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化学工程与装备 2022 年 第 12 期 276 Chemical Engineering&Equipment 2022 年 12 月 氰化氢泄漏事故大气环境风险评价氰化氢泄漏事故大气环境风险评价 谢 芳（福建省石油化学工业设计院有限公司，福建 福州 350001）摘摘 要要：环境风险评价已成为化工企业环境影响评价中重要而不可缺少的组成部分。由于氰化氢毒性较高，泄漏事故环境影响较大。针对氰化氢的化学特性，结合某化工企业实际情况，开展氰化氢泄漏事故环境风险预测，对今后涉及氰化氢项目开展环境风险评价提供参考。关键词：关键词：氰化氢；泄漏；AFTOX 模型；环境风险评价 引引 言言 氰化氢化学式为 HCN，是重要的化工原料，用于制造各种树脂单体。氢氰酸属于剧毒类物质，根据建设项目环境风险评价技术导则（HJ169-2018）1附录 H，氰化氢毒性终点浓度 1 为 17mg/m3，毒性终点浓度 2 为 7.8mg/m3。氰化氢泄漏会导致环境污染事故，若不慎吸入挥发的氰化氢则可能会引起人员的伤亡，如何对氰化氢泄漏事故进行有效的风险防控是涉氰化氢企业必须重视的问题。本文以某化工企业氢氰酸生产装置为例，分析氰化氢发生泄漏时可能导致的环境事故的影响和评估，为应急处置和救援决策提供技术依据。1 1 氰化氢泄漏事故源项分析氰化氢泄漏事故源项分析 氰化氢理化性质及危险特性见表1。表表 1 1 氰化氢理化性质及危险氰化氢理化性质及危险特特性性 物理特性 燃爆特性 毒理学信息 危险性类别 形态 熔点 沸点 水溶性 闪点 爆炸极限（V%）火灾危险性 LD50（mg/kg）LC50（mg/m3）无色液体或气体-13.2 25.7 溶于水-17.8 5.640 甲/357mg/m3（小鼠吸入，5min）急性毒性-经口,类别 2*急性毒性-经皮,类别 1 急性毒性-吸入,类别 2*危害水生环境-急性危害,类别 1 危害水生环境-长期危害,类别 1 某化工企业氢氰酸生产装置包括气态反应器、液态反应器等及配套的尾气处理设施、应急设施，对涉及氰化氢的生产、反应和尾气处理的工艺过程，设备和构筑物进行全生命周期环境风险识别。各设备中有的为气态氰化氢，有的呈液态氢氰酸，分别对各涉氰化氢设备进行泄漏源强计算，重点关注气态氰化氢的装置。1.1 液体泄漏源强计算 液体泄漏速度 QL用柏努利方程2计算：ghPPACQdL2)(20+=式中：QL液体泄漏速度，kg/s；Cd液体泄漏系数，按照圆形裂口形状，雷诺数 Re100，此处取 0.65；A裂口面积，m2；P容器内介质压力，Pa；P0环境压力，Pa；g 重力加速度；液体密度，kg/m3；h 裂口之上液位高度，m。泄漏物料在围堰内形成液池，并随地表风的对流面而蒸发扩散。泄漏液体的蒸发分为闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发三种，其蒸发总量为这三种蒸发之和。氢氰酸的沸点高于周边环境常温温度，因此本次评价仅考虑泄漏氢氰酸的质量蒸发，根据 HJ169-2018 质量蒸发速度 Q3按照下式计算：Q3=aPM/(RT0)u(2-n)/(2+n)r(4+n)/(2+n)式中：Q3质量蒸发速度，kg/s；a，n大气稳定系数，见表 2 所示；P液体表面蒸气压，Pa；R气体常数，J/molK；T0环境温度，K；u风速，m/s；r液池半径，m；M分子量；表表 2 2 a a，n n 系数与大气稳定度关系系数与大气稳定度关系 大气稳定状况 n a 不稳定 0.2 3.84610-3 中性 0.25 4.68510-3 稳定 0.3 5.28510-3 DOI:10.19566/35-1285/tq.2022.12.090 谢 芳：氰化氢泄漏事故大气环境风险评价 277 经计算，不利气象条件下，液态氢氰酸泄漏事故最大源强出现在液态反应器中氢氰酸泄漏。液态反应器最高温度80，最大压力 0.14MPa，反应器出料管道发生 10mm 孔径泄漏，泄漏速率 0.861kg/s，蒸发速率为 0.151kg/s。