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芳烃装置是典型的大型石化联合装置,芳烃产品是化工产业链中的重要原料,随着环境问题的日益突出和公众的高度关注,环境风险已经成为制约其发展的重要因素。因此,研究芳烃联合装置的环境安全风险特征与评价方法势在必行,也是为化工装置量化环境风险评价与控制对策选择提供依据。 论文调研了典型芳烃联合装置所涉及的主要装置和物料,基于环境风险识别了芳烃联合装置的主要环境风险物质和环境风险源。建立了HAZOP(Hazard and OperabilityStudy)-环境风险联动分析的方法,通过HAZOP识别了芳烃装置典型单元的主要工艺危险性,基于HAZOP结果,在常规状态下,采用ADMS模型为模拟了储罐、设备管线的无组织排放的影响范围;在事故状态下,采用PHAST和ALOHA模型,模拟了芳烃主要单元危险事故引起的环境风险,并对两种模型的计算结果进行了比较,最终提出了芳烃装置的环境风险防范距离。通过引入不同人群环境空气吸入暴露和饮用水摄入暴露风险,分析了常规状态和事故状态下对周边人群的不同介质暴露途径的环境风险。综合HAZOP和环境风险分析,建立了芳烃装置环境风险矩阵,在分析风险矩阵的基础上,提出一些合理、安全的防控措施。 研究结果表明,芳烃装置的风险物质主要有石脑油、氢气、苯、二甲苯、甲苯;主要环境风险源为储罐区、装置区、管道区;工艺单元危险性有高温、高压、火灾、爆炸、中毒等。 ADMS模型模拟常规状态下的典型环境风险事件来自于苯,其最大浓度通常出现在芳烃部装置区域;厂区浓度主要集中在(0.5-1)μg/m3;厂外输出苯浓度主要在(0.2-0.75)μg/m3。儿童、成人、老人吸入风险值在主要集中在(10-8-10-7),显著小于10-6;而极端条件下,通过饮用水摄入暴露风险值则也显著小于10-6。 PHAST、ALOHA模型模拟事故状态下的环境风险,结果显示抽提、歧化、异构化发生事故严重性相比其他单元较大,苯扩散影响距离较远,抽提单元环境疏散距离为(325-983) m;歧化单元疏散距离为(710-1700) m;异构化单元疏散距离为(631-956)m,芳烃装置环境风险防范距离为:撤离区范围为(710-986)m;隐蔽区范围为(986-2650)m;关注区最小距离为(2650-4100)m。基于环境空气吸入风险的比较来看,歧化单元、异构化单元、抽提单元对周边人群的吸入风险普遍比其他单元大,100 m处重整单元环境吸入风险值为(10-6-10-5)、歧化单元为(10-5-10-3)、抽提单元为(10-5-10-4)、吸附-分馏单元为(10-7-10-6)、异构化单元为(10-7-10-4)。 根据事故模式下环境风险值,绘制了芳烃装置的环境风险矩阵,风险矩阵的结果表明,重点关注的单元是歧化单元、异构化单元和抽提单元,需要重点监控的装置主要为塔设备、原料罐、反应器等装置。利用CFD模型模拟了泄漏口的流场变化,泄漏出来的气体以涡团形式向外扩散,扩散方向分布在中心线两侧,而不是中心线垂直方向。该方法可以用于指导气体报警器的位置设置。