【精品论文文献】苯泄露事故的应急处置研究及标准编制.pdf

复旦大学 硕士学位论文 苯泄露事故的应急处置研究及标准编制 姓名：沈琳 申请学位级别：硕士 专业：化学工艺标准化 指导教师：唐颐；周惺粱 2010-04-15 0 8 3 0 2 2 0 0 5沈琳 苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 摘要 近年来，随着我国国民经济的持续不断增长，现代工业不断发展壮大，在此过 程中存在着大量的危险化学品，其中苯的使用数量也呈上升趋势，而苯在转运、储 存过程中存在着发生泄漏的可能性，苯一旦泄漏可能导致中毒、灼伤、甚至爆炸以 及环境污染等事故，并由此造成严重的人员伤亡和经济损失。 目前研究已经达成共识，依据建设项目环境风险评价技术导则，采用导则推 荐的伯努利方程等方式计算物质泄漏的源强，利用多烟团模式可以模拟计算出苯泄 漏对环境的影响，预测出不同时间不同距离处的影响程度。并依据国家安全生产监 督管理总局发布的危险化学品事故灾难应急预案，按照安全生产事故灾难的 可控性、严重程度和影响范围，原则上将危险化学品的应急响应级别分为i 、 i i 、i i i 、级响应。但就文献的查阅结果发现，对于应急响应为i v 级的苯泄 漏情况，尚没有进行有效的研究，也未提出相应的应急处理方案。针对这一 情况，本文着重研究了苯少量泄漏事故发生后，苯在空气中的扩散行为，以 及相应的应急处置方法。 本文针对上海地区的气候条件，确定适合苯泄漏快速检测方式和分析方法，实 现在苯发生泄漏时的半定量化快速检测，为事故的快速处置和事故发生后快速发现 提供依据。同时搭建模拟苯泄漏试验装置，进行苯扩散的模拟试验；比较确定用于 苯吸附的材料性能等实验过程，总结苯泄漏后的扩散规律，开发新一代高效、快速、 源头安全和现场清洁简单、并适合苯泄漏紧急处置的材料及使用方法，以实现苯泄 漏后的快速处理，防止事态的扩大。并将实验结果总结归纳，形成苯泄漏应急处置 预案，为上海地区苯贮存、运输过程中发生泄漏事故后的应急处置提供依据。 关键词：苯；泄漏事故；吸附；应急处置 中图分类号：x 5 0 8 3 0 2 2 0 0 5沈琳 苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 a b s t r a c t t h er e c e n tn a t i o n a le c o n o m i cb o o mh a sb e e na c c o m p a n i e db yr a p i dd e v e l o p m e n to f m o d e mi n d u s t r y , w h i c hi n e v i t a b l yr e s o r t st oav a s tv a r i e t yo fd a n g e r o u sc h e m i c a l sd u r i n g p r o g r e s s a m o n gt h ev a r i o u sc h e m i c a l s ，b e n z e n e ，w h o s ea p p l i c a t i o ni so na c o n s t a n tr i s e ， i sl i k e l yt ol e a ki nt h ep r o c e s so fu s ea n ds t o r a g e o n c et h el e a k a g eh a p p e n e d ，i tw o u l d l e a dt op o i s o n i n g ，b u r n i n g ，a n dw o r s e ，e x p l o s i o na n de n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n ，t h e r e f o r e i n c u r r i n gd e v a s t a t i n gp e r s o n a lc a s u a l t ya n de c o n o m