1.2 气体泄漏源强计算 气体泄漏速率按照 HJ169-2018 附录 F 中气体泄漏计算公式计算：QG=1112+GdRTMAPYC 式中：QG气体泄漏速率，kg/s；P容器压力，Pa；Cd气体泄漏系数；当裂口形状为圆形时取 1.0，三角形时取 0.95，长方形时取 0.90。M物质的摩尔质量；R气体常数，8.314J/(molK)；TG气体温度，K；A裂口面积，m2；气体的绝热指数（比热容比），即定压比热容 Cp 与定容比热容 CV之比；Y流出系数，对于临界流取 1.0；对于次临界流按下式计算：21)1()1(21)1(01021121+=+PPPPY 经计算，不利气象条件下，氰化氢泄漏事故最大源强出现在气态反应器中气态氰化氢泄漏，气态反应器中氰化氢在线量100kg，压力0.14MPa，最高温度1000，反应器10min泄漏完氰化氢泄漏速率为0.167kg/s。综上，根据建设项目环境风险评价技术导则（HJ169-2018）附录E，反应器10min内泄漏完的泄漏频率为5.0010-6/a，作为代表性事故情形中最大可信事故设定的参考，氰化氢泄漏速率为0.167kg/s。2 2 氰化氢泄漏影响预测氰化氢泄漏影响预测 本次预测选取最不利气象条件，即：稳定度 F，温度20，风速 1.5m/s，相对湿度 50%。表表 3 3 预测模型主要参数表预测模型主要参数表 代表性事故情形 泄漏源强 最不利气象条件 风速（m/s）环境温度（）相对湿度（%）稳定度 气态反应器泄漏 0.167kg/s 1.5 25 50 F 根据 EIApro2018 预测软件理查德森数估算可知，烟团初始密度未大于空气密度，不计算理查德森数，采用 AFTOX模式预测下风向不同距离处氰化氢的最大浓度见图 1，下风向达到不同毒性终点浓度的最大影响区域见图 2，见表 3。图图 1 1 下风向轴线氢氰酸浓度分布图下风向轴线氢氰酸浓度分布图 278 谢 芳：氰化氢泄漏事故大气环境风险评价 图图 2 2 氰化氢毒性终点浓度影响范围图氰化氢毒性终点浓度影响范围图 表表 4 4 最不利气象条件下氰化氢泄漏事故影响范围一览表最不利气象条件下氰化氢泄漏事故影响范围一览表 事故情景 毒物 最不利气象条件 达到毒性终点浓度-1 的最大影响范围（m）达到毒性终点浓度-2 的最大影响范围（m）气态反应器泄漏 氰化氢 2450 4410 氰化氢泄漏影响范围与 危险化学品运输应急救援指南 第 3 部分：救援距离（GB/T39652.3-2021）3中氰化氢泄漏事故中的疏散距离对照见表 5，根据对照可知，预设结果合理。表表 5 5 项目影响范围与危险化学品泄漏事故中的疏散距离对照表项目影响范围与危险化学品泄漏事故中的疏散距离对照表 事故情景 毒物 本项目最大影响范围（m）大量泄漏紧急隔离距离（m）大量泄漏疏散距离（m）气态反应器泄漏 氰化氢 4410 400 3400 3 3 环境风险防控措施环境风险防控措施 由预测结果可见，氰化氢发生泄漏后会对事故区域周边人员带来较大伤害。氰化氢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。3.1 风险防控 针对可能发生的突发环境风险事件进行有针对性、有效的预防和管控，以有效避免环境风险事件的发生，可以从工程设计、过程控制和管理控制等几个方面入手。（1）按照石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范设置有毒气体报警仪。（2）各工艺装置均采用成熟可靠的工艺技术和合理的工艺流程，确保安全运行。按“无泄漏工程”的标准，采用焊接连接，易燃、易爆介质、有毒介质、腐蚀性介质管道焊缝以及跨越道路的管道焊接焊缝按100%进行射线探伤检验。（3）工艺控制系统中建议采用联锁保护装置，对涉及氰化氢的装置设置区域水幕喷淋系统，与氰化氢预警装置连锁，一旦发生氰化氢泄漏报警，将立刻自动启动喷淋装置形成水幕吸收泄漏氰化氢。