（应用化学专业论文）煤化工行业环境风险评价与控制研究.pdf

河北大学 学位论文独创性声明 f i i i ii ii i ii iii ii i i i i l 17 9 8 4 4 2 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河北大学或其他教 育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 作者签名： 新石叼訇 学位论文使用授权声明 本人完全了解河北大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存 论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年月日解密后适用本授权声明。 2 、不保密乓l ( 请在以上相应方格内打“) 保护知识产权声明 本人为申请河北大学学位所提交的题目为( 粹工行业刁予嘲专龟闰研列 的学位论文，是我个人在导师q 晦七芗历酯导并与导师合作下取得的研究成果， 研究工作及取得的研究成果是在河北大学所提供的研究经费及导师的研究经费 资助下完成的本人完全了解并严格遵守中华人民共和国为保护知识产权所制定 的各项法律、行政法规以及河北大学的相关规定。 本人声明如下：本论文的成果归河北大学所有，未经征得指导教师和河北大 学的书面同意和授权，本人保证不以任何形式公开和传播科研成果和科研工作内 容。如果违反本声明，本人愿意承担相应法律责任。 声明人：! e 堑望日期：三必竺月匕日 作者签名 前1q 岛 导师签名： 日期：竺：2 年竺月上日 一ry 日期：二盟年堡月旦日 摘要 摘要 环境风险评价是一类新兴的、综合性的研究领域，具有很强的交叉性。由于环境事 故具有突发性、不确定性和多样性的特点，环境风险评价的研究和应用具有重要的现实 意义，需要进一步的深入和完善。 煤化工行业存在着大量有毒、有害、易燃、易爆的物质，具有潜在的风险因子，容 易引发泄露、火灾、爆炸等环境风险事故，从而造成人员中毒、环境污染和生态破坏。 本论文在建设项目环境风险评价技术导则的基础上，结合煤化工项目的特点， 参考相关资料，构建了环境风险评价指标体系，通过环境风险评价方法的比较分析，选 用了较为成熟的环境风险分析、预测的方法和模型。在环境风险评价相关基本概念及其 区别、风险表征、风险标准值、风险评价方法、风险防范措施等方面作了较为深入的阐 述与说明。 本论文在基础理论、方法和模型的支撑下，结合焦化行业的环境影响评价，开展了 煤化工行业环境风险评价的实例分析。总之，论文构建的风险评价指标体系，对煤化工 项目环境风险评价的研究和实践具有重要的参考价值和指导作用。 关键词煤化工行业环境风险评价指标体系风险防范措施 a b s t r a c t a b s t r a c t e n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n ti san e wd e v e l o p i n ga n dc o m p r e h e n s i v er e s e a r c hf i e l d i t h a sh i g ho v e r l a p p i n gc h a r a c t e r i s t i c d u et ot h ee m e r g e n c y ，u n c e r t a i n t ya n dd i v e r s i t y ，t h e r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fe n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n th a v ei m p o r t a n tr e a l i s t i cm e a n i n g a n dr e q u i r e dt ob ed e e p l ys t u d i e da n dp e r f e c t e d t h e r ea r eh u g ea m o u n to ft o x i c ，h a z a r d o u s ，f l a m m a b l ea n de x p l o s i v ed a n g e r o u s m a t e r i a l si nc o a lc h e m i c a li n d u s t r i e s ，w h i c hc a t ll e a dt op o t e n t i a ld a n g e r sa n de n v i r o n m e n t p o l l u t i o na c c i d e n t ss u c ha sl e a k s ，f