i cl o s s c u r r e n tr e s e a r c h e sh a v er e a c h e dac o n s e n s u st h a tt h ee f f e c to fb e n z e n el e a k a g eo nt h e e n v i r o n m e n tc a nb em e a s u r e db ym u l t i - p u f fm o d e lw h i c hi sb a s e do nt h eb e r n o u l l i e q u a t i o na n ds oo nr e c o m m e n d e db yt h et e c h n i c a lg u i d e l i n e sf o re n v i r o n m e n t a lr i s k a s s e s s m e n to np r o j e c t s ，t h e r e b yt op r e d i c ti t si n f l u e n c ea l o n g 砸t ht i m ea n do np l a c e so f d i f f e r e n td i s t a n c e s t h ec h e m i c a la c c i d e n tp r e v e n t i v em e a s u r e si s s u e db yt h es t a t es a f e p r o d u c t i o nr e g u l a t o r ya d m i n i s t r a t i o n ，f u r t h e r m o r e ，r a n k sr i s kc o n t r o l si n t oi ，i i ，i i i ，a n d i vc o r r e s p o n d i n gt ot h ec o n t r o l l a b i l i t y , s e v e r i t ya n di n f l u e n c eo ft h ea c c i d e n t ( s ) h o w e v e r , t h el i t e r a t u r er e v i e wh a sr e v e a l e dt h a tt h el e a k a g eo fc l a s si vi si nw a n to f d e e p e rr e s e a r c ha n dm o r ee f f e c t i v es o l u t i o n s t h et h e s i s ，t h e r e f o r e ，l a y si t se m p h a s i so n t h eb e n z e n e sd i f f u s i o ni nam i n o rl e a k a g ea c c i d e n ta n da p p r o p r i a t ee m e r g e n c ym e a s u r e s t a k i n gi n t oc o n s i d e r a t i o no fs h a n g h a ic l i m a t e ，i td e s i g n sb o t hi n s t a n td e t e c t i o na n d a n a l y s i sm e t h o d sf o rt h eb e n z e n el e a k a g et om a k ep o s s i b l et h es e m i - q u a n t i t a t i v ei n s t a n t d e t e c t i o n ，a p r e r e q u i s i t et ot a k ea p p r o p r i a t em e a s u r e sa f t e r w a r d s t h ef i n d i n g si nt h et h e s