尾气连通排放事故多,加强风险防控要重视
日前,安徽省应急管理厅公布了安徽马鞍山金星钛白(集团)有限公司“3•10”较大中毒和窒息事故调查报告。从调查报告看出,这又是一起因尾气连通而发生的生产安全事故。近几年,由于VOCs密闭排放的需要,各企业都在进行尾气系统的改造,部分企业将各设施的尾气连通汇入总管集中排放处理,由此也引发了多起中毒、爆炸、火灾事故,造成了人员伤亡。
前几年,笔者在企业开展安全检查时,发现一些企业对在役装置进行尾气处理改造时将车间内或装置内所有尾气管线并入同一个总管,再排入尾气处理系统。近段时间,各新建项目增多,试生产项目多,但笔者发现仍存在一些企业将不同的生产设施,甚至是不同产品的尾气管线汇总到一个总管排放,而且各分管上未设置止回阀或切断阀门,完全没有防回窜措施和防火防爆的措施。由此说明,历史上发生的尾气连通排放而引发的事故未引起企业重视。
典型案例1:废气回窜至车间,致作业人员中毒
2016年4月1日,河北省大名县某生物科技有限公司发生一起硫化氢中毒事故,造成3人死亡、3人受伤。
引发事故的深层次原因是:企业将含有硫化钠的碱性废水打入存有酸性废水的废水池中,反应释放出高浓度硫化氢气体,因废水池废气吸收与车间废气共用吸收塔,硫化氢气体经废气总管回窜至车间抽滤槽,又从抽滤槽检修打开的人孔逸出,致使在附近作业及施救人员中毒。

大名县某生物科技公司“4•1”中毒事故废气管线简图
典型案例2:尾气回窜至系统,致反应失控发生爆炸
2017年12月9日,连云港某生物科技有限公司尾气处理系统的氮氧化物(夹带硫酸)串入1#保温釜,与釜内加入的间硝基氯苯、间二氯苯、1,2,4-三氯苯、1,3,5-三氯苯和硫酸根离子等回收残液形成混酸,在绝热高温下,与釜内物料发生化学反应,持续放热升温,并释放氮氧化物气体(冒黄烟),釜内压力骤升,物料大量喷出,与釜外空气形成爆炸性混合物,遇火源发生爆炸,造成10人死亡、1人轻伤。
引发事故的深层次原因是:因脱水釜、保温釜和高位槽的尾气直排大气,企业对四车间脱水釜、保温釜、高位槽的直排尾气进行改造,擅自将改造后的尾气处理系统与原有的氯化水洗尾气处理系统在三级碱吸收前连通,中间仅设置了一个管道隔膜阀,在使用过程中,原本两个独立的尾气处理系统实际串连成一个系统。

连云港某生物科技公司“12•9”事故现场
典型案例3:罐区废气回收管线连通,动火时发生闪爆
2019年5月25日,宁波某燃料化工有限公司在对6#罐顶废气回收管线改造过程中(PVC管更换为碳钢管),发生油罐爆燃事故,造成2人死亡。
发生事故的储油罐区共建有储罐12座,罐区设有废气回收系统,每座储罐的废气回收管道通过罐顶呼吸阀与罐体连接,收集罐体油料挥发产生的废气,沿罐壁下行至地面接入总管,并于罐区北侧接入废气处理装置进行活性炭吸附处理,以实现罐区废气有组织排放。正常情况下,整个废气回收系统与各罐体均处于连通状态。因在6#罐顶作业时,1#储油罐(尚余190吨燃料油)开始进高温沥青,高温沥青进入罐体后加剧罐内残存的燃料油挥发,油蒸气随1#罐体液面上升,被挤压至废气回收管道,窜至6#罐废气回收管线。
典型案例4:罐区油气回收管线连通,动火时发生闪爆
2021年5月31日,沧州某石化有限公司进行油气回收装置管线与储罐油气回收集气管线连接作业,违规在油气罐区罐顶动火,引发6个储罐先后闪爆,大火持续84小时,直接经济损失3872.1万元。
事故深层次原因是:罐顶油气回收管线连通为一体,未在各罐油气回收管线上安装阻火器和切断阀,动火作业时未采取有效的措施。
针对油气储存企业尾气改造与VOCs排放改造不当引发的事故频发,早在2014年,原国家安全监管总局就印发《关于进一步加强化学品罐区安全管理的通知》(安监总管三〔2014〕68号),要求“严格按变更管理要求,加强罐区变更管理。立即暂停使用多个化学品储罐尾气联通回收系统,经安全论证合格后方可投用。”