i r e sa n de x p l o s i o n s t h i sp a p e re s t a b l i s h e daf r a m e w o r ko fe n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n to nc o a lc h e m i c a l i n d u s t r i e s t h a tc o m b i n e st h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h ec o a lc h e m i c a li n d u s t r i e sw i t hr e l a t e d m a t e r i a l sb a s e do n t e c h n i c a lg u i d e l i n e sf o re n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n to np r o j e c t s i n m ys t u d y , t h r o u g hc o m p a r i n ga n da n a l y z i n gd i f f e r e n te n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n tm e t h o d s ， r e l a t i v e l ym o r em a t u r em e t h o d sa n dm o d e l so fa n a l y z i n ga n df o r e c a s t i n ge n v i r o n m e n t a lr i s k s w e r es e l e c t e d m a n ya s p e c t si n c l u d i n gb a s i cc o n c e p t sa n dt h e i rd i f f e r e n c e sr e l a t e dt o e n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n ti n d i c a t i o n ，c r i t e r i a ，m e t h o d sa n dp r e c a u t i o n a r ym e a s u r e sa r e e x p l o r e da n di l l u s t r a t e dt h o r o u g h l y w i t ht h e s u p p o r to fb a s i ct h e o r i e s ，m e t h o d sa n dm o d e s ，a n dc o m b i n e dw i t h t h e e n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n ti nc o k i n gi n d u s t r y , a ni n s t a n c ea n a l y s i so ne n v i r o n m e n t a l r i s ka s s e s s m e n tw a se m p l o y e da n dd e v e l o p e di nc o a lc h e m i c a li n d u s t r i e s i nc o n c l u s i o n ，t h e i n d e xs y s t e mo fe n v i r o n m e n t a lr i s ke s t a b l i s h e di nt h i sp a p e rc o u l dp r o v i d et h er e s e a r c ha n d p r a c t i c e o fc o a lc h e m i c a lp r o j e c t sr i s ka s s e s s m e n tw i t hc o n s u l t a t i o na n dd i r e c t i o nf o r r e f e r e n t i a lv a l u e k e yw o r d s c o a lc h e m i c a li n d u s t r ye n v i r o n m e n tr i s ka s s e s s m e n ti n d e xs y s t e m r i s kp r e v e n t i o nm e a s u r e s u 目录 目录 第1 章绪论1 1 1 研究背景1 1 1 