VOCs治理安全风险和管控对策

 

2022年7月26日上午9时30分许，山东四方安装工程有限公司在VOCs综合治理提升项目碳钢系统污油罐改造施工过程中发生爆燃事故，造成3人死亡，2人轻伤，直接经济损失约512.8万元。这是山东四方安装工程有限公司在东营港经济开发区，为东营市海科瑞林化工有限公司开展的VOCs综合治理提升项目。经调查认定，山东四方安装工程有限公司 “7·26”爆燃事故是一起较大生产安全责任事故。事故的直接原因是，山东四方安装工程有限公司施工人员在污油罐存有污油、罐顶中心透气孔敞开的情况下，超出《特殊动火安全作业证》许可作业范围，违规在罐顶中心透气口附近动火作业，引燃污油罐上方气相空间的爆炸气体混合物，导致爆燃。据不完全统计，近年来公开报道的VOCs 治理工程安全事故有16起，详情请看下图列表。

 

从地域来看，事故主要集中分布在江苏、山东、广东、天津等地区，这些地区都是VOCs 治理工程建设密度较高的区域。从发生频率来看，VOCs 治理工程安全事故呈逐年上升的态势。从治理技术来看，在多种常用的治理技术中，蓄热式焚烧（RTO）、活性炭吸附和低温等离子体为事故高发的领域，危险性较高，当然，这与其建设数量较多也有一定的关系。由于VOCs 具有易燃易爆性，导致绝大多数事故都为爆炸类事故，所造成的后果往往较严重。目前，大部分关于VOCs 治理工程安全的研究，都是基于一些具体的技术和案例开展的，根据经验分析事故发生的原因，并提出相应的安全改进措施。从这些经验总结的结果来看，导致事故发生的原因大致可分为三类：治理技术选择不合理、工艺设计有缺陷、人为操作失误。

一、常见的VOCs治理方式：
（1）变更物料。采用含有低挥发性有机物的物料代替含有较高挥发性有机物的物料。

（2）变更工艺。开发生产工序少的工艺代替生产过程复杂的生产工艺，减少工艺环节中尾气的逸出。

（3）减少无组织排放。加强含VOCs物料全方位、全链条、全环节密闭管理，储罐、反应器高效密封，实行封闭式操作；生产车间实行密闭管理，减少废气外逸。

（4）减少泄漏。做好泵、管道等设备设施的维护保养工作，尽可能减少物料在输送过程中的泄漏。底部装车。油品充装采用底部装车方式，对装油时产生的油气进行密闭收集和回收。（5）集中治理。配套建设VOCs收集、治理设施，对生产系统排出的尾气进行统一回收，集中处理，如采用蓄热式燃烧（RTO）、催化燃烧（RCO）、直接燃烧（TO）、活性炭吸附脱附、低温等离子等治理等工艺。

二、VOCs治理中潜在的安全风险

在VOCs治理过程中，存在一些安全风险，如果不能准确识别，就可能引发安全事故。在对发生过的事故的分析基础上，总结出VOCs治理过程中可能存在的风险，主要有以下10点：（1）企业变更物料，未按照变更管理要求开展风险分析。

（2）油品储罐实行密闭操作，可能造成罐顶呼吸阀不能正常工作，物料储存过程中的安全风险加大。

（3）含油污水池、污水处理系统实行封闭式管理，可能使可燃气体积聚，易发生爆炸事故；生产车间密闭管理，可能会造成厂房内通风不畅，使逸出的气体出现积聚，易发生爆炸。

（4）尾气集中收集，可能会使不同尾气相互发生反应或尾气串入其他储罐并与储罐中的物料发生反应，带来新的安全风险（5）为控制油气挥发，在运输途中关闭槽罐车顶部呼吸阀与罐体间阀门，易造成槽罐内压力升高，在泄压时容易发生物料泄漏。

