事故后果模拟及应急预案论文1401866715366VIP

河北工业大学 2014 届本科毕业论文1河 北 工 业 大 学毕 业 论 文作 者： 耿欣华 学 号： 100872 学 院： 化工学院 系( 专业 )： 安全工程 题 目： 苯乙烯车间重大事故后果模拟与应急预案 指导者： 刘雁 副教授 (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务)2014 年 月 日河北工业大学 2014 届本科毕业论文2毕 业 设 计 （ 论 文 ） 中 文 摘 要苯乙烯车间重大事故后果模拟及应急预案摘要：系统地分析了苯乙烯生产车间的火灾、爆炸危险性，根据相关标准进行了重大危险源识别，确定苯储罐区为重大危险源。应用事故后果模拟技术，对苯储罐区进行了池火灾、蒸气云爆炸、沸腾液体扩展蒸汽爆炸和泄漏中毒事故后果模拟，通过了解以上四类事故的发生机理、建立计算模型、进行定量分析,得出事故影响范围及严重程度,并结合安全评价与风险分析软件对事故模型进行事故后果计算机模拟。最后根据事故后果模拟结果，提出了相应的应急预案以及应采取的安全措施。关键词：苯乙烯 事故后果模拟 池火灾 爆炸 应急预案 河北工业大学 2014 届本科毕业论文3毕 业 设 计 （ 论 文 ） 外 文 摘 要Title Styrene workshop major accident consequence simulation and emergency plan AbstractSystematically analyzed the fire explosion risk of styrene production workshop, identifying major hazards major on the basis of the relevant standards, benzene tank area is the major hazards.Applying to the accident consequence simulation technology,I make an accident consequence simulation to the pool fire, vapor cloud explosion and boiling liquid expanding vapor explosion and leakage of poisoning of the benzene tank area.By understanding the above four types of accidents mechanism, setting up the calculation model,making quantitative analysis, it is concluded that the accident influence scope and extent.As well,combined with the safety evaluation and risk accident consequence analysis software for the accident model of computer simulation.In the end according to the accident consequence simulation results,I put forward the corresponding contingency plans and safety measures.Keywords： Styrene accident consequence simulation pool fire explosion contingency plans 河北工业大学 2014 届本科毕业论文4目 录1 引言 .52 重大事故后果模拟方法 .62.1 重大事故后果模拟方法概述 .62.2 泄漏扩散事故后果模拟分析方法 .62.3 爆炸事故后果模拟分析方法 .72.4 火灾事故后果模拟分析方法 .73 苯乙烯车间概述 .83.1 自然环境 .83.2 苯乙烯车间工艺流程介绍 .104 危险、有害因素辨识与分析 .114.1 危险、有害因素辨识的原则和依据 .114.2 危险、有害因素辨识与分析 .115 苯乙烯车间重大危险源辨识 .165.1 重大危险源辨识标准 .175.2 苯乙烯车间重大危险源辨识 .176 储罐区泄露重大事故后果模拟分析 .186.1 苯储罐池火灾事故后果模拟分析 .196.2 苯储罐爆炸事故后果模拟分析 .216.3 苯储罐泄漏中毒事故后果模拟分析 .267 应用软件对储罐区进行事故后果模拟分析 .287.1 应用软件对苯储罐进行事故后果模拟分析 .288 苯乙烯车间重大事故应急预案的建立 .328.1 应急预案编制的目的及意义 .328.2 化学事故应急预案编制 .338.3 苯储罐区应急预案的建立 .338.4 应急预案演练 .36结论 .38参考文献 .40致谢 .42河北工业大学 2014 届本科毕业论文51 引言苯乙烯别名乙烯基苯，是无色至黄色的油状液体。具有高折射性和特殊芳香气味。沸点 145 ，凝固点30.4，在水中不能溶解，但能溶与甲醇、乙酸及乙醚等溶剂相溶合。苯乙烯是一种重要的基本有机化工原料 ,主要用于生产聚苯乙烯树脂、丁苯橡胶和丁苯胶乳、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、离子交换树脂、苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂、不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体等。另外,苯乙烯还可用于制药、染料、农药等行业,用途十分广泛 1。苯乙烯合成过程中所用到的原料、催化剂、产物、中间产物均属于易燃、易爆、有毒、有害类的物质。所以，苯乙烯在生产合成的过程中存在相当大的危险。事故后果模拟分析方法是利用已有数学模型, 选择恰当的数值计算方法, 对危险性高的区域或系统进行模拟, 模拟事故的发生过程、事故后果的影响范围以及事故造成的财产损失人员伤亡情况。人们通过该模拟结果，可以直观地了解到评价区域或系统的危险有害性, 并为设计、管理人员以及企业、政府等职能部门的高层决策者提供一种客观依据。这种方法是一种全新的评价方法，这种方法的特点时形象、直接、操作简单；不仅如此，这种方法的评价结果较之以往更为精确，可靠性高，是现有评价方法中的首选 3。应急预案是为了快速应对各类突发事故，减小事故损失、伤亡情况而制定的应急管理、救援计划。它一般应建立在综合防灾规划上。应急预案是运用安全评价的方法，为降低事故造成的影响和财产损失，对设备、场所等对象进行故事发生后的救援行动步骤和纲领，为控制事故的发生提前做出有效的计划和安排。河北工业大学 2014 届本科毕业论文62 重大事故后果模拟方法2.1 重大事故后果模拟方法概述重大事故后果评价方法通过对危险源辨识分析的结果，应用系统科学的研究方法，分析危险源存在的危险有害性，然后运用对应事故的数学模型，来定量分析事故后果的严重程度、损失情况以及对周边地区造成影响的范围 17。化工生产过程的重大事故形态主要包括火灾、爆炸和泄漏扩散三大类。泄漏事故的基本形态包括液体泄漏、气体泄漏、气液两相流泄漏。火灾事故形态主要是池火灾和喷射火。爆炸事故形态为蒸气云爆炸、沸腾液体扩展蒸汽爆炸、压力容器爆炸以及凝聚相爆炸。事故后果模拟方法被广泛应用于危险有害化学品的安全评价中。这种方法在评价过程中比较简便、具有针对性,因而在火灾爆炸、中毒等危险性事故的评价中得到了普遍应用。但是,此类方法在运用的同时也存在一定的问题,例如参数的选择和相关基础数据的计算往往根据个人理解,因此有关参数的选用不是十分合理。参数选择地正确与否是评价准确与否的关键，同时也是评价过程中需克服的难点。如果参数选取的不准确,现场情况又不熟悉,在缺乏某些参数时，假设有关参数而去套用公式,利用这些不真实的数据得到的计算结果必然与实际情况不相吻合 4。2.2 泄漏扩散事故后果模拟分析方法国内外在危险性物质泄漏扩散方面的研究，主要是研究其动力学演化机理，建立准确描述事故泄漏过程的理论模型，并与计算机技术相结合，应用于事故后果分析和环境风险评价，同时为制定事故应急预案提供参考 17。七、八十年前国外的研究人员开始对泄漏扩散事故进行研究，直至现在国外对于泄漏扩散的研究工作还相当活跃。其在单相单组分泄漏领域取得了很多成就，提出了大量扩散的计算模型，也进行了相当多的测试。相较于国外，国内对于泄漏扩散的研究开始较晚。我国的研究人员对有毒物质的泄漏进行了研究总结，建立了泄漏模式及模型，并归纳出了 8 类泄放模型和 15 类潜在泄放模型。河北工业大学 2014 届本科毕业论文7在泄漏扩散事故的后果分析中，泄漏事故后果的严重程度与泄漏物的形态、数量、物质特性、压力、泄漏方式等有关。