i sa r eb a s e do nt h es i m u l a t i o nt e s t so fb e n z e n ed i f f u s i o n ，w h i c h s u m m a r i z ei t sd i f f u s i o nr u l e sa n dc o m p a r eav a r i e t yo fm a t e r i a l sa st ot h e i rc a p a b i l i t yt o a b s o r bb e n z e n e i nt h i sw a y , an e wg e n e r a t i o no fe f f e c t i v e ，e f f i c i e n t ，s a f e ，c l e a na n d s i m p l em a t e r i a la n di t su s a g ea r ep r e s e n t e di nt h et h e s i s ，w h i c h ，i nc o n c l u s i o n ，p r o v i d e sa b e n z e n el e a k a g es o l u t i o nt oi t ss t o r a g ea n dt r a n s p o r t a t i o ni ns h a n g h a i k e y w o r d s ：b e n z e n e ；l e a k a g ea c c i d e n t ；a b s o r b ；e m e r g e n c yt r e a t m e n t c l a s s i f i c a t i o nc o d e ：x 5 2 0 8 3 0 2 2 0 0 5沈琳 苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 引言 现代社会的工业生产过程中，安全问题已经成为一切经济运行和生产运作的前 提条件。在城市发展的过程中，安全生产问题已经越来越成为重大经济技术决策中 的核心内容，安全生产已经成为社会、经济运行质量的衡量标准，成为当今世界经 济发展，文明进步的象征。基于现代工业生产的自身特点，大量的危险化学品存在 于生产、转运、储存环节，具有潜在的危险因素，这些危险物质一旦发生泄漏可能 导致爆炸、中毒、灼伤甚至对环境造成无法逆转的污染，最终将造成重大人员伤亡 和经济损失。据不完全统计，建国以来我国化工系统发生的重大泄漏事故5 0 余起， 其中由泄漏导致的中毒、火灾、保障事故4 0 余起，由保障等原因导致的泄漏事故 1 0 余起i lj 。工业化国家的统计资料表明：有效应急救援可以将事故的损失降低到无 应急救援的6 t 引。 根据安徽消防办公网2 0 0 6 年9 月6 日报道，“2 0 0 6 年9 月1 日晚2 3 时许，一 辆装载2 6 3 2 吨粗苯，牌照为皖f 0 5 料木的槽罐车，在行至合界高速公岭镇联合村时 发生翻车事故，导致大量粗苯泄漏同时有两名驾驶员被困车内。当晚1 2 点左右， 1 2 0 急救车将两名伤员送往医院治疗。经过半个多小时的努力，将两被困人员救出， 并用高速路应急电话报警。9 月1 日2 3 时3 4 分，潜山县消防大队接到报警，立即 出动一辆消防车赶赴现场。9 月2 日凌晨零时0 5 分，安庆市1 1 9 指挥中心接到报警 后，命令市消防二中队出动1 部泡沫车、1 部水罐车，市特勤中队出动1 部防化洗 消车和l 部水罐车、怀宁县消防大队出动一辆水罐消防车火速赶赴现场。由于事故 发生在高速公路上，其潜在的巨大危害特别巨大。凌晨l 时4 5 分，支队增援力量 先后赶到现场，在距离事故现场5 0 0 米的上风方向设置了临时指挥部，紧急成立警 戒和侦察小组，各小组按照临时指挥部意见迅速展开警戒、侦察等任务。警戒小组 在上风方向5 0 0 米和下风方向1 0 0 0 米以外实施警戒，对现场交通实施管制，禁止 无关车辆和人员进入现场。