1 环境风险评价的相关概念1 1 1 2 环境风险评价是环境影响评价的重要组成部分2 1 1 3 环境风险评价发展现状3 1 2 研究意义4 1 3 研究的技术路线4 第2 章煤化工行业环境风险评价指标体系及评价方法6 2 1煤化工行业的典型工艺及其风险节点6 2 1 1 焦化项目典型工艺及其风险节点6 2 1 2 煤焦油项目典型工艺及其风险节点9 2 1 3 粗苯精制项目典型工艺及其风险节点1 2 2 2 指标体系15 2 2 1 指标的选取原则1 5 2 2 2 煤化工行业环境风险评价指标体系框架1 6 2 3 环境风险评价方法1 9 2 3 1预先危险性分析方法2 0 2 3 2 故障树分析方法2 0 2 3 3 事件树分析方法2 0 2 3 4 本次评价采用的方法2 0 2 4 环境风险评价标准2 5 2 4 1环境风险评价标准表征量2 5 2 4 2 风险最大可接受水平2 5 第3 章煤化工行业环境风险评价案例分析。2 7 3 1 项目概况”2 7 3 1 1项目简介2 7 目录 3 1 2 厂址周围环境3 0 3 2 评价等级及评价范围的确定3 0 3 2 1 风险评价等级3 0 3 2 2 风险评价的范围3 l 3 3 源项分析- 3 2 3 3 1 事故统计资料3 2 3 3 2 重大危险源识别3 3 3 3 3 项目最大可信事故确定3 3 3 4 环境风险评价3 3 3 4 1 大气环境风险评价3 3 3 4 2 人体健康影响3 6 3 4 3 财产损失4 l 3 4 4 水环境风险影响分析4 2 3 4 5 环境风险最大可接受水平4 4 3 5 风险控制4 4 3 5 1 风险防范措施”4 4 3 5 2 风险应急预案4 6 ，j 、结”4 8 第4 章结论与研究展望”5 0 4 1 结论”5 0 4 2 展望“5 0 参考文献”5 2 硕士期间发表论文5 4 致谢5 5 第1 章引言 第1 章绪论 1 1 研究背景 二十世纪八十年代发生了印度博帕尔市农药厂异氰酸酯毒气泄漏以及前苏联切尔 诺贝利核电站4 号反应堆爆炸等恶性污染事故，2 0 0 4 年我国吉化双苯厂发生了苯胺二车 间硝基苯精制单元硝基苯精制塔t 1 0 2 爆炸事故【l 】。发生此类事故的风险概率虽然很小， 但一旦发生，就会对环境造成巨大的影响。 我国为从源头上控制环境风险，防止重大的环境污染事件对人民群众生命财产安全 造成危害和损失，2 0 0 5 年底中华人民共和国环境保护部( 原国家环境保护总局) 发布了 关于防范环境风险加强环境影响评价管理的通知( 环发 2 0 0 5 1 5 2 号) ，通知要求： “新建化工石化类建设项目及其他存在有毒有害物质的建设项目，必须进行环境风险评 价。 环境风险评价已成为化工石化类建设项目及其他存在有毒有害物质的建设项目环 境影响评价中不可缺少的组成部分【2 1 。 1 1 1 环境风险评价的相关概念 环境影响评价是针对规划和建设项目实施后可能对环境造成重大影响的事件，在充 分的研究调查基础上，进行识别、预测和评价该行动给环境可能带来的负面影响及正面 影响，按照社会经济与环境保护和谐发展的原则进行决策，并提前制定出减轻负面影响 的对策和措施【3 1 。 环境风险是由自发的自然原因和人类活动引起的、通过环境介质传播能对人类社会 及自然环境产生破坏、损害直至毁灭性作用等不幸事件发生的概率及其后果郾】。 建设项目环境风险评价是对建设项目建设和运行期间发生的可预测突发性事件或 事故( 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，或突发事件 产生的新的有毒有害物质，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【6 】。 环境风险评价是预测风险事故的发生概率及在不同概率下事件后果的严重性以及 相应采取的防范措施【7 1 。环境风险除了可能性和不确定性的基本要素外，其主要性质如 下： ( 1 ) 各种风险是具有多米诺骨牌效应的，如火灾常伴随着爆炸的发生。 i 河北大学t 学硕士学位论文 ( 2 ) 有的风险并不是在发生的初期就会很容易显现出来的，有些严重的后果经过许多 年甚至几十年之后才能被识别出来。 ( 3 ) 风险很难被精确地计算出来，只是一种估计。 ( 4 ) 风险可接受水平因人们所处的位置和环境的不同而不一样。 1 1 2 环境风险评价是环境影晌评价的重要组成部分 自1 9 6 9 年以来，环境影响评价已在数百个国家和地区成为了一种制度，成为许多 国家基本的环保法规。目前作为我国的基本环境管理制度环境影响评价制度在我国的环 境保护事业中起着举足轻重的作用【引。 环境风险评价需要进行大量的类比调查、筛选分析、污染源参数选取及其后果预测， 需要进行多种模拟和假设。环境风险后果具有不确定性，它只是一种风险事故发生的可 能性以及造成的后果范围和程度可能性的判断【9 】。 