合成氨-尿素生产建设项目环境风险评价(1).pdf

合成氨-尿素生产建设项目环境风险评价 岳波波 1 马俊杰 1 王伯铎 1 张秦岭 2 王 兵 1 周立波 1 1.西北大学环境科学系, 陕西 西安 710127; 2.西安建筑科技大学, 陕西 西安 710055 摘要 环境风险评价是化工建设项目环境影响评价的重要内容。 以合成氨-尿素生产为例, 按照环境风险评价技术导 则的程序和方法进行化工项目环境风险识别和源项分析, 指出液氨储罐燃烧爆炸、储罐或阀门破裂液氨泄漏、中压氨 罐火灾爆炸及中压氨罐泄漏是合成氨-尿素生产中的重要风险事故, 并利用多烟团模式对液氨储罐燃爆和泄漏两项最 严重风险事故进行风险影响分析和最大风险值计算, 结果表明, 该项目事故风险最大值小于化工行业风险统计值, 并 提出事故风险的防范措施和对策。 关键词 化工行业 事故 环境风险评价 风险值 0 引言 近年来,我国环境影响评价领域一直很重视环境 风险评价 。国家环保总局于 2004 年颁布的“建设项 目环境风险评价技术导则” ,使环境风险评价成为环 境影响评价的重要组成部分。建设项目环境风险评 价就是对建设项目在建设和运行期间发生的可预测 突发性事件或事故 一般不包括人为破坏及自然灾 害 , 引起有毒有害、易燃易爆等物质泄漏或产生新的 有毒有害物质, 所造成的对人身安全与环境的影响和 损害进行评估, 提出防范 、 应急与减缓措施 [ 1] 。 1 环境风险评价概述 1. 1 环境风险与环境风险评价 环境风险是指突发性事故对环境 或健康 的危 害程度, 其定义为事故发生概率 P 与事故造成的环 境 或健康 后果 C 的乘积 ,用风险值 R 表征,即 R[ 危害 单位时间] P[ 事故 单位时间] C[ 危 害 事故] [ 1] 环境风险评价就是针对建设项目的工艺与设备 特点, 估计可能发生的风险事故类型、不同事故的发 生概率及在不同条件下的环境影响范围 ,然后结合拟 建区周围环境中存在的影响目标, 测算环境风险影响 后果 ,以风险值综合表示风险事故概率与事故后果, 并据此提出风险评价结论和风险管理措施的过程 。 1. 2 环境风险评价的程序 根据环境风险评价的概念 ,将环境风险评价划分 成下述4 个阶段 [ 2] 1 源项分析。通过危害识别确定事故类别, 即 火灾 、 爆炸 、 垮坝 、 有毒有害物释放等。对于有毒有害 物质释放 ,应进一步分析释放物质类型 、 释放量、 释放 方式 、 释放时间等行为数据,并估计其发生的频率 。 2 环境后果分析。根据源项分析得出的数据, 运用相应的方法和模型, 预测不同类型风险事故的影 响范围和后果。 3 风险表征或风险评价。结合风险预测结果以 及风险概率 ,计算风险值 。 4 风险管理。结合风险值计算结果, 给出风险 评价结论, 并提出防范、 减缓或降低风险的措施,以及 事故发生时的应急救援方案。 2 合成氨-尿素生产工艺简介 合成氨-尿素生产过程主要有气化、净化 、氨合成 和尿素合成工序 。合成氨-尿素生产工艺流程见图 1。 图1 合成氨 -尿素工艺示意 3 合成氨-尿素生产项目环境风险评价 3. 1 环境风险识别及分析 根据合成氨-尿素生产项目中工艺、设备及原料、 中间产物和产品 ,依据危险性物质的危险性类别和物 质量化分析 ,其主要危险性物质是氨气、甲醇 、 一氧化 碳、 硫化氢 。其危险性和毒性详见表 1。 根据主要危险物质的存量及其毒性分析 ,该评价 以液氨为重点评价对象 ,合成氨-尿素生产装置中的 中压氨罐, 贮存区的液氨罐属于该评价的重点单元。 项目生产属于多工序连续生产过程 ,工艺流程复杂、 工艺操作条件变化大 、 有高温高压操作单元等特点。 由这些工程特点可以判断 ,该项目在实际生产过程中 78 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 存在由于设备故障 、 误操作 、 容器和管道材质缺陷等 因素引起事故的可能性 。根据物质的危险性识别确 定主要事故类型为火灾爆炸和泄露 。 表 1 项目涉及主要物料的危险性和毒性表 物质 名称 闪点 ℃ 爆炸极限 危险分类 LC50 mgm- 3 毒性 分级 氨气- 5014. 5～ 27. 4 第 2. 3 类有毒气体1 390Ⅱ 甲醇114. 5～ 44 . 0 第 3. 2 类中闪点 易燃气体 83 776Ⅳ 一氧化碳 - 5012. 5～ 74. 2 第 2. 1 类易燃气体2 069Ⅲ 硫化氢- 504. 0～ 46 . 0第 2. 1 类易燃气体618Ⅱ 3. 2 源项分析 3. 2. 1 最大可信事故概率 由于化工项目事故发生的不可预见性及污染物 排放的复杂性, 因此在实际评价中, 常通过对国内外 同类装置或建设项目的事故统计资料的分析 ,来确定 事故的发生概率 [ 3] 。根据国内化工行业统计资料 ,合 成氨-尿素工程项目的设备容器一般破裂泄漏、爆炸 的事故概率为110 -5 a[ 4] 。 3. 2. 2 事故源项 根据工艺分析, 合成氨-尿素罐区源强见表 2。 