在检查事故现场后，侦查小组发现甲苯槽车侧卧在池塘 中，车头已严重损坏，车前轮脱落，槽车车厢损坏较重，车厢顶部的两个阀门全部 被撞开，大量粗苯液不断从罐口流进水塘，现场情况复杂，堵漏工具无法实施堵漏， 2 时2 0 分指挥部根据现场实际情况作出决定：撤离群众，隔离现场并进行监测，等 待天亮后处理。9 月2 日上午9 时，指挥部吊走出事槽车，并将粗笨倒灌。9 月3 日凌晨3 时，指挥部综合分析了泄漏地点环境、液苯泄漏量、气象、风向和液苯的 特点、理化性质，认为现场地势低洼，水塘四周有围坝，如果用点燃方法可以排除 爆炸的可能性，9 月3 日上午9 时3 0 分，特勤人员投掷引燃残液，5 分钟后，残 液燃烧完毕。上午1 0 时，经环保部门检测合格后，到1 0 时3 0 分，历经3 4 小时， 此起液苯泄漏事故全部处置完毕。” 0 8 3 0 2 2 0 0 5 沈琳 苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 辽宁城市晚报2 0 0 7 年8 月1 0 日报道，“2 0 0 7 年8 日8 时左右，一辆大庆开往 盘锦的装载4 0 吨的甲苯槽车，在行驶至四平毛家店出口2 0 0 米处时，与后面左侧 驶来的一辆货车发生刮碰，槽车左后侧罐体底部被刮裂。在事故地点向西侧5 0 米 处的下风向有1 0 0 余户居民，上风向1 0 0 米处是高速公路服务区和加油站，南北 两侧为大地。8 时2 0 分特勤中队赶到现场发现，泄漏点为1 5 厘米不规则裂缝，槽 车内甲苯正在向外喷洒，已造成地面长达1 0 0 米流淌液体，苯蒸汽气向周围弥漫。 8 时3 0 分四平市消防支队总值班员到达现场，了解情况后，调集支队所有战备值班 员赶赴现场。8 时4 0 分支队长王平等主要领导到达现场后，立即成立救援指挥部。 经现场侦察，由于泄漏点呈不规则形状，利用现有堵漏器材无法实施有效堵漏。指 挥部明确分工，一面研究堵漏方案实施堵漏，一面组织附近百余户居民紧急疏散。 高速公路交管部门负责现场警戒，同时对已经泄漏的流散液体，用铲车运送沙土就 地堵截并加以覆盖，用喷雾水枪进行喷雾稀释苯蒸汽浓度，防止发生爆炸。1 0 时 3 5 分消防人员利用注入式堵漏胶棒成功堵漏，现场基本得到控制，泄漏量在2 吨 左右。1 1 时2 6 分辽宁抚顺甲苯槽车到达现场，成功实施倒罐，环卫部门对现场的 水源取样调查，并进行洗消处理。” 已经发生过的危险化学品泄漏事故令人触目惊心，确保安全生产对于保障人民 群众生命财产安全，保持社会和谐稳定以及促进社会主义市场经济的又好又快发展 具有极为重要的意义。而能够在泄漏事故发生的第一时间进行预警、快速准确的响 应、及时采取应急处置救援的措施并形成切实可行的统一标准，正是保证安全生产 的重要环节。 4 0 8 3 0 2 2 0 0 5 沈琳 苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 第一章绪论 1 1 选题背景与研究目标 1 1 1 选题背景和意义 随着国民经济的持续稳定发展，我国对液体化工原料的需求逐年增加，其中， 有毒液体作为液体化工原料的重要组成部分，发展的十分迅速，并不可避免的带来 生产、储存和运输环节的安全隐患，正如引言中提到的多起因为典型有毒、易燃液 体化工原料一苯泄漏引起的安全事故，造成了巨大的经济损失，据有关资料介绍， 从1 9 5 3 年到1 9 9 2 年的4 0 年间，全世界发生一次损失超过1 亿美元的危化品泄漏 事故数干起，其中部分事故甚至危及人身安全、污染现场环境。 对已经发生的苯泄漏事故的案例进行分析研究后，我们不难发现，虽然相关部 门和企业都在第一时间赶赴事故现场开展应急处置和救援工作，但是处置的方式一 般依据指挥部门各自制定的相关应急预案、指挥部门负责人的经验和成功处置过的 案例开展，具有较大的不确定性和随机性，给及时有效的应对和处置苯泄漏事故带 来影响，因此通过对苯泄漏、扩散行为的模拟研究，苯吸附材料的选择分析以及苯 快速半定量检测方法的研究，最终形成苯泄漏应急处置标准，以便在苯泄漏事故后 依据统一的标准，使用高效的材料，运用规范的方法和程序开展应急处置，使事故 的损害和影响得到最大限度的降低，就显得尤为重要和迫切。 