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凝析油炼制过程职业健康风险的研究进展

更新时间:2016-07-05

南帕斯凝析油(简称凝析油)是从凝析气田或者油田伴生天然气凝析出来的液相组分,产自伊朗南帕斯气田,其馏分多在20~200℃之间,其中0~145℃时馏分收率为46.75%,145~230℃时馏分收率为25.45%,230~320℃时馏分收率为16.62%。凝析油以石脑油为主,煤油馏分含量较高,轻柴油馏分含量适中,几乎不含渣油[1]。凝析油具有恶臭特点,在运输和加工过程中给安全生产带来了较大的隐患,同时对周围环境造成严重污染,已成为亟待解决的环保问题[2]。为此,本文对凝析油炼制过程出现的健康风险及控制的研究进行综述分析。

1 凝析油的特点

2011年某企业常减压装置开始炼制凝析油,采用气相色谱—硫化学发光检测方法(GC—SCD)对凝析油硫分布进行检测,结果:凝析油含有烃类、二氧化硫、硫化氢、噻吩、硫醇、硫醚等物质,硫醇硫含量0.18%,硫化氢含量12 mg/m3,甲醇硫2 489 mg/m3、乙硫醇6 248 mg/m3等,其中硫醇含量最高。王小伟等[3]报告凝析油气体(小于15℃馏分)中的硫以甲硫醇、乙硫醇为主,二者占总硫质量的97.53%,硫化氢含量较低,仅占0.13%。由于甲硫醇、乙硫醇具有强烈的恶臭气味,其中乙硫醇是2000年版《吉尼斯世界纪录》中收录的最臭的物质,空气中只要含0.000 19 mg/L的乙硫醇,其臭味就可嗅到。因此,在运输、储存、加工中要密切注意低分子硫醇对环境和人体的影响。凝析油及其柴油馏分在300℃高温下的腐蚀性较强,在加工中必须引起足够的重视。

凝析油中轻烃组分在常温下为气态,一旦泄漏会在空气中弥漫,形成爆炸性可燃气体,遇明火可引起火灾爆炸事故[4]。凝析油中含有硫化氢及大量的硫醇组分,硫化氢、乙硫醇均可通过吸入、皮肤侵入人体。甲硫醇、乙硫醇其毒作用类似硫化氢。吸入甲硫醇蒸气后,可引起头痛、恶心及不同程度的麻醉作用,高浓度的蒸气可产生呼吸麻痹而死亡。甲硫醇对眼睛、皮肤、黏膜和上呼吸道有强烈的刺激作用,可对肝肾产生损害[5,6]

2 凝析油炼制过程有害物质分析识别

某企业常减压蒸馏装置由常减压蒸馏、一脱三注等组成。通过对该企业凝析油炼制作业场所进行职业卫生学调查、职业病危害因素实地检测、评估,了解凝析油炼制过程的职业病危害因素分布及危害程度。结果表明: 常减压装置油蒸气检测中硫化物以甲硫醇、乙硫醇为主,作业场所中职业病危害因素主要为硫化氢、苯、甲苯、二甲苯、甲硫醇、乙硫醇、氨、噪声等。装置操作工在巡检、采样、仪表控制操作、开关阀门、检维修、装置区清洁卫生等作业时均接触甲硫醇、乙硫醇、硫化氢、苯、氨、噪声等职业病危害因素。原料罐区巡检工进行巡检、自动切水、采样、检尺作业时接触甲硫醇、乙硫醇、硫化氢、苯等职业病危害因素。其中凝析油储罐罐顶苯浓度检测为752 mg/m3、储罐泵房硫化氢检测浓度为316 mg/m3、操作工8 h等效声级为87.2 dB(A),超过国家规定的职业卫生接触限值。因此,常减压蒸馏装置电脱盐视窗观察、各采样口采样、三注泵房、油罐罐顶检尺、罐区泵房排空等作业为凝析油炼制过程的关键控制点,凝析油炼制与其他原油炼制生产工艺过程同样具备硫化氢急性中毒风险[7]