表 2 合成氨-尿素罐区源强 序号事故类型 事故 状态 危险 物质 危险物数量 事故 时间 min 释放 速率 kgs- 1 Ⅰ-1 液氨储罐发 生燃烧爆炸 燃烧、 爆炸 液氨 爆炸量4 000 t, 进大气量 200 t 30111. 1 Ⅰ-2 液氨储罐或 阀门发生破裂 导致液氨泄漏 突爆、 泄漏 液氨 裂口面积 0. 007 85 m2, 泄漏量 98. 2 t 2081. 8 合成氨 -尿素生产装置区源强见表 3。 表 3 合成氨-尿素生产装置区源强 序号事故类型 事故 状态 危险 物质 危险物数量 事故 时间 min 释放 速率 kgs- 1 Ⅱ-1 中压氨罐发 生火灾爆炸 燃烧、 爆炸 液氨 爆炸量 113 . 6 t 、 进大气量 5 . 68 t 303 . 16 Ⅱ-2 中压氨罐 发生泄漏 泄漏液氨 裂口面积 0. 00502 m2、 泄漏量 24 . 12 t 2020 . 1 3. 3 风险事故后果预测及分析 从污染气象学角度来看, 静风条件下是最不利于 污染物扩散的气象条件 。因此该项目环境风险评价 选用静风不利条件, 根据建设项目环境风险评价技 术导则 HJ T 169 -2004 中规定的多烟团预测模式, 对最严重灾害事故 Ⅰ-1 液氨储罐燃爆、Ⅰ-2 液氨储 罐泄漏进行扩散计算 。 Ci x,y ,o , t ,j 2Qi 2π 3 2 σx i , j, tσy i ,j ,tσz i ,j , t exp - [ x -x0 i ,j , t] 2 2σ 2 x i , j ,t exp - y 2 2σ 2 y i ,j , t exp - He 2 2σ 2 z i , j ,t 各个烟团在 t 时刻j 稳定度下对 x ,y , o 点的总 影响浓度为 C x ,y,o ,t , j ∑ N i 1 Ci x,y ,o, t ,j 式中 Ci x ,y,o ,t , j 第 i 烟团 , t 时刻, j 稳定度时对 x ,y ,o 点的影响浓度 ; Xo i ,j , t 第 i 烟团 t 时刻 j 稳定度下的 x 坐标位置 ,m; σx i ,j , t, σy i , j, t, σz i ,j , t 分别为第 i 烟团、j 稳定 度 、t 时刻的 x 、y 、z 方向 的扩散标准差,m ; N 排放源的总烟团数 ; Qi 第 i 烟团的源强 ,mg s; He 排放源的烟气抬升高度 ,m。 经计算得知 , 事故 Ⅰ- 1 液氨储罐燃爆 、 事故 Ⅰ- 2 液氨储罐泄漏, 在静风条件 u 0. 3 m s 、 E- F 稳定度 条件下氨地面最大浓度, 在项目生产区周围超过氨的 LC50 1 390 mg m 3 。 不同稳定度条件下 , 液氨储罐燃 爆和液氨储罐泄漏环境空气影响范围及程度预测结 果见表4、表5。由表 4、表5 可知 ,在 E- F 稳定度下液 氨储罐燃爆对环境空气的影响最大 ,最大落地浓度为 2 164. 9 mg m 3 ,超过 LC50最大影响距离约为400 m ,发 生在事故出现后30 min左右, 计算得知受影响面积为 0. 125 km 2 。 3. 4 风险值表征 按照风险评价要求, 在实际应用中 ,环境风险评 价最关心的是事故情况下 ,有毒化学物质对人体健康 的危害程度, 一般用 LC50浓度来求毒物对环境人群 造成的毒性影响 。在计算事故风险时,不仅要考虑事 79 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 表 4 不同稳定度和距离下Ⅰ-1液氨储罐燃爆 最大影响浓度及时刻 稳定度A-BCDE-F 距离 m 时刻 min 浓度 mg m- 3 时刻 min 浓度 mg m- 3 时刻 min 浓度 mg m- 3 时刻 min 浓度 mg m- 3 20030400. 530942. 7301385. 9302164. 9 40030186. 330477. 230864. 7301440. 3 6003092. 330238. 130468. 830820. 1 8003253. 832136. 531265. 631471. 3 1 0003334. 53586. 134165. 534293. 8 2 000427. 44617. 24831. 74955. 8 3 000512. 7605. 96310. 76518. 9 4 000611. 2742. 7794. 8828. 4 5 000720. 7881. 4952. 5994. 4 表 5 不同稳定度和距离下Ⅰ-2液氨储罐泄漏 最大影响浓度及时刻 稳定度A-BCDE-F 距离 m 时刻 min 浓度 mg m- 3 时刻 min 浓度 mg m- 3 时刻 min 浓度 mg m- 3 时刻 min 浓度 mg m- 3 20020290. 220677. 120986. 2201531. 8 40020132. 320333. 620600. 820994. 9 6002163. 