本文的研究工作，对于发生苯泄漏后的原因分析，现场紧急处置和事故处理有 重要作用，是实现上海市“确保不发生有严重社会影响的重特大事故，确保全市安 全生产始终处于受控状态”的安全生产工作目标的重要举措之一。对上海市安全生 产监管、企事业单位加强安全生产管理都具有重要而深远的实际意义，将带来较大 的社会效益并间接创造经济效益。 1 1 2 研究目标 本文主要针对上海地区的实际环境气候条件，选择典型易燃有毒有机危险化学 品苯，研究其泄漏规律和紧急处置相关的物理化学性质。 针对上海地区事故统计的资料，研究发展适合危险化学品泄漏的快速检测方法 及分析方法，实现对苯等有机危险化学品事故泄漏时的半定量化快速检测，为事故 的快速处置和事故隐患的快速发现提供依据。 针对苯泄漏的紧急处置材料的应用和苯泄漏规律的揭示，编写关于苯泄漏事故 的应急处置预案，提高处置效率，降低事故损失。 1 2 国内外相关研究现状 基于对安全生产形势了解的不断深入，越来越多的专家学者甚至相关企业加入 0 8 3 0 2 2 0 0 5沈琳 苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 到研究危险化学品性质和毒性，泄漏规律，泄漏事故对环境的影响和风险评价以及 事故应急处置方法等内容的行y ul e 。本文基于作者自身的理解，对现阶段的研究现 状进行了整理概括。 1 2 1 危险化学品性质和毒性 危险化学品是指具有易燃、易爆、毒害、腐蚀、放射性等性质，在生产、运输、 装卸和贮存保管等过程中，易造成人身伤亡和财产损毁而需要特别防护的物品。根 据国家安全生产监督管理总局2 0 0 4 年统计，我国生产和使用的危险化学品有3 8 2 3 种，其中剧毒品3 3 5 种【3 1 。当危化品发生泄漏后，有毒物质将进入人的机体内，与 细胞内的重要物质如蛋白质、酶以及核酸等产生作用，破坏细胞的正常代谢，并可 能改变细胞内组分的含量及结构，致机体功能紊乱，造成中毒。 首先，由于各种有毒物质的危害状态不同，中毒的途径也不同。如果误食、误 饮染毒食物或误饮有毒水，则可经消化道吸收中毒；空气如果受到污染，则可经呼 吸道吸入和皮肤吸收中毒；而毒物液滴则可经皮肤渗透中毒，比如：沙林溶液滴落 到皮肤上则很容易渗入皮肤之中； 其次，由于各种有毒物质的理化特性不同，产生的中毒症状也各有不同，并且 造成不同的伤害效应。比如氯气、光气、二氧化硫、氨气、硫化氢、硫酸酯类、氮 氧化物、异氰酸酯类等毒物，经呼吸道而导致呼吸系统中毒；苯、有机磷农药、氯 代烃、沙林等神经性毒物，可经呼吸道、皮肤毒害神经系统；一氧化碳、硝基苯、 苯胺、氢氰酸吸入人体后会造成血液系统毒害即全身性中毒。 1 2 2 苯的理化性质及毒性 苯在工业上的应用开始于1 0 0 多年前，随着现代工业的不断发展，苯的应用日 益广泛，遍布全世界各个领域。 1 2 2 1 苯的理化性质 苯为无色透明，易燃液体。 分子式c 6 h 6 分子量7 8 1 1 相对密度0 8 7 9 4 ( 2 0 。c ) 熔点5 5 1 沸点8 0 1 闪点1 0 1 l 自燃点5 6 2 2 2 蒸气密度2 7 7 蒸气压1 3 3 3 k p a ( 2 6 1 ) 蒸气与空气混合物爆炸限1 4 8 o 与乙醇、氯仿、乙醚、二硫化碳、四氯化碳、冰醋酸、丙酮、油混溶。遇热、 明火易燃烧、爆炸。能与氧化剂，如五氟化溴、氯气、三氧化铬、高氯酸、硝酰、氧 6 0 8 3 0 2 2 0 0 5 沈琳苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 气、臭氧、过氯酸盐、( 三氯化铝+ 过氯酸氟) 、( 硫酸+ 高锰酸盐) 、过氧化钾、( 高氯 酸铝+ 乙酸) 、过氧化钠发生剧烈反应。不能与乙硼烷共存。 1 2 2 2 苯的毒理性 通过查询化学事故技术援助数据系统内职业性苯中毒诊断标准及处理原则 ( g b 3 2 3 0 1 9 9 7 ) 对苯的毒理性描述：“大鼠经v il d 5 0 ( 半数致死量) ：9 3 0m g k g ； 吸入l c 5 0 ( 半数致死浓度) ：10 0 0 0p p m 7 h 。