国外报导[8]甲硫醇的嗅阈差别较大,分别为0.21 μg/m3、4.3 μg/m3。宋宏等[9]研究报告54人次的最低可嗅浓度为4 μg/m3,按内插法推算,50%人次的最低可嗅浓度为37 μg/m3,故甲硫醇的嗅阈值应为37 μg/m3。由于甲硫醇的嗅阈值极低,对臭气浓度的贡献值也最大,因此,在恶臭废气治理时,首先考虑对甲硫醇的有效去除[10]。常减压装置作业场所甲硫醇检测在0.008~ 0.2 mg/m3、乙硫醇在0.01~ 5.60 mg/m3,因此,在炼制过程中,硫化氢、甲硫醇、乙硫醇可逸散到工作场所空气中,是凝析油炼制过程中恶臭的根源。

舒丹等报告[11]凝析油接卸作业中,凝析油气相、液相中均含有硫化氢、硫醇,其中乙硫醇相对含量占到70%左右。程世宝等报告[12]凝析油的组分中含硫非常高,初馏点非常低,在常温状态下就会挥发出大量的H2S气体。挥发出的H2S气体对人体有不同的危害,会对接卸码头及油库周边的大气造成严重污染,如果遇到下雨天,H2S气体会溶于雨水形成酸雨,对环境造成极大的危害。在卸油过程中,如果速度过快,油流和管壁摩擦可能会产生静电火花,导致火灾事故发生。

3 凝析油的健康风险研究

某炼化企业与劳动卫生研究机构、大学联合开展凝析油炼制作业场所职业健康风险的研究,选用某企业常减压装置进行风险评估。该项研究以探讨凝析油炼制场所职业健康风险和恶臭污染规律为目标,运用现场调查与实验室检测、基于CFD技术的计算机模拟方法[13-16]、职业暴露健康风险分析方法[17,18]、工作场所恶臭污染评价方法[19,20]对凝析油炼制过程中有毒有害物质在事故泄漏、正常采样和跑冒滴漏情况下有风和无风的扩散规律、恶臭污染物的质量浓度进行了研究。研究确定在凝析油炼制过程中存在的职业性有害因素主要有甲硫醇、乙硫醇、硫化氢和苯、甲苯、二甲苯、噪声、高温等。苯、硫化氢列入《高毒物品目录》,其中危害最严重、发病率最高的是急性硫化氢中毒风险。甲硫醇、乙硫醇、硫化氢等硫化物是造成作业环境恶臭污染的主要恶臭物质。作业场所无组织排放源是凝析油炼制作业场所职业危害因素及恶臭物的主要来源。

对于事故状态下泄漏场景主要考虑H2S急性中毒,采用ERPG和IDLH两个指标[24,25]。通过计算得出H2S泄漏扩散危害区域,结果见表1。

邱永年、胡利明等[21]用Fluent软件模拟得到常压塔内320 m3瓦斯气5 s内全部爆炸后的硫化氢浓度分布,提取逃生线路上各点H2S浓度值,分析H2S浓度随距离的变化规律,通过各点硫化氢浓度值计算出急性中毒事故死亡概率和急性中毒事故个人风险,分析了逃生路线上硫化氢急性中毒的个人风险随距离的变化规律。模拟结果提示:初常顶瓦斯气全部发生爆炸时的个人风险值均小于10-3,是可接受的风险。距离常压塔约4 m位置上,风险降到10-4,因此在距离常压塔4~7 m的范围内需要及时进行疏散,以防止急性中毒死亡;距离约7 m的位置以外,个人风险小于10-6,都是可接受的风险。因此在距离常压塔7 m以外的范围是安全的,不会造成急性中毒死亡事故。通过以上急性中毒事故风险评价,可以认为凝析油炼制过程中常减压装置的事故爆炸H2S急性中毒风险均在可接受水平。

加强员工的职业健康宣传和培训,正确了解凝析油炼制过程可能接触的职业病危害因素对健康的影响及防护,克服恐惧心理。进入凝析油接卸罐区、炼制场所的巡检人员,佩戴好便携式H2S报警仪及符合要求的个人防护用品,同时安排一名罐区外面的联络人员每2 min与进入罐区的巡检人员联络一次,确保巡检人员的人身安全。