721159. 220309. 420538. 4 8002235. 82387. 622166. 922293. 7 1 0002422. 32653. 225100. 125176. 2 2 000334. 2399. 44017. 14129. 9 3 000441. 4533. 1565. 5589. 7 4 000540. 6671. 4732. 4754. 3 5 000650. 3810. 7891. 3932. 2 故的发生概率, 也应考虑不利天气条件出现的概率及 下风向人口分布 [ 5] 。具体按照下式计算事故风险值 死亡 年 风险值 死亡 年半致死百分率区人口数 50 事故发生概率出现不利天气概率 [ 4] 该项目所在区域 ENE 风向频率最高 , 其值为 0. 13,其次选取次主导风向 E 和对城市影响较大的W 风向 ,频率均为 0. 09。从表4、表5 可以看出在E- F 稳 定度下事故影响最大 ,因而选取 E -F 稳定度条件下进 行分析计算。风险值计算结果见表 6。 由表 6可知 , 合成氨 -尿素工程在事故条件下事 故风险最大值为 0. 52 10 -5 ,事故类型为液氨储罐燃 爆,形成氨蒸云对环境空气的影响 。风险值小于化工 行业风险统计值 8. 33 10 -5 ; 说明风险水平可以 接受 。 表 6 静风条件下液氨储罐燃爆事故风险值 类型 风向 ENEEW 事故发生概率 1 10- 5 静风出现概率0. 3 出现各类风向的概率0. 130. 090 . 09 E -F 稳定度出现频率0. 52 不同风向下发生事故的概率2. 010-71. 410- 71 . 4 10- 7 事故在 LC50区内死亡人数 261117 不同风向下事故风险值 人 a0 . 5210- 50. 1510- 50 . 2410- 5 最终事故风险值 人 a0. 5210- 5 化工行业风险统计值8. 3310- 5 3. 5 风险事故防范措施 事故的防范措施是项目风险评价的重要内容。 为防止事故的发生 ,项目的环境风险评价从管理、安 全设计、 防火、 防毒等方面提出风险事故的防范措施。 1 选用先进的工艺技术和安全连锁报警装置, 建立一套完整可靠的自动控制系统 DCS , 完成合成 氨、 尿素工艺参数显示,调节控制,报警记录和自动打 印功能,监控整个工艺生产过程。 2 在装置关键部位设有监测烟雾及可燃性气 体、 有毒有害气体的检测器 ,在合成界区和原料罐区 设置检测器, 提高系统运行的可靠性 、稳定性和安 全性 。 3 选择良好的密封形式,防止跑 、 冒 、 滴、漏。 4 实现露天一体化布置有利于防火、防爆、防 中毒 。 3. 6 风险事故应急预案 制定风险事故应急预案的目的是为了在发生风 险事故时, 能以最快的速度发挥最大的效能 ,有序的 实施救援, 尽快控制事态的发展,降低事故的危害 ,减 少事故的损失。具体包括 1 制定紧急响应预案 。预案中考虑火灾 、 爆炸、 危险物质泄漏释放等事故风险 。 2 建立突发事故应急组织系统和抢险救援队 伍。在事故现场控制事故蔓延和连锁效应,清除现场 泄漏物并及时向公司总部汇报 。 3 厂区内配备消防设施,防泄漏设施等。 4 加强与当地政府环境风险应急预案的衔接, 进行联合演练。确保一旦发生事故 ,能够及时响应、 各负其责、联合行动 。 80 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 4 结论 环境风险评价是化工建设项目环境影响评价工 作的新内容 ,也是必不可少的评价重点 [ 6] 。本研究通 过对合成氨-尿素工艺流程进行分析, 采用多烟团预 测模式对项目进行了风险预测和评价。结果表明 ,在 静风不利气象条件 、 E-F 稳定度下 , 液氨储罐燃爆对 环 境 空 气 的 影 响 最 大, 最 大 落 地 浓 度 为 2 164. 9 mg m 3 ,超过氨 的 LC50最大影 响距离约为 400 m ,发生在事故出现后30 min左右。计算出合成 氨 -尿素工程的最大风险值为 0. 5210 -5 , 小于化工 行业风险统计值 8. 33 10 -5 , 表明风险水平可以接 受。最后根据预测结果提出了风险事故的防范措施 与应急预案,有助于合成氨-尿素工程的安全运营 。 参考文献 [ 1] 国家环境保护总局. 建设项目环境风险评价技术导则 HJ T 169 -2004. 2004 1-3 [ 2] 国家环保总局监督管理司. 中国环境影响评价培训教材. 北 京 化学工业出版社,2000 341 -345 [ 3] 邵占杰. 乙烯技术改造项目环境风险评价. 化工科技, 2005, 13 3 55 -56 [ 4] 胡二邦. 环境风险评价实用技术和方法. 北京 中国环境科学 出版社, 2000 400 -413 [ 5] 胡二邦, 姚仁太. 环境风险评价浅论. 辐射防护通讯, 2004, 24 1 21 -26 [ 6] 张峥, 李寅年. 石油化工项目环境风险评价实例分析. 