小鼠经口l d 5 0 ：4 7 0 0m g k g ；吸入l c 5 0 ： 9 9 8 0p p m 。兔经皮l d 5 0 ： 9 4 0 0l k g 。急性毒作用主要表现为抑制中枢神经系统。 高浓度蒸汽对粘膜和皮肤有一定的刺激作用。液态苯直接吸入呼吸道，可引起肺水肿 和出血。苯蒸汽经呼吸道吸入的最初几分钟吸收率最高。吸收入体内的苯，4 0 6 0 以原形经呼气排出，经肾排出极少，吸收后主要分布在含类脂质较多的组织和器官 中。主要在肝内代谢，约3 0 的苯氧化成酚，并与硫酸葡萄糖酸结合随尿排出，极少量 以酚或醌等形式经肾排出。人吸入5 分钟的m l c ( 最小致死浓度) 为2 0 0 0 p p m ， 经口的m l d ( 最小致死量) 为5 0 m g k g 。苯中毒后的临床表现为：急性中毒时短时 间内吸入大量苯蒸汽或v i 服多量液态苯后出现兴奋或酒醉感，伴有粘膜刺激症状，可 有头晕、头痛、恶心、呕吐、步态不稳。重症者可有昏迷、抽搐、呼吸及循环衰竭， 尿酚和血苯可增高。亚急性中毒时短期内吸入较高浓度后可出现头晕、头痛、乏力、 失眠等症状。约经1 2 个月后可发生再生障碍性贫血。如及早发现，经脱离接触，适 当处理，一般愈后较原发性再障为好。” 1 2 2 3 苯在各类区域的最高浓度限制( m a c ) 在最新修订的工业企业设计卫生标准关于有害物质的最高容许浓度表中， 规定苯在居民区大气中m a c 单次为2 4 m g m 3 ，日平均为0 8 m g m 3 ；地表水中 m a c 为2 5m g m 3 ；工作区域m a c 为4 0m g m 3 。 1 2 3 危险化学品的泄漏扩散研究 在2 0 世纪8 0 年代英美等发达国家就开展了有关危险化学品泄漏扩散的研究， 并进行了较大规模的现场试验，比如在阿肯色大学开展的气体扩散试验，美国的加 利福尼亚进行的液化气试验、索尼岛进行的麦布林沙地溢流试验等【3 】，而我国在危 险化学品泄漏扩散方面的研究则开展得相对较晚，我国在2 0 世纪9 0 年代初期才开 展危险化学品泄漏扩散的研究。根据各类文献记载，目前国内外对危险化学品泄漏 扩散的研究，主要分为计算机仿真模拟和数学模型两种。 1 2 3 1 危险化学品泄漏扩散的计算机仿真模拟 大部分发达国家都已经广泛开展危险化学品泄漏扩散的计算机仿真模型的开 发和应用。危险化学品泄漏扩散的计算机仿真模拟分为两类：一种是静态离线仿真 模拟，就是在仿真模拟系统中输入一些初始参数，用于安全评价中作为定性分析的 参考依据，但由于参数是手工输入的，因此这类模拟不能辅助发生泄漏时的应急救 援决策；另一种是实时动态仿真模拟，随着现代社会科技的不断发展，很多国家已 7 0 8 3 0 2 2 0 0 5 沈琳 苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 经逐步开展了基于定位系统和气象状况的实时动态仿真模拟研究，该系统中的可观 测变量均来自于传感器的在线推算，有的甚至来自于事故现场的实时检测。实时动 态仿真模拟已经取得了相当数量的成果，对于危险化学品泄漏和扩散过程有较高程 度的模拟，并通过不断的研究改进，逐渐形成危险化学品泄漏事故过程的动态监控 预警体系。 1 2 3 2 危险化学品泄漏扩散的数学模型研究 危险化学品泄漏扩散的数学模型研究分为对已知扩散源和未知扩散源两种情 况。目前，主要采用两类方法：一是利用随机抽样技术和贝叶斯的方法进行反向推 断，并以此来确定未知扩散源的特点和最有可能的扩散形势。二是关于危险化学品 泄漏扩散的数学模型研究，目前我国对危险化学品泄漏扩散的模拟大多使用高斯烟 羽模型和高斯烟团模型。高斯模型是使用最为广泛且取得较好结果的模型之一，模 型又分连续性泄漏和瞬时性泄漏两种情况。高斯模型提出的时间相对较早，能够查 阅到的实验数据也较多，发展到现在已经较为成熟，同时高斯模型具有简单，易于 理解，运算量小，计算结果与实验值能较好吻合等特点，比较适合气体密度接近空 气的气体或经很短时间的空气稀释后密度与空气接近的气体。 