图1 常减压装置网格划分

图2显示了泄漏物质的扩散路径,可以看出泄漏后对常减压装置外操室的北面和东面影响较大,污染物在此处的浓度较高。图3中红色表示乙硫醇浓度高于1 000 mg/m3的范围,在有风的气象条件下,受影响的区域主要在下风向,同时在一些构筑物的背风面可能会造成污染物的聚集。图4可知,甲硫醇的浓度明显比乙硫醇的浓度高,在此种气象条件(风速:2.5 m/s,风向:南风)下,外操室附近的甲硫醇浓度较高。图5可见H2S浓度分布与甲硫醇较为接近,这与实验室测定的结果也极为接近。图6显示出苯扩散速度比以上3种物质相对缓慢,泄漏后影响区域范围也较小。

图2 常压塔事故泄漏污染物扩散路径

图3 常压塔事故泄漏乙硫醇浓度分布

图4 常压塔事故泄漏甲硫醇浓度分布

图5 常压塔事故泄漏硫化氢的浓度分布

图6 常压塔事故泄漏笨的浓度分布

为模拟常压塔事故泄漏污染物扩散及爆裂瓦斯气爆炸场景,该研究利用GAMBTT软件[21-23]构建炼制凝析油的常减压装置区的三维网格(见图1),并将网格文件导入到Fluent软件模拟常压塔爆裂瓦斯气爆炸场景,事故泄漏污染物扩散路径见图2,事故泄漏甲硫醇、乙硫醇、硫化氢、苯的浓度分布见图3~图6。

表1 硫化氢泄漏扩散危害区域模拟结果 m

模拟泄漏事故场景下风向最大距离ERPG-3ERPG-2ERPG-1致死浓度常压塔有风7.317601.7常压塔无风18.520.567.47.4

通过对比分析,在无风气象条件下,相应的致死浓度范围远高于有风情况,在无风气象条件下,污染物扩散速率较慢,造成污染物在装置区内累积,从而使得污染物对装置区的影响较大,但对于场外不及有风情况下影响大,因此在无风情况下要加强巡检监督检查,杜绝事故的发生。

在经济全球化时代背景下,生猪自产自销户防疫工作得到社会各界的广泛关注。我国生猪养殖均是从外地调入苗猪与肉猪,以更好地满足人们的生活需求。由于外地生猪价格低廉,受劳动成本与饲养成本的影响,对生猪养殖业产生较大的冲击[1]。为全面提升生猪养殖经济效益,生猪自产自销养殖模式得到各地养殖户的认可,现主要论述生猪自产自销户防疫工作中存在的问题及相应的对策。

根据表2结果,凝析油炼制作业场所的硫化氢、苯可能发生职业病危害风险在高风险水平。确定风险优先权首先应加强工程技术控制措施,如设置罐顶导向柱内油蒸气吸收装置,加强工艺设备的密闭性,防止跑冒滴漏。暴露程度较高的切水、检尺、采样等直接暴露过程是职业病危害风险控制的重点。甲硫醇、乙硫醇的职业暴露主要存在于巡检、采样等过程,发生职业病危害风险均在中等风险水平。应加强职业卫生管理、经常性的进行培训、规范操作工人的个人防护、开展日常监测等管理措施控制并降低风险。

通过公式Risk=[HR×ER]1/2计算风险级别[26-28],依据风险级别矩阵图,本项目主要化学有害物质可致职业病危害的风险等级,见表2。

表2 化学有害物质暴露可致职业病危害的风险等级

化学有害物质名称风险级别风险等级硫化氢3.75高风险苯3.81高风险甲硫醇2.69中等风险乙硫醇2.69中等风险

“科学是人类认知世界不竭的长河,技术是人类对生存发展方式不倦的创造.研究科学史,本质上也就是研究人类创造的历史,继往而开来,有着十分重要的价值和意义.”