环境科 学研究, 1999, 12 2 32 -35 作者通信处 岳波波 710127 陕西省西安市长安区学府大道 1 号 192信箱 西北大学环境科学系 电话 029 88308421 E -mail cool-yhsina . com 2007- 06-27 收稿 产品生命周期评价在钢铁行业中的应用和前景 刘颖昊 1 沙高原 1 黄志甲 2 彭 新 1 1.宝山钢铁股份有限公司, 上海 201900; 2.安徽工业大学, 安徽 马鞍山 243002 摘要 通过对绿色产品的介绍引出产品生命周期评价的基本原理和内涵, 详尽地阐述和分析目前产品生命周期在钢 铁行业中的应用情况, 指出生命周期评价在钢铁行业中的发展方向。 关键词 生命周期评价 钢铁行业 绿色产品 0 引言 人们通常根据材料的技术性能 、 价格或性价比来 选择材料, 但在可持续发展的社会, 材料的环境性能 越来越成为影响人们选择材料的另一关键因素。目 前对材料的要求和评价因素除了包含强度、变形、断 裂、 热特性以及综合性能外 ,还需要考虑未来社会对 材料和工业技术的评价指标如 价格便宜、 容易回收、 对环境影响相对友好、节能、节材等指标 [ 1] 。生命周 期评价 life cycle assessment , LCA 可用于评价产品、 工艺过程或活动整个生命周期内的环境影响 ,而不仅 仅局限于对当前的环境问题进行量化分析 。我国对 生命周期评价的研究也已从探索阶段进入了发展阶 段。作为一种具有系统观的环境管理手段,各行业企 业应当广泛采用并不断对其进行完善和创新 ,为我国 的可持续发展打下坚实的基础 。 钢是各种产品的主要功能材料, 和其它材料一 样,它在生产和使用时以不同的方式对环境产生影 响,评价钢铁产品的整体环境影响需要着眼于钢铁的 全生命周期阶段 ,即利用 LCA。LCA 受到钢铁制造业 欢迎的原因在于 LCA 是能够向社会或消费者提供钢 产品环境信任状的科学工具, 同时也是帮助钢铁业不 断改善产品环境性能的有效工具。 绿色产品是指对环境损害较少的产品或有利于 环境质量改善的产品 ,一般指从设计 、 制造、 销售到回 收处置的全过程中 ,对环境无害或危害较少 ,符合特 定的环保要求, 有利于资源再生的产品。绿色产品除 了具备传统产品的一般表现外 ,最重要的是产品中所 体现出的绿色理念 是绿色技术 、绿色设计 、绿色生 81 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 plantwas done, which will give references for sludge processing and the reasonable comprehensive utilization. Keywords sewage treatment, sludge, resource utilization and compost EXPERIMENTSTUDYONCOMPREHENSIVEUTILIZATIONOFFLYASHAND DESULPHOGYPSUM IN THERMAL POWER PLANTS Wang Fangqun Yuan Yongtao DuYungui et al 64 Abstract The solidifying reaction being cured in the air between fly ash and desulphogypsum, two major solid wastes in coal-fired power plants, have been investigated. The results indicate that optimum reaction mass ratio of fly ash and desulphogypsum is 3∶ 2. Small quantities of exciting agents contribute to increase strength of cementitious materials.Sodium sulfate of 1 is optimum as sulfate excitant, lime of 1 is suitable as alkaline additive, hydrochloric acid of 1increases effectively strength of material. Besides, carbon content and grainsize of fly ash have a remarkable influence on the strength. This material hasgood bonding characteristic taking flyash and desulphogypsum as raw materials and industrial residues as the additives, and can