危险化学品的泄漏扩散过程是一个极其复杂的过程，根据危险化学品泄漏的一 般规律，研究危险化学品泄漏扩散一般采用以下的基本流程：首先是通过现场检测 装置收集相关信息，比如所泄漏危险化学品的名称、危险化学品的贮存总量以及泄 漏点位置等，其次确定泄漏危险化学品的物理、化学信息( 包括毒理性等) 和贮存 容器情况，然后判断泄漏类型是属于连续性泄漏还是瞬时性泄漏，并快速估计出泄 漏量和泄漏速率，最后结合现场的气象信息和地理环境并依据泄漏物质的理化性质 选择性地运用合适的泄漏扩散模型，预测事故的危害程度和影响区域，为事故应急 指挥决策提供依据。 综上所述，研究危险化学品泄漏扩散行为，需要充分利用现代技术，全面考虑 事故现场的地形状况、天气状况、建筑物分布、人口财产分布等因素，并结合泄漏 发生时刻的气象环境条件，建立一套针对不同危险化学品在不同的事故条件下选择 不同扩散模型的判断标准，并且能够随着各项影响因素的改变进行实时动态模拟。 同时由于危险化学品泄漏事故具有巨大的危害性，对泄漏事故模拟的速度越快，就 越能赢得应急决策和救援的时间，对泄漏事故模拟的精确性越高，就越能降低应急 处置的成本和事故造成的损伤，因此，危险化学品泄漏事故模拟研究应向兼顾高效 与精确的方向发展。 1 2 4 我国危险化学品泄漏扩散的研究现状 1 2 4 1 泄漏行为的强源确定 对于泄漏过程中的环境风险，我国目前主要依据环境风险评价技术导则( h j t 16 9 2 0 0 4 ) 推荐的计算方法进行模拟计算。 0 8 3 0 2 2 0 0 5沈琳 苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 1 2 4 1 1 泄漏速率纨的模拟计算方法 环境风险评价技术导则推荐液体泄漏速率用伯努利方程计算( 限制条件为 液体在喷口内不应有急骤蒸发) ： 式中： q 2 乞爿户掣“曲 纽液体泄漏速率，k g s ； 尸l 一容器内介质压力，p a ； p r 环境压力，p a ； 卜泄漏液体密度，k g m 3 ； 卜重力加速度，9 8 1 m s 2 ； 卜裂口之上液位高度，m ； 卜一液体泄漏系数，无量纲；按表1 选取； 彳裂口面积，m 2 。 表1 液体泄漏系数 裂ll 形状 禽落数r e 网彤( 多边行) 。：角形长方形 1 0 0o 6 5o 6 0o 5 5 l o o疆5 00 4 50 4 0 1 2 4 1 2 泄漏液体蒸发量的模拟计算 泄漏液体的蒸发分为闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发三种，蒸发总量是这三种 蒸发量之和。 过热液体闪蒸量q ，可按下式计算： g ：f ，= c ，半 式中： q r 一闪蒸量，k g s ； 卜蒸发的液体占液体总量的比例，无量纲； 液体泄漏总量，k g ； t l 闪蒸蒸发时间，s ； q 卜_ 液体的定压比热，j ( k g k ) ； 9 0 8 3 0 2 2 0 0 5沈琳 苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 死泄漏前液体的温度，k ； 死液体在常压下的沸点，k ； h 液体的汽化热，j k g 。 当液体闪蒸不完全，有一部分液体在地面形成液池，并吸收地面热量而汽化称 为热量蒸发。其蒸发速率按下式计算，并应考虑对流传热系数。 n z s i r 0 一瓦 、。h v x a t 式中： q r 热量蒸发速率，k g s ； 乃环境温度，k ； 乃一沸点温度；k ； 弘一液体气化热，j k g ； 卜蒸发时间，s ； 厶表面热导系数( 取值见表2 ) ，w m k ； a 表面热扩散系数( 取值见表2 ) ，m 2 s 。 表2 某些地面的热传递性质 缝磊t f i 菠五s w ? m k ) a ( m ：s ) 水泥1 11 2 9 1 0 “ ： 二地t 含水8 ) o 9 4 3 l o 。 十阀主她 o 3 1 0 溢地 0 6 3 1 0 “ 矽砾地 ，气 1 1 0 l o + 当热量蒸发结束后，转由液池表面气流运动使液体蒸发，称之为质量蒸发。其 蒸发速率按下式计算： l ，f i - - - - n - j 型 q ：? 翟zp 置二! 