连云港某生物科技有限公司“12•9”事故后,原国家安全监管总局再次对尾气系统改建提出了要求,要求“切实加强环保尾气系统改建项目的安全风险评估。环保部门要研究出台新建、改建环保尾气系统安全风险评估管理办法,督促企业科学设计与建设、改造环保尾气系统,加强尾气系统的变更管理。企业要聘请工艺、自动控制等专家对所有涉及环保尾气系统新建、改造工程,从原生产装置、控制手段、操作方式、人员资质等方面开展安全风险辨识,实施有效管控,严防环保隐患转化成安全生产隐患,导致生产安全事故发生。”
在此后的《危险化学品企业安全风险隐患排查治理导则》(应急〔2019〕78号)中,对多种尾气混合与连通排放的风险防控也提出了要求,设置了具体的检查项。
但从近期发生的几起事故以及本文前述的不合规现象来看,企业对尾气排放存在的风险认识仍存在不足,仍是能简则简,未经设计的、未开展过风险分析的、未经安全论证的,在很多企业还存在。在此,笔者提出以下建议。
一
强化油品储罐尾气回收系统改造的规范性
因储罐油气回收系统改造所引发的事故,与部分企业进行油气回收系统改造未经正规设计、未进行安全论证,管线未按照要求安装阻火器和切断阀有关,致使各个储罐气相空间通过油气回收管线连接相通成为一个整体空间,相连储罐的安全风险增大。
因此,使用多个化学品储罐尾气联通回收系统的,需经安全论证,充分辨识存在风险。如果某一个储罐进油,压力增大,尾气是否会窜入其他罐内?如果某一个储罐付油,压力降低,是否会将尾气吸入罐内?如果某个储罐发生火灾,如何阻止火焰通过相连的油气回收管线传播到邻近的储罐或设施?对于一些设置氮封的储罐,是否存在氮封系统设置不合理,而造成储罐尾气之间互窜?
二
强化生产装置工艺尾气排放的风险辨识
化工企业工艺复杂,尤其是精细化工企业产品品种多,工艺流程复杂,涉及的化学品多,副产品、中间体、杂质等复杂多变,各个操作单元可能存在不同的尾气排放。其中,部分尾气中的化学物质相互接触,可能会发生化学反应生成新的有毒有害、易燃易爆的物质,甚至会直接引发反应失控。而不同设施设备尾气并入总管排放,如果各个排放管上无止回阀、切断阀门,一旦系统发生异常,尾气窜入其他生产设施内,就会发生类似于连云港某生物科技有限公司“12•9”事故,也有可能顺着总管进入打开人孔的设备而进入工作环境中,造成人员中毒,或引发闪爆。
工艺尾气排放既要辨识已知使用的物质排放时之间可能发生的反应,更要辨识不同的操作单元中产生的副产物、中间体、杂质等相互之间是否能发生反应。要辨识系统一旦发生异常时,尾气互窜的风险。如果尾气处理系统出现异常(系统憋压等),尾气是否会窜回生产单元?如果某一设备压力增大,排放的尾气是否有可能窜至其他低压设备中?如果某一设备打开放料、投料,或打开检修,总管中的尾气是否会窜入打开的设备中?还需要辨识的是,如果原辅料、工艺条件变更,现有的尾气处理系统是否能满足要求?是否会引发新的风险?
三
强化设计与变更规范性,从源头对尾气排放风险进行管控
对于新建项目来说,无论是储罐油气回收装置及管线的设置,还是生产装置尾气排放系统的设置,首先要落实“三同时”,要经过正规设计与施工。如果是实施改造,必须要开展安全论证,全面辨识改造后可能存在的安全风险,落实相关变更手续,需要设计的要进行正规设计。严禁边生产边改造,边储存边改造。改造施工时要严格按设计要求,落实相关工艺控制要求,落实相关安全措施,选择设计要求的材质。对于需要连通排放的,要按设计要求设置止回阀、切断阀门、阻火器等,防止不同尾气互窜。尾气改造完成后,应经安全条件确认后方可投用。切忌的是,尾气系统未经正规设计,或改造时不规范,造成企业还在试生产时,或复产时,便进行改造。
四
从本质上防控尾气连通混合排放存在的风险
应严格按照《石油化工企业设计防火标准(2018年版)》(GB 50160-2008)第5.5.14条要求“严禁将混合后可能发生化学反应并形成爆炸性混合气体的几种气体混合排放”,从本质上防控尾气连通混合排放存在的风险。
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