be widely applied to field such as landfill and paving way . Keywords desulphogypsum, fly ash, solidification material, curing -in -air and excitant STUDY ON USING CARBIDE SLAG AS ABSORBENT INDENSE FLOW ABSORBER FLUE GAS DESULPHURIZATION SYSTEMJia Hanzhong Song Cunyi Du Li et al 68 Abstract The article has discussed the principle and characteristic of dense flow absorber desulphurization technology , has analysed the physicochemical characteristics of carbide slag, has studied an impact of water ratio on carbide slag desulphurization function. Hydrated carbide slag and lime had being mixed, under the mixture ratio of 1∶ 1. 4, the product has the best desulphurization perance, the mixture can also apply to flow absorber flue gas desulphurization technology , at the same time, the equipment of which has certain improvement. Keywords desulphurization, carbide slag and dense flow absorber technology THE INFLUENCE OF SAMPLE SOLUTION S pH ON DETERMINATION OF AMMONIA NITROGEN THROUGH NESSLER S REAGENT PHOTOMETRY Pan Benfeng Han Runping Lu Xuesheng et al 71 Abstract The sample solution s pH affects greatly the absorbance and determination result, when determining ammonia nitrogen by Nessler s reagent photometry . In a certain condition, the absorbance increases with the pH, but when the pH exceeds 12. 59, the absorbance tends to stability. Therefore, it is necessary to adjust the pH of sample s solution and let pH be over 12. 59. So the results of determination are accurate. Keywords ammonia nitrogen, Nessler s reagent, pH and absorbance DETERMINATION OF MANGANESE IN WATER FROM THE FUYANG RIVER Zhou Jihong Lian Yanjun ZhaoJunguang 74 Abstract Spectrophotometry, which colored by mixing CAS, PHEN, CTMAB and manganese, was adopted to determine manganese in water from the Fuyang River.The detected limit of this was 0. 002 mg L, the mark -on recovery ranged from 85. 0 to 96. 0 and relative standard deviation was 1. 