目前的环境影响评价是环境质量现状与工程对环境可能造成的污染预测结果综合 后的技术性文件，然后判断其对环境造成的影响是否在环境容量之内。环境风险评价是 对建设项目中最大可信事故在各种生产过程与环境条件变化情况下的发生概率和后果 【1 0 1 。相比较而言环境风险只是局限于特征因子，而环境影响评价更加宏观的评价工程对 环境的影响。环境风险评价是环境影响评价的一部分。 我国绝大部分建设项目都需要进行的环境影响评价，它已经成为新建项目必须有的 环境保护手续。由于涉及的行业，生产规模和工艺，及其周边环境各不相同，因此不同 的建设项目对环境的影响也差别很大。拿焦化项目来说，如果厂址选取不当就会给当地 的环境带来巨大的风险。相比较而言房地产项目的环境风险的影响就较小，在当前的金 融危机之下有些地方政府甚至取消了房地产项目的环境影响评价手续。从环境影响评价 工作涉及到的行业中，化工、制药、火电、冶金机电等都存在着一定的易燃、易爆和腐 蚀性【l l 】。 任何一个建设项目，不论规模大小，都会对社会、经济、生活环境产生不同程度的 影响，有些影响是长期有利，有些短期有利而长期对环境是有害的，或利弊并秽1 2 】。 环境风险评价侧重的是对环境最不利影响，即长期的积累性破坏和短时的突发的事故污 染【1 3 】。因此，环境风险评价是坏境影响评价的延伸和不可分割的组成部分，是环境影响 评价制度中不可缺少的一部分。 2 第l 章引言 1 1 3 环境风险评价发展现状 2 0 世纪3 0 年代到6 0 年代，环境问题随着国际经济的发展日益突出。有毒有害物质 不经处理进入环境，对人体健康和生态环境造成了严重的危害。该时期风险评价尚处于 起步阶段，主要处在定性研究为主的阶段。美国原子能委员会在2 0 世纪5 0 年代后期关 于“大型核电站中重大事故的理论可能性和后果”的研究报告，是最早的环境风险评价 报告书【1 钆17 1 。 环境风险评价的研究在2 0 世纪7 0 年代到8 0 年代迎来它的高峰期，评价体系基本 形成【l8 1 。在此期间，恶性的污染事故频发，其中后果最为严重的当属被称之为世界环境 污染的“十大事件”中的印度博帕尔市农药厂异氰酸酯毒气泄漏和前苏联切尔诺贝利核 电站4 号反应堆爆炸恶性污染事故。1 9 7 5 年美国核管会完成了核电厂概率风险评价指 南( w a s h - 一1 4 0 0 ) 。1 9 7 6 年美国国家环境保护总署颁布的“致癌物风险评价准则 中 首次提出风险评价的概1 9 2 1 1 。 1 9 8 3 年，美国国家科学院编写的联邦政府风险评价管理对环境风险评价和风险 管理作了描述，并提出了风险评价四段法，“危害鉴定、暴露评估、剂量一反应评估、 风险评定的健康【2 2 】 01 9 8 5 年，世界银行的环境和科学部发布了关于控制影响厂外人 员和环境的重大危害事故的导则和指南【2 4 2 5 1 。在2 0 世纪8 0 年代，美国的一些州已将环 境风险评价作为环境影响评价的一个重要的组成部分【矧。 我国直到2 0 世纪8 0 年代才逐步开始对环境风险重视并展开研究工作。1 9 8 9 年5 月，国家环保部召开“环境紧急事故应急措施研讨会”，标志着风险评价工作的开始 2 7 】。 2 0 世纪9 0 年代以后，环境风险得到了不断的发展和完善，生态风险评价逐渐成为 新的研究热点，风险评价技术也得到了进一步完善。这一时期美国对8 0 年代出台的一 系列评价技术指南进行了修订和补充，同时出台了一些新的指南和手册【2 8 1 。 1 9 9 0 年我国颁发环管字第0 5 7 号关于对重大环境污染事故隐患进行风险评价的通 知，要求对重大环境污染事故隐患进行环境风险评价。1 9 9 7 年，国家环保部、农业部、 化工部联合发布的关于进一步加强对农药生产单位废水排放监督管理的通知规定： 新建、扩建、改建生产农药的建设项目必须针对生产过程中可能产生的水污染物的项目 应做环境影响评价，对于其特征污染物应进行风险评价。因此在2 0 世纪9 0 年代，我国 的重大项目的环境影响报告书普遍丌展了环境风险评价尤其是世界银行和亚洲开发银 河北大学工学硕士学位论文 行贷款项目的环境影响报告书中必须包含有环境风险评价的章节2 9 1 。 2 0 0 3 年9 月1 日起我国开始实施中华人民共和国环境影响评价法，2 0 0 4 年1 2 月1 1 日颁布执行建设项目环境风险评价技术导则。从此，我国有了正式的环境风险 评价技术规范文件。 1 2 研究意义 环境风险评价具有综合性、交叉性和不确定性。环境风险评价在世界范围内兴起并 成为独立的研究领域不过半个多世纪。其研究的广度、深度和准度有赖于环境科学、环 境毒理学、生态毒理学、病理学、污染生态学、化学、管理学、环境工程学、数学、计 算机科学、环境监测等相关基础学科和技术的发展和综合应用。本文主要从环境科学、 环境工程和化学等方面进行研究。 