由于凝析油的特殊性,在炼制过程中,通常会造成严重的恶臭污染,恶臭对人的身体会造成不同程度的影响[29]。通过对凝析油的组分进行分析,确定其主要的恶臭物质,然后通过气相色谱测定各类恶臭物质的质量浓度,用Fluent软件对恶臭污染物的质量浓度进行模拟,以臭气强度对炼制场所恶臭进行表征,可确定恶臭污染水平,同时提出了一些恶臭的控制措施[30]

虽说连队综合改革后,职工都自主经营了,连队“两委”班子成员做好服务就行了。但李映华心里始终装着职工,想职工所想,急职工所急,解职工之所难。整地、铺膜、播种,职工急需机力找到地,他就帮忙联系机力,职工枣树修剪缺人手找到地,他就从中联系劳力。不论大事小事,他都率先垂范,做好表率。李映华对笔者说过这样一段耐人寻味的话,“改革后,作为连队党支部书记不是管得事少,而是更细更复杂化了,职工选举你,你不能带领职工群众致富奔小康,职工会心寒的。”

4 凝析油的分险控制措施

4.1 工程控制措施

企业在凝析油炼制工艺过程中,应加强工艺流程密闭性能,防止输送管道及设备等各环节跑、冒、滴、漏现象。应对已建常减压装置进行适应性改造,对原装置的工艺流程进行调整,增强工艺装置的密闭性能,对旧设备和管道及时进行更换[32]。采用带保温层的浮顶罐,减少烃类气体挥发。在罐顶二次密封周边和升降管密封处设置喷淋设施,喷洒碱性药物,中和H2S酸性气体和吸收轻烃类气体。设置罐顶导向柱内油蒸气吸收装置,将单端面密封改造为双端面密封系统,达到零泄漏。机泵配置氮气吹扫系统、采用密闭采样、增加硫化氢报警仪。将放空线出口连接至初馏塔底部,避免了污染物外泄[32]

针对炼制凝析油恶臭的特点,可考虑吸附、吸收、生物分解、化学氧化、吸附及催化转化等方法进行工艺脱臭[33]

对于拟人形象“Fortuna”(机运)⑨,里帕在《图像学》最初的几个版本中就提供了几套明确的设计方案:

4.2 管理措施

使用的相机是富士X-T1,曝光时间80s,f/11,ISO 200。回到家我在Lightroom里打开照片,将它从绿色(焊工玻璃的效果)转换为黑白效果,这就是最终结果。

在码头区域设置警戒区,禁止一切闲杂人员、机动车和渔船进入卸船作业区域,确保消防通道畅通。在卸船开始前,要对专用储油罐的一二次密封、浮盘、静电接地导线等相关附件进行严格检查,确保各项附件都完好后方可进油。

加强凝析油储罐区罐顶操作、采样、检维修及事故泄漏时的个人防护与监督管理,加强事故风险的应急管理。

5 结语

凝析油炼制作业场所中职业病危害因素主要为硫化氢、苯、甲苯、二甲苯、甲硫醇、乙硫醇、氨、噪声等。事故泄漏下硫化氢急性中毒死亡率和个人风险与一般原油是接近的;在正常工况下,硫化氢急性中毒风险水平是可以接受的。应采取与其他原油炼制一致的健康风险管理与控制措施。

凝析油恶臭污染十分严重,其主要原因凝析油轻质馏分较多,其中甲硫醇、乙硫醇、硫化氢等硫化物含量高,硫醇的嗅阈值极低,极易造成工作场所空气中恶臭污染。对于恶臭污染的控制,主要通过对生产设备提高密闭程度,更有效地控制跑冒滴漏等措施来实现。

目前凝析油炼制的时间不长,作业场所职业健康危害暴露研究的资料有限,仍需要进一步对炼油企业职业人群暴露情况进行长期观察追踪,以进一步完善职业暴露及控制的技术,为凝析油炼制的职业危害及恶臭污染控制提供技术支撑。

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吴梅香
《安全、健康和环境》2018年第1期文献

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