漏扩散半径估算　如果该公司氨氧化车间发生氨泄漏，易发生蒸气云爆　炸，如果爆炸后不燃烧，将会造成大面积的毒害区域，其事故　后果模拟计算如下：液氨每批次使用量为２　０００　ｋ，氨的分子　量１７．０３３，沸点为一３３．５℃，液体比热为４．６　ｋＪ／（ｋ只・℃），气　＝２２．４ＷＭＸ［（２７３＋ｔ嚣　ｏ）／２７３］＝４．５４Ｘ　１０３　ｍ３　（７）　空气中氨体积分数达到０．５％时，人吸入５～１０　ｍｉｎ即可　致死，则　的氨气可以产生令人致死的有毒空气体体积为：　＝　×１００／０．５＝９．０８×１０５　ｍ３　（８）　假设这些有毒空气以半球形向地面扩散，则可求出有毒　气体的扩散半径为：　Ｒ＝（Ｖ／２．０９４　４）∽＝７５．７ｍ　（９）　３．３评估结果分析　从氨氧化车间有毒作业分级和泄漏扩散半径的估算可　以看出，该公司液氨的使用场所属于轻度危害作业级别，如　果一旦发生液氨泄漏，可致人员死亡的半径约为７５．７　ｍ。因　此，应做好此范围内的设备本质安全性以及人员的防护措　施，加强氨氧化车间的职业健康管理以及安全管理工作。另　外，在液氨中毒事故模拟计算中没有考虑地形、建筑物、风　向、风速、温度等因素的影响，而且计算也均是考虑其全部泄　漏后的情况，仅作为液氨泄漏后事故处置应急救援的一个参　考。而实际上，液氨泄漏事故发生后，气体扩散范围难以预　测，事故危险性的大小不仅与泄漏量的大小、泄漏设备损坏　程度等有关，而且与气体流出的时间有关，泄漏时间越长，危　险性越大，划定的警戒区范围也越大。另外，不同地形、建筑　物、风向、风速、温度等因素，对液氨泄漏后的扩散形式、扩散　距离都会有影响。　４结论　在对化工企业液氨使用场所进行职业健康评估时可以　对其进行有毒作业分级，然后对其可能发生泄漏时有毒气体　扩散半径进行估算，以便有利于化工企业进行职业健康管理　和制定事故应急救援预案。对于有毒作业级别较高的场所　应采取降低毒物泄漏以及损伤人员自身防护等措施，一旦发　生液氨泄漏，在进行事故应急救援时，应由泄漏扩散半径值　作为划定警戒区的起始点，并设置“禁止人内”、“此处危险”　的标志，进行有效的事故救援工作，从而减少事故引起的财　产损失和人员伤亡。　参考文献　［１］生产监督管理局和安全科学技术研究中心．危险化学品　名录．２０Ｏ２版［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００２．　［２］罗艾民，师立晨，多英全，等．液氨泄漏事故模式比较研究［Ｊ］．中　全科学技术，２００７，３（３）：２１—２４．　［３］王凯全沼　辉．事故理沧与分析技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００４．　［４］刘诗飞，詹予忠．重大危险源辨识及危害后果分析［Ｍ］．北京：化　学工业出版社，２００４．　（收稿日期：２ｏｌＯ—ｏ６一ｏ４）