（6）增设环保治理设施，往往涉及动火作业等特殊作业，如果特殊作业管理与承包商管理不到位，容易引发火灾爆炸事故。

（7）增加油气回收设施，容易导致与易燃易爆场所防火间距不足，进而增加安全风险。

（8）尾气治理改造中忽略了按规范要求选用防爆电气设施，在爆炸危险区域选用非防爆电气，存在电气火花引发火灾事故的风险。

（9）新增 RTO未进行安全风险评估论证，对于废气成分复杂的，未进行HAZOP分析并采取相应的安全措施。

（10）改造完成后，员工培训不到位，试生产过程可能存在新的作业风险。

三、安全风险管控建议

为做好安全风险管控，有以下8种管控措施的建议：

（1）全面准确识别尾气回收和治理过程中存在的各种风险，把管控措施挺在前头。

（2）加强尾气回收设施改造时的风险评估，确保风险可控的情况下，再经正规设计，并加强改造施工作业管理。

（3）编制回收设施投用时的试生产方案，科学组织试生产工作。

（4）对不同尾气混合集中收集时，应对各种尾气间的相互影响开展风险分析，弄清尾气的危险特性。对尾气的组分，危险性、爆炸极限、闪点、燃点等进行检定和检测，全面掌握尾气的安全风险，避免发生反应。

（5）在密闭厂房内，应采用集气罩、气相软管等设施，回收无组织排放的气体，同时保持良好的通风，减少挥发物局部积聚现象。

（6）对RTO的点火装置与收集风机、混合气体紧急排空装置进行科学联锁保护，一旦出现点火故障、混合气体燃烧浓度不够等情况，应当联锁切断风机、止回阀门，同时排空系统内的爆炸性混合气体。

（7）对废（尾）气管道的防回燃（火）设施进行检查和优化，特别是对于车间间、区域间、管道与RTO连接处等区域部位，应当组织专家对设置止回、防火、防爆等安全装置的安全风险进行辨识和论证，在确保安全的前提下设置防止回燃（火）的单向止回、防火阀等。

（8）油品储存企业可结合实际采用氮封措施，避免油品直接和空气接触，减少VOCs逸出。
四、历史上发生的相关事故

1.工艺尾气改造方面

2017年12月9日凌晨2 时20分左右，连云港聚鑫生物科技有限公司发生爆炸，造成10人死亡。事故直接原因是尾气处理系统的氮氧化物（夹带硫酸）串入1#保温釜，与釜内物料发生化学反应，在紧急卸压放空时，遇静电火花燃烧。随着釜内压力骤升，物料大量喷出,遇燃烧火源发生爆炸。事故发生前，该企业对四车间脱水釜、保温釜、高位槽的直排尾气进行了改造。不过，原本应采用碳钢管道的尾气管道，企业使用了PP塑料管道。运行中，企业又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连通，中间仅设置了一个管道隔膜阀，原本两个独立的尾气处理系统实际串连成一个系统。这为事故的发生埋下了隐患。政府在对该事故的通报中特别强调，要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。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。

2016年4月1日，大名县福泰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，同样是与工艺尾气改造相关。该企业废水池废气与装置废气共用吸收塔，工艺设计不合理，埋下事故隐患。当企业在排放试生产产生的硫化钠废水时，未开启尾气吸收塔，导致含有硫化钠的碱性废水与废水池中存有的酸性废水反应释放出硫化氢气体。硫化氢经废气总管回串至车间抽滤槽并逸散，致使在附近作业的1名人员中毒；施救人员盲目施救，导致事故后果扩大。

2.储罐尾气改造方面

2019年4月3日20时40分左右，江苏中丹化工技术有限公司污水处理车间1号废水罐顶部起火，烧毁了1号废水罐与2号废水罐之间连接管上的塑料阀门。起火约3分钟后，2号钢质废水罐发生燃爆。根据事故分析，该企业环保设施安全管理存在缺失，对废水中含有少量雷尼镍颗粒可能暴露在空气中发生自燃、废水中低浓度甲苯在密闭容器中挥发可能达爆炸极限的安全风险，企业未进行辨识分析，也未采取有效的安全防范措施。