煤化工行业环境风险评价与控制的必要性。进入二十一世纪能源危机的爆发使得煤 化工行业得到了迅猛发展的同时也存在着大量的环境风险，煤化工行业环境风险评价与 控制研究已经引起社会的日益重视。同时煤化工行业原辅材料以及产品中有毒、有害、 易燃、易爆物质的大量存在，火灾、爆炸、泄露、有毒物质扩散、废水的非正常排放等 都可能会造成环境污染事故，所以其环境风险评价与控制是该行业健康发展的一项重要 内容。 本文针对煤化工行业的生产特点、原辅材料利用及其产品情况，确定煤化工行业环 境风险因素、环境风险影响，并提出有针对性的防范措施，从而最大限度减少煤化工行 业环境风险事故及其影响。只有和谐健康的发展煤化工行业才能为解决我国能源危机作 出其应有的贡献。 1 3 研究的技术路线 首先，查阅资料，分析国内外环境风险评价的研究方法及发展趋势。 其次，建立煤化工行业环境风险的指标体系框图，结合煤化工企业的重大危险源、 最大可信事故及事故源项，选取其适用的风险评价方法。并结合实际提出风险控制措施， 最终减少对于环境风险的影响。 最后，通过实例分析来验证煤化工行业的指标体系和采用多种分析方法的合理性。 同时将风险防范措施纳入到三同时验收中，可保证风险防范措施落实到实处。 技术路线图，见图1 1 。 4 图1 - 1 技术路线图 5 河北大学： 学硕七学位论文 第2 章煤化工行业环境风险评价指标体系及评价方法 2 1煤化工行业的典型工艺及其风险节点 煤化工行业主要由炼焦、气化合成气、直接液化油三部分组成。 煤化工行业产业链简图见下图2 - 1 。 图2 - 1煤化工行业产业链简图 2 1 1焦化项目典型工艺及其风险节点 1 ) 典型工艺 焦化项目较为典型的工艺为捣固焦工艺，该工艺主要包括五个工段，备煤、炼焦、 筛焦、煤气净化、油库工段，其中炼焦工段和煤气净化工段是两个核心工段。 炼焦工段是以炼焦洗精煤为原料，在焦炉炭化室中经过密闭高温干馏，使之分解炭 化生成焦炭和荒煤气的过程。其中，焦炭推出后进行熄焦，通过筛焦工段进行产品的分 选。荒煤气则通过气体净化工段，回收可再利用的化工产品。炼焦主要包括装煤、干馏、 6 第2 章 煤化t 行业环境风险评价指标体系及评价方法 出焦、熄焦和筛焦等工序。 煤气净化工艺主要包括冷凝鼓风工段、脱硫工段、硫铵工段、粗苯蒸馏工段。 煤气净化系统工艺流程图见图2 2 。 净煤气 图2 2煤气净化系统工艺流程图 7 河北大学工学硕士学位论文 2 ) 风险节点 焦化项目从原材料到产品均具有有毒、易燃、易爆等危险因素，焦化行业的风险主 要存在于，生产设施及贮运系统和原辅材料之中。 ( 1 ) 生产系统风险特征 焦化项目在生产过程中存在着泄露、火灾、爆炸等风险。焦化项目中的煤气鼓风机、 循环氨水泵、洗苯塔、脱苯塔及蒸氨塔等设备易发生风险事故。 煤气鼓风机和循环氨水泵的潜在危险因素是荒煤气的泄露及火灾事故，导致前者发 生故障的原因是，炭化室内荒煤气无法抽出，炉内压力升高，煤气四溢。而导致后者发 生故障的原因是无法及时冷却高温荒煤气，引起集气管高温表形涨裂。洗苯塔和脱苯塔 的潜在的危险因素是粗苯的泄露，蒸氨塔潜在的危险因素是氨泄漏，泄漏的主要原因是 生产设备的损坏、管道破裂，误操作等。泄露遇明火会引发火灾、爆炸等事故，造成环 境污染，财产损失及人员伤亡等严重后果。 ( 2 ) 贮存风险分析 焦化项目投产后，厂区内会贮存一定量的原料及产品，罐区存在火灾、爆炸和泄露 的风险。储罐区储存的粗苯、焦炉煤气、焦油易发生泄漏、火灾、爆炸等风险事故，其 主要原因是中间槽区和产品罐区中的储罐温度超过物质闪点或者物质挥发极限，当遇明 火会引发火灾或爆炸；储罐破裂，泵、阀门、管道破损、液位设备失灵造成的泄漏遇明 火发生火灾；原辅材料使用过程中有毒物质挥发引起人员中毒等。这些事故一旦发生会 造成严重的环境污染，财产损失以及人员伤亡等风险事故。 ( 3 ) 外运风险 焦化项目投产后，产品将外运，外运过程中同样存在着泄露、火灾和爆炸等风险因 素。焦化项目的运输方式主要有公路运输和管道运输两种。 公路运输过程中容易发生油罐的破损和撞翻车等事故，造成产品泄露，导致人员中 毒，当遇明火发生火灾爆炸，对环境造成污染，财产受到损失以及人员的伤亡等的风险 事故的发生。 管道运输潜在的风险事故是由于管道或者阀门的破损发生泄漏造成人员中毒事故。 ( 4 ) 物质风险 根据建设项目环境风险评价技术导则( h j 厂r 1 6 9 2 0 0 4 ) 附录a 表1 ，焦化项目主要 原料、产品的物化性质及安全性质判别物质危险性见表2 1 。 r 第2 章煤化工行业环境风险评价指标体系及评价方法 表2 1物质危险性一览表 2 1 2 煤焦油项目典型工艺及其风险节点 1 ) 煤焦油典型生产工艺 生产工艺主要包括焦油脱水脱渣、焦油蒸馏、馏分洗涤、酚盐分解、粗酚精制、萘 蒸馏和改质沥青等工序。