影响泄漏事故后果严重程度的主要因素是物质的易燃易爆性质，而泄漏量的多少则是与泄漏时间的长短有关。泄漏源模型是根据物质释放时所表现的物理化学过程的理论或经验方程而建立的。2.3 爆炸事故后果模拟分析方法2.3.1 爆炸类型从工厂爆炸的角度来分析，化学爆炸的类型主要是蒸气云团遇明火发生爆炸、受限空间内的可燃气体发生爆炸、反应失控造成的压力容器爆炸以及不稳定物质爆炸。无论是哪种类型的爆炸，在爆炸事故发生的同时都会释放出大量的能量，造成相当巨大的损失和影响。2.3.2 蒸气云爆炸模型蒸气云爆炸发生的条件：足够量可燃气体与空气混合、点火源、有限空间等。其伤害形式的主要表现为：云雾区的爆炸波作用、高温燃烧、冲击波、热辐射作用和窒息作用。自上世纪 60 年代国外研究人员开始对蒸气云爆炸进行研究。我国北京理工大学、化工部劳动保护研究所及劳动部劳动保护科学院的研究人员共同建立了“爆炸灾害预防与控制国家重点实验室” 。通过利用 80 米长的水平管道，进行了蒸气云爆炸规律的初步研究，如障碍物对蒸气云燃烧转爆轰的影响 17。2.3.3 沸腾液体扩展蒸汽爆炸模型（BLEVE）沸腾液体扩展蒸汽爆炸可以产生三种危害后果：冲击波超压火球热辐射和抛射碎片，有时候也可能伴随延迟发生的蒸气云爆炸或闪火等事故灾害，其中，爆炸火球的热辐射是最主要的伤害因素。BLEVE 在其发生的机理、条件及所导致的灾害后果形式等方面不同于其它类型的爆炸灾害 ,有其发生原理的特殊性和后果的严重性。相较于蒸气云爆炸，沸腾液体扩展蒸汽爆炸的危险等级更高，影响范围更广。现有的经验与半经验模型之间的差别很大,目前还没有能完善描述 BLEVE 的发生、发展及其事故后果的计算模型。河北工业大学 2014 届本科毕业论文82.4 火灾事故后果模拟分析方法易燃、易爆的气（液）体泄漏后遇到引火源就会被点燃而燃烧。火灾事故的主要模型有池火、喷射火、火球和突发火灾。2.4.1 池火灾模型所谓池火灾是指储罐中泄漏后的可燃液体遇火源发生的火灾，其主要危害是热辐射。美国学者 R.Merrifield 和 T.A.Roberts 提出 19,可燃液体引起的池火灾,热辐射是其主要危害 1。池火火灾通过辐射热的形式对周围的人、财、物产生危害，其危害程度可依据其辐射强度作为指标来参考，而辐射强度与池火燃烧速度、火焰高度、热辐射通量密切相关，因此池火火灾模型主要通过池火燃烧速度、火焰高度、热辐射通量、辐射强度四个参数来表述 2。2.4.2 喷射火模型加压的可燃物质泄漏时形成射流,在泄漏口处点燃，由此形成喷射火。喷射火模型包括“单点源”模型、 “多点源”模型及“圆锥体”模型，其中“单点源”模型包括“API521”模型,“多点源”模型包括“WHAZAN” 、 “FLARESIM”、“FLARESIM”、 “THORIN”和“THORNTON”模型 ,“圆锥体”模型包括“FLARE”、 “TORCH”等模型 21。常用的多点元模型是一种包括气流效应在内的喷射扩散模式的扩展。将整个喷射火看做是由沿喷射中心线上的所有电热源组成，每个电热源的热辐射通量相等 21。2.4.3 闪火模型闪火是可燃性气体泄漏到空气中并与空气相混合，之后被点燃而发生的一种非爆炸型的燃烧过程。闪火与其他火灾模型不同的是，火焰传播过程中没有自我加速条件。泄漏源不产生温流，空间不存在其他约束条件。由于闪火造成的危险损失较小，所以文献中谈及闪火造成的人员财产损失的计算模型相对较少。3 苯乙烯车间概述现今普遍应用的苯乙烯生产方法是乙苯催化脱氢和苯乙烯-环氧丙烷联产法。河北工业大学 2014 届本科毕业论文980%的苯乙烯是通过乙苯催化脱氢的方法生产出来的。北京燕山石化公司化工一厂苯乙烯车间采用乙苯催化脱氢法制苯乙烯。3.1 自然环境燕山石化化工一厂苯乙烯车间位于北京市房山区，在京广线旁，有便利的交通运输条件。3.1.1 地形地貌北京市位于东经 115.7-117.4，北纬 39.4N-41.6N。地处华北平原东北部。与渤海湾相邻，上辽东半岛接壤，下与山东半岛相连。北京与天津相邻，四周相邻的是河北省。西面是太行山的西山，北面是燕山的军都山，两山在南口关沟交汇，形成一个向东南展开的半圆形大山弯，它所围绕的小平原即为北京小平原。北京市平均海拔 43.5 米。北京平原的海拔范围在 2060 米之间，山脉的海拔范围在 10001500 米之间。3.1.2 气象与气候条件首都北京是典型的北温带半湿润大陆性季风气候，6 月到 8 月的夏天气温高、雨水量多，11 月到第二年 1