7, in addition, some advices of instrument and monitoring were posed in this paper. Keywords spectrophotometry , water analysis and manganese AN ENVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT MODEL BASED ON MATERIAL AND ENERGY FLOWSWang Jingfang Wang Lu 75 Abstract On the basis of analyzing LCA, combining the management thought of material and energy flows, an environmental impact assessment model was introduced. And relative indices in the modelwere explained subsequently . The indices are used as a basis for determining an integrated index for overall environmental assessment of products and cleaner production technologies.Which can be employed to uate environmental nuisance of implemented, modernized and modified products plans and technological processes easily and objectively . Keywords material flows, energy flows, environmental impact assessment and environmental impact index ENVIRONMENTAL RISKASSESSMENTON SYNTHETICAMMONIA-UREAPRODUCING PROJECTYue Bobo Ma Junjie Wang Boduo et al 78 Abstract The environmental risk assessment is an important content of environmental impact assessment for chemical industry project. Taking synthetic ammonia -urea production as an example, this paper identifies environmental risk and analyses source items according to procedures and s of technical guidelines for environmental risk assessment on projects, and points out that liquid ammonia tank exploding, tank leaking or valve rupture, medium pressure ammonia tank exploding and leaking are critical risk accidents, meanwhile, more puff model is applied to analyse risk influences and calculate the environmental risk value on the most critical risk accidents of liquid ammonia tank exploding and leaking . The results show that environmental risk value is far more below the statistics according to the references, at last it is proposed that precautionmeasures and emergency program for accidents. Keywords chemical industry, accident, environmental risk assessment and risk value THE APPLICATION AND THE FUTURE OF THE LIFE CYCLE ASSESSMENT IN THE STEEL INDUSTRYLiu Yinghao Sha Gaoyuan Huang Zhijia et al 81 Abstract After introducing the eco -product, the paper brings in the life cycle assessment s keystone and connotation. The application of 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 1,Feb. , 2008