脱水脱渣一般采用离心法；焦油蒸馏常采用常压蒸馏切三混工 艺；馏分洗涤一般采用连续洗涤工艺；酚盐分解采用硫酸法；精酚采用连续脱水、间歇 的减压蒸馏工艺；工业萘采用双炉双塔连续精馏工艺；改质沥青采用连续管式炉加热法。 总体生产工艺流程图见图2 3 。 9 河北大学工学硕士学位论文 原料焦油 图2 _煤焦油加工总体生产工艺流程图 l o 第2 章煤化下行业环境风险评价指标体系及评价方法 2 ) 风险节点 ( 1 ) 生产设施及贮运系统 在焦油加工过程中，从原料到产品均存在有毒、易燃、易爆等危险因素，因此在生 产过程中存在着火灾、爆炸和泄露等风险。其风险类型和原因分析见表2 2 。 表2 2生产装置风险类型及原因分析 ( 2 ) 贮存风险分析 工程投入运行后将有一定量的原料及产品贮存，罐区存在火灾、爆炸和泄露的风险， 储罐区存在的主要风险及原因分析见表2 3 。 表2 3储罐区风险类型及原因分析 ( 3 ) 外运风险 工程投产后产品将外运，其外运过程中亦存在火灾、爆炸和泄露的风险，其风险特 河北大学工学硕士学位论文 征与焦化项目类似所以该部分不再阐述。 ( 4 ) 物质风险 焦油项目中原料、产品和中间产品中涉及的有毒物质常为氢氧化钠( 经口) 、硫酸 ( 吸入) 、焦炉煤气、各种油品、酚、萘。其中，易燃液体为轻油；可燃液体为其它各 种油品；可燃固体为沥青、工业萘；爆炸性物质为煤焦油、硫酸、焦炉煤气、酚、萘、 各种油品等。 2 1 3 粗苯精制项目典型工艺及其风险节点 1 ) 典型工艺 粗苯精制项目典型工艺采用k r u p pk o p p e r s 低温加氢m o r p h y l a n e 萃取蒸馏法。该工 艺由提纯制氢、加氢转化、预蒸馏、萃取蒸馏四部分组成。反应机理如下： 加氢机理，通过催化加氢，将粗苯中所含烯烃、硫化物及氮化物等杂质转化成相 应的饱和烃及h 2 s 、n h 3 等气体，从而将不饱和烃去除。 脱硫机理，对稳定塔废气采用活性炭脱硫处理。活性炭脱硫主要是利用活性炭的 催化和吸附作用，煤气中的h 2 s 在活性炭的催化作用下，与煤气中少量的0 2 发生氧化 反应，反应生成的单质s 吸附于活性炭表面。当活性炭脱硫剂吸附达到饱和时，脱硫效 率明显下降，一般在4 5 0 5 0 0 左右采用过热蒸汽对活性炭脱硫剂进行再生。 工艺流程图见图2 4 。 图2 4 工艺流程图 1 3 蛩落瓣薅耱茹鳓謦麓”，p辩每耱警缘。缸，|怒澎耱_；钠畿蔹篮。耀装蒜亨爨譬籀绨。q，缮辫壤 蒴辫臻幕奄，错髭缀臻瓣“1_参分凇漆“lj，爹饿演菇，疆露镌演13罄笨搭蔫落14节麓貉鼯篡辫藩 河北大学t 学硕十学位论文 2 ) 风险节点 ( 1 ) 生产设施风险 粗苯加氢精制生产工艺属典型的有机化工加工工艺，工艺流程长，监控点多，整个 生产过程连续、操作要求严格，这些均加大了事故发生的潜在危险性。只要出现违规操 作，或者管道、阀门、设备等检修不及时，出现故障未及时处理等，都可能造成易燃、 易爆、有毒物料的泄露，甚至发生化学爆炸。 ( 2 ) 贮运系统 工程投产后产品将通过外运对外销售，其外运过程中亦存在火灾、爆炸和泄漏的风 险。生产过程中可能发生的风险因素分析见表2 3 。 表2 - 3主要风险因素分析 ( 3 ) 物质风险 粗苯精制项目生产过程中，原料、产品均为有毒、有害物质，如苯、甲苯、二甲苯、 焦炉煤气、甲醇弛放气等。这些物质在生产过程中均以气体或液体状态存在，一旦因设 备故障或违章操作引起泄漏，就会造成人员中毒和环境污染。另外，生产过程中产生的 污染物得不到及时处理，也会造成事故性放散，如加氢油在稳定塔中蒸馏，从塔顶蒸馏 出的加氢油中的轻碳氢化合物和n h 3 、h 2 s 等气体。 粗苯精制项目在生产过程中使用的原料、燃料及贮存、输送、生产的产品均为可燃、 易燃、易爆物质，且爆炸极限较宽，在遇静电、明火、雷击的诱发下，很可能发生火灾。 若防火、防爆措施不当，很小的隐患可能导致严重的后果。此类项目的主要产品、原料、 燃料的燃烧性质与火灾危险性类别见表2 - 4 。 1 4 第2 章煤化工行业环境风险评价指标体系及评价方法 表2 - 4主要原料、产品的燃烧性质与火灾危险性 2 2 指标体系 2 2 1 指标的选取原则 环境风险评价指标体系是由相互联系、相互区别、相互补充的指标，按一定隶属关 系和层次组成的，本文主要围绕煤化工项目的生产设施和生产过程中所涉及的原辅材料 及产品为中心进行研究。同时遵循科学性、系统性、可操作性和相对独立性原则进行构 建【3 0 】；定量与定性指标相结合；在有效性前提下，简化评价指标：对与评价有较大关系 的指标，目前虽无法获得数据，仍然给出了建议指标，以保证指标体系的系统性；不能 精确量化的指标，也由专家做出了定性描述和判断，以提高其可信度【3 1 1 。 ( 1 ) 科学性原则 评价指标体系应能够反映出煤化工行业的主要特征，具有合理的组织结构，科学的 研究方法。 ( 2 ) 系统性原则 煤化工行业的是种类繁多，环境风险的评价指标体系必须能够系统全面地反映该行 业环境风险的各个方面，具有定位高、涵盖广、系统性强等特点。所以，煤化工行业环 境风险评价指标应采用系统的方法来设计。 ( 3 ) 可操作性原则 评价指标体系应充分考虑到数据的可获得性和指标量化的难易程度，定性与定量相 1 5 河北大学t 学硕十学位论文 结合。它要既能全面反映煤化工行业的各种内涵，又尽可能地利用现有的统计资料和相 关的规范标准。煤化工行业环境风险评价指标设定的最终目标是降低煤化工行业环境风 险发生的概率。因此，每项指标都应是客观、简洁及具有可比性的。 ( 4 ) 相对独立性原则 煤化工行业环境风险存在着许多的不确定性因素，不同指标之间既存在联系，又具 有差异性，所以构建指标体系时应充分考虑煤化工行业环境风险的不确定性，综合地考 虑煤化工行业现状和发展趋势，便于进行预测与控制。 2 2 2 煤化工行业环境风险评价指标体系框架 1 、指标的确定 从众多的化工行业环境风险的指标中筛选出具有典型性、权威性、代表性的环境风 险指标进行分析。指标初选见表2 - 5 。 表2 - 5指标的初选 指标名称 泄漏事故概率 火灾事故概率 爆炸事故概率 对大气环境短时污染物的排放量 大气环境受到污染的范嗣 进入水环境有毒物质的浓度 进入水环境有毒物质的迁移转化速率 危险废物进入土壤的降解速率 危险废物贮运发生事故造成的人员伤亡数量 危险废物贮运发生事故影响到的范围 危险废物贮运发生事故的持续时间 中毒涉及到得人口数量 中毒涉及剑的范围 中毒事故的持续时间 财产的损失度 财产的损失范围 指标之间会出现反映信息重复或不符合煤化工行业的现象。根据指标特点与指标间 的简单相关性，将初选指标适当地进行优化及补充。具体方法包括：精简内涵明显重 复的指标；精简明显与煤化工行业无关的指标。 精简内涵有明显重复的指标； 危险废物贮运过程中发生事故造成的人员伤亡、影响到的范围以及事故的持续时间 和中毒涉及到的人口数量、涉及到的范围和持续时间都是对人体健康影响的指标，且主 1 6 背一。2 3 4 5 6 7 8 9 m n 坦b m ：2 m 第2 章煤化工行业环境风险评价指标体系及评价方法 要都是中毒事件造成的对人体的影响，因此可以简化为中毒涉及到得人口数量、中毒涉 及到的范围以及中毒事故的持续时间。 精简明显与煤化工行业无关的指标 由于煤化工行业对于水资源都采用循环利用方式，一旦发生突发的事故对水环境可 能造成风险主要是消防废水，且煤化工行业都设有消防废水收集池，待事故处理完毕后 分批次送至污水处理站处理，很少造成水环境污染。同时由于煤化工行业主要是对大气 环境造成较大的风险，相比较大气环境风险进入水环境有毒物质的迁移转化速率不是煤 化工行业环境风险的关键性指标。 经过两步筛选后确定的指标见表2 6 。 表2 - 6指标优选 指标名称 泄漏事故概率 火灾事故概率 爆炸事故概率 对大气环境短时污染物的排放量 大气环境受到污染的范围 进入水环境有毒物质的浓度 中毒涉及剑得人口数量 中毒涉及到的范围 中毒事故的持续时间 财产的损失度 财产的损失范围 对经过筛选后的指标进行专家咨询，参考专家提出的意见，进行指标体系的最后完 善，并结合煤化工行业自身特点进行了相应的调整。 风险概率：在煤化工行业中火灾和爆炸常常是相伴而生的，且火灾事故的概率与爆 炸事故的概率通常是相同的，因此可以将这两个指标合并成火灾爆炸事故概率。 土壤环境：煤化工行业中所使用的土地均为建筑用地，即使发生事故也不会对耕地 造成破坏，因此这一项可以不必考虑。 综上所述最终筛选出了煤化工行业环境风险指标体系框图，见下图2 5 。 1 7 口丐一 ) 帮一。2 3 4 5 6 7 8 9 m n j一 河北大学_ t 学硕士学位论文 槿 7 1 2 项 操 鬣 翳 檬 系 图2 5 煤化工行业环境风险指标系框图 2 、指标的含义 ( 1 ) 风险概率 风险概率中的指标有泄漏事故概率和火灾爆炸事故概率。主要通过多年的煤化工行 1 8 第2 章煤化工行业环境风险评价指标体系及评价方法 业生产事故统计资料得知。泄漏、火灾以及爆炸事故一年内或者多年内发生的次数，主 要是针对生产、贮存设施发生泄漏、火灾爆炸的概率。 ( 2 ) 环境污染指标 在煤化工项目中，环境污染指标主要由大气环境污染和水环境污染两部分组成。 大气环境污染程度有两项指标组成，即污染物的排放量和受污染的范围。污染物的 排放量主要是指发生泄漏事故后有毒物质的蒸发量。 水环境污染主要是指有毒物质在水中的稀释扩散和迁移转化，即使在很低的浓度也 会危害人的饮用水安全和水生生物的生长。由于对于水环境造成的污染主要是在泄漏爆 炸等事故发生后，消防废水处理不当对水环境造成的影响。这种进入水体虽然有毒物质 的浓度极难获得，但仍使其作为一个建议指标，以保证指标体系的系统性。 ( 3 ) 人体健康影响指标 对于未采取任何防护措施的人员遭受有毒物质的伤害，伤害度常分为一般中毒、严 重中毒和危害生命三种，主要由接触有毒物质的浓度、时间、范围及范围内的人口数量 来决定。 涉及到的人口数量指标是指在评价范围内发生中毒事故后，遭受到有毒物质的伤害 的人口。主要通过在涉及到的范围内统计常住的厂区外人口来计算。 涉及到的范围是和主要污染物不同浓度阈值所对应的伤害相比较，超过其的浓度范 围。 ( 4 ) 财产损失指标 主要是由财产的损失度和财产的损失范围，财产损失范围是指在发生风险事故时， 造成财产损失区域的范围。 财产损失范围主要是通过发生火灾爆炸事故后的财产损失半径来表征。财产损失度 也是较难表征的一个指标，只能做定性的判断，火灾造成的财产损害通常被视为中等损 失度，而爆炸所造成的财产损害常被视为严重损失度。 2 3 环境风险评价方法 风险评价的方法多种多样，常用的环境风险评价方法有预先危险性分析方法、故障 树分析方法、事件树分析方法和安全检查表法等。 1 9 河北大学t 学硕士学位论文 2 3 1预先危险性分析方法 预先危险性分析是对系统潜在的危险因素、发生条件和可能后果进行概率分析的系 统分析方法，是一种定性的评价。通过分析和确定系统存在的潜在危险、有害因素及其 造成事故的原因、结果及采取的措施，从工艺、设备设计角度考虑需采取的安全防护措 施，从而减少危险因素，降低事故的发生率，取得风险控制的效果【3 2 1 。 2 3 2 故障树分析方法 故障树分析( f a u l tt r e ea n a l y s i s ) 是适用于大型系统安全性与可靠性的分析方法。 这种分析方法是分析事故和原因之间因果关系的模型，从某一特定的事故开始，运用逻 辑推理方法找出所有可能发生的事故原因，即识别出各种潜在的影响因素，求出事故发 生的概率，并提出控制风险的方案【3 3 3 4 1 。首先提出的该方法的是美国b e l l 实验室的a b 米伦斯3 5 1 。该方法一般可分为以下几个阶段f 3 6 】： ( 1 ) 资料收集准备；( 2 ) 建造故障树：( 3 ) 对事故概率进行定量分析。 案例中并没有建造故障树，只是采用了其思路对焦化项目的环境风险进行了潜在环 境影响因素的分析，并提出了防范对策。 2 3 - 3 事件树分析方法 事件树分析( e v e n tt r e ea n a l y s i s ) 法是一种逻辑演绎方法，它在假定一个初因事件 的情况下，分析初因事件可能导致的各种事件序列的结果，从而定性与定量地评价了系 统的特性，并帮助分析人员获得正确的决策。 一起伤亡事故的发生是由许多因素造成的，并且具有先后顺序，其中，一些事件的 发生是以另一些事件为前提条件的。在事故发展过程中出现的事件可能有两种情况，出 现或不出现，成功或失败。每一个事件的发展有两条可能的途径，这些途径具有不确定 性。 如果伤亡事故发展过程中包括1 1 个事件相继发生，因为每一个事件可能的发展途径 有两条，所以总计会有2 n 条可能的发展途径，最终的结果也有2 n 个【3 7 1 。这些结果又可 简单地区分为两类：伤亡事故发生或不发生。 2 3 4 本次评价采用的方法 本次评价采用多种方法相结合的形式进行环境风险评价，即采用类比分析法、预先 危险性分析法、事件树分析方法及安全检查表法。爆炸事故采用了蒸汽云爆炸伤害模型 ，n 一 第2 章煤化t 行业环境风险评价指标体系及评价方法 进行研究，泄漏后果的预测采用了大气环境中多烟团扩散模式，泄漏量的计算采用了建 设项目环境风险评价技术导则中的方法。 1 、安全检查表法 安全检查表法是进行安全检查，发现潜在危险的一种简单而有效的方法，它适合各 个阶段的安全检型3 8 1 。 2 、蒸汽云爆炸伤害模型 对于爆炸事故可采用蒸汽云爆炸伤害模型，通常采用有关t n t 爆炸效应的实验数 据预测蒸汽云爆炸效应【3 9 。1 1 。采用的计算公式如下： 爆炸发生时的t n t 当量计算式： w t n t = 1 8 a w f q t c q a w r ( 式2 1 ) 式中：1 8 地面爆炸系数； 蒸气云的t n t 当量，k g ； a 蒸气云的t n t 当量系数，o 0 3 ： w f 蒸气云中燃料的总质量，k g ； q f 燃料的燃烧热，m j k g ； t t n t 的爆炸热，取4 5 2 0 k j k g ； 重伤半径和轻伤半径计算公式： x = o 0 3 9 6 7 w v r , r r l 乃e x p 3 5 0 3 1 0 7 2 4 1 1 n ( a p 6 9 0 0 ) + o 0 3 9 8 ( 1 n a p 6 9 0 0 ) 2 ( 式2 - 2 ) 式中：x 一距离，m ； p 超压，p s i ( 1 p s i = 6 9 k p a ) ； 重伤半径以4 4 k p a 计，轻伤半径以1 7 k p a 计。财产损失半径以1 3 8 k p a 计。 死亡半径： &