（4）设置氰化氢应急装置，针对装置停车检修或事故时，同时联锁关停氰化氢装置，该联产装置设备和管道系统内残存的少量氰化氢气体不能储存，将完全关停前的氰化氢气体引入应急设施，与烧碱溶液中和。谢 芳：氰化氢泄漏事故大气环境风险评价 279（5）为了阻断事故泄漏液和消防水进入环境，采取“收调输储处理”事故泄漏和事故消防水，设置“三级防控措施”防范事故泄漏液和消防废水进入外环境和地表水环境。（6）加强安全教育，提高员工特别是关键岗位员工的环境风险防范意识，增强职工事故防范和自救能力。涉及人工操作的岗位，操作时员工要佩戴防护用具。（7）如事故无法得到有效控制，企业应立即通知相邻企业及相应人群，做好必要的防护措施。必要时将下风向4.5公里危害区范围内人群进行疏散，将突发环境事件影响降至最低。3.2 应急处置和应急预案（1）企业需针对氰化氢泄漏制定专门的应急预案，提高员工在突发环境事故情况下的应对能力。规范设置应急处置卡，加强员工培训，遇泄漏事故能及时依规处置。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。同时明确企业、园区/区域、地方政府环境应急体系，按照分级响应、区域联动的原则，做好与企业、园区和地方政府突发环境事件应急预案衔接及应急联动。（2）氰化氢泄漏应急处理：消除所有点火源。根据气体扩散的影响区域划定警戒区，无关人员从侧风、上风向撤离至安全区。建议应急处理人员佩戴正压自给式呼吸器，穿防毒、防静电服，戴橡胶手套。作业时使用的所有设备应接地。禁止接触或跨越泄漏物。尽可能切断泄漏源。喷雾状水抑制蒸气或改变蒸气云流向，避免水流接触泄漏物。禁止用水直接冲击泄漏物或泄漏源。4 4 小小 结结 本文以某企业氰化氢泄漏事故为源项，采用EIAPro2018软件AFTOX模型进行了预测，计算出企业氰化氢泄漏事故造成的最大影响范围。结合预测结果对氰化氢提出了相应的环境风险防控措施，为企业紧急疏散、应急联动等提供科学依据，对今后涉及氰化氢项目开展环境风险评价具有一定的参考意义。参考文献参考文献 1 中华人民共和国生态环境部.HJ169-2018 建设项目环境风险评价技术导则S.北京:中国环境出版社,2018.2 胡二邦.环境风险评价实用技术、方法和案例M.北京:中国环境科学出版社,2009:83-84.3 中华人民共和国国家标准化管理委员会.GB/T39652.3危险化学品运输应急救援指南 第3部分:救援距离S.北京:中国标准出版社,2021.（上接第（上接第 303303 页）页）_ 3.4 出水数据超标 出现原因及解决方案：（1）一级反应池 pH 值未能控制在合适范围，导致除氟效果变差，此时调整 pH 至合适范围即可；（2）二级反应池 pH 值未能控制在合适范围之内，检查二级反应池 PH 值连锁设定值是否正确，或连锁控制运行是否正常（3）一二级 pH 均在合适范围，此时应查看进水水质的变化或药剂质量有无变化，通过化验分析来确定具体原因。4 4 结结 论论 污水除氟系统采用化学反应和高效沉降的污水处理工艺技术，在河南龙宇煤化工有限公司应用以来，氟化物治理装置处理能力达到 290m3/h，装置出水指标满足规定要求。通过常见故障的分析与总结，保障了污水除氟系统的安全稳定运行。参考文献参考文献 1 杨晓兵.废水除氟技术在燃煤电厂中的应用J.节能与环保.2022(05):95-96.2 李正文.污水氟化物提标改进项目总结J.氮肥与合成气.2022,50(03):47-49.3 李倩.矿井污水氟化物的处理与分析J.化工设计通讯.2021,47(12):182-183.4 何伏牛;蔡中兴;马乾凯.除氟剂在煤化工污水处理中的应用J.中氮肥.2021(02):64-68.5 黄景振.除氟剂在炼油污水处理中的工业试验J.齐鲁石油化工.2021,49(04):282-286.6 王翔;党燕红.合成氨装置污水排放提标技术改造总结J.氮肥技术.2021,42(04):10-12.7 陈娜娜.大型煤化工装置水系统稳定性运行研究及探索J.河南化工.2021,38(07):38-41.8 张元勇;徐红秋;张运宝.煤化工废水氟化