3.废水池加盖方面

2019年10月11日，安康市恒翔生物化工有限公司污水处理厂，1名女工在复产检查时跌落污水池，另外5人在施救过程中相继坠池，施救中造成事故扩大，造成6人中毒窒息死亡。这是典型的污水池加棚盖密闭后，形成受限空间，因企业停工期间停用了排气扇，致使污水池棚盖积聚有害气体。

 

4.蓄热式焚烧炉（RTO）方面

2020年8月19日中午，浙江某开发区一企业废（尾）气管道发生爆裂。2015年3月8日9时43分和3月27日3时20分，江苏某化工企业RTO净化系统连续两次发生爆炸。事故虽没有造成人员伤亡，但聚合物多元醇车间引风机损坏，现场仪表烧毁，RTO部分装置损毁严重，直接经济损失达100余万元。宁波石化经济开发区某企业RTO装置曾因有机废气排放浓度短时间超高（超过设计上线），燃烧室温度急速上升、高温尾气与高浓度有机气体混合，导致RTO排放口发生爆炸。

65.煤改气方面

2017年12月19日，山东日科化学股份有限公司干燥一车间低温等离子环保除味设备发生一起火灾事故，造成7人死亡。事故直接原因是干燥一车间对未通过验收的燃气热风炉进行手动点火（联锁未投用），导致天然气通过燃气热风炉串入干燥系统内，与系统内空气形成爆炸性混合气体，遇到电火花发生爆燃，并引燃其他可燃物料，发生火灾事故。事故发生前，日科化学公司在进入干燥塔的热风管道上增加了一套天然气直接燃烧加热系统，将燃烧后的天然气尾气及其空气混合物作为干燥介质。当班班长在控制室启动天然气加热系统的瞬间，天然气通过新增设的直接燃烧加热系统串入了干燥系统，并与干燥系统内空气形成爆炸性混合气体，遇点火源引发爆燃。该起事故暴露出企业安全风险意识差，对“煤改气”产生的安全风险辨识不足，变更管理缺失，新增的天然气加热系统未经正规设计，没有操作规程，有关管理及操作人员专业素质不满足安全生产要求等问题。

6.环保改造施工方面

近年来，环保改造施工过程中发生的事故也很多。譬如，2014年5月2日15时09分许，广元市天森煤化有限公司生产厂区内隔油沉淀池盖板上方，工人进行水泵管道焊接安装动火作业时发生爆炸，造成3人死亡，事故直接经济损失260万余元。根据事故分析，该企业改变事故池用途，将部分事故水池改建成3口隔油沉淀池，并将隔油沉淀池上部用水泥预制板进行封闭，导致含油污水中挥发气体不能及时排出，在隔油沉淀池内形成爆炸性危险源。加之工人违章冒险操作，在未取得动火作业许可和采取必要安全措施的情况下，使用电弧焊焊接管道，产生的火花引燃爆炸性混合物。这是一起典型的发生在废水池加盖过程的安全事故。2017年6月19日，格尔木市青海盐湖工业股份（集团）有限公司化工分公司根据环保要求开展回收炭黑水改造，改造过程中储槽发生闪爆，造成4人死亡。2018年1月24日11时20分， 吐鲁番市恒泽煤化有限公司18万吨焦油加工环保改造项目发生闪爆事故，造成3人死亡，直接经济损失532.16万元。2018年2月3日上午10时51分，临沂市金山化工有限公司发生爆燃事故，造成5人死亡。根据事故分析，该企业装置尾气管线改造过程中使用塑料焊枪时，引燃尾气管线中四甲基硅烷、氯甲基三甲基硅烷等可燃性气体，回火引爆分离釜内物料。