一，乙 2 + n j ，! ，娃+ n j r j 8 式中： q 3 质量蒸发速率，k g s ； 尸- _ 一液体表面蒸气压，p a ； r 气体常数；j m o l k ； 乃环境温度，k ； l 物质的相对分子质量，g m o l 或k g k m o l ； z 卜_ 风速，n l s ； l o 0 8 3 0 2 2 0 0 5 沈琳苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 卜_ 液池半径，m ； 仅，卜大气稳定度系数，无量纲，取值见表3 表3 液池蒸发模式参数 k i 稳定度 nn _ _ i 1 ：l 量定t a ，b )o 23 8 4 6 1 0 。 # 1 憔fd )0 2 54 6 8 5 1 0 。 & 定 e f )o 35 2 8 5 x1 0 。 液池最大直径取决于泄漏点附近的地域构型、泄漏的连续性或瞬时性。有围堰 时，以围堰最大等效半径为液池半径；无围堰时，设定液体瞬间扩散到最小厚度时， 推算液池等效半径。 液体蒸发总量按下式计算： = p l ，1 + p 2 ，! + g ，3 式中： 嘶卜液体蒸发总量，蚝； q 广闪蒸液体蒸发速率，k g s ； q r 热量蒸发速率，k g s ； 9 质量蒸发速率，k g s ； t l 闪蒸蒸发时间，s ； f r 热量蒸发时间，s ； t 3 从液体泄漏到全部清理完毕的时间，s 。 1 2 4 2 气体污染物在大气中的扩散模式 气体污染物在大气中的扩散，主要依据环境风险评价技术导则( h j t 1 6 9 2 0 0 4 ) 推荐的计算方法进行模拟计算，可采用烟团模式。对于重质气体污染 物的扩散、复杂地形条件下污染物的扩散，应对模式进行相应的修正。 在计算中涉及到的参数选取主要依据以下原则： 1 、选取最不利气象条件。选取方法：利用最近3 年中任一年的整年气象资料， 对危险物设定某一泄漏源强，分别逐时计算网格点和主要关心方向关心点的浓度， 分别对计算结果排序并选出最大浓度。该浓度出现时间所对应的天气条件( 风速、 风向、稳定度等) 即为危险物对计算网格点和主要关心方向关心点的最不利气象条 件。 2 、混合层参数、地形参数、污染物衰减沉降等参数根据具体情况选取。 3 、扩散计算参数选取：事故泄漏释放时间5 3 0 m i n ；预测烟团扩散时间不低于 6 h ；时间步长与网格距分辨率，随风速和离事故源距离不同。 0 8 3 0 2 2 0 0 5沈琳 苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 在事故后果预测中可采用下列烟团公式： m 。，= 斋舞e 即 一警h 掣h 高 式中： c ( x ，d ) 下风向地面( x ) 坐标处空气中污染物浓度，m g m 3 ； x o y o z o ，烟团中心坐标； o x 、0 2 ；、o z 一、y 、z 方向的扩散参数，可采用g b t 3 8 4 0 9 1 推荐的数值 ( 应注意扩散参数的时间修正) ，m ： q 一事故期间烟团的排放量，m g ； 常取6 x = o - y 。 设事故释放持续时间为t o ( s ) ，可假设等间距释放个烟团，通常n 芝_ 1 0 。每个 烟团的释放量可近似认为相同并由下式计算： q = 0 0 ；n 式中： q f - 单个烟团的释放量，m g ； q r 释放总量，m g ； 忙烟团个数。 每两个烟团的释放时间间隔t 则可由下式计算： 式中： = 1 、in u 卜每两个烟团的释放时间间隔，s ； 事故释放持续时间，s ； 忙烟团个数。 通过上文所述的模拟计算方法，可以得出以下预测结果： 1 、有毒有害物质在最不利气象条件下的网格点最大浓度、时间和浓度分布图； 2 、网格点最大浓度及分布图中， l c 5 0 浓度和i d l h 浓度包络线范围；给出 该范围内的环境保护目标情况； 3 、有毒有害物质在最不利气象条件下主要关心方向轴线最大浓度及位置。 我国目前对于危险化学品泄漏扩散的研究，主要采用上文所述数学模型中的高 斯烟团模型进行理论计算，并针对计算结果，采取相应的应急处置措施。例如：尹 相淳等4 1 利用烟团模型计算青岛液体化工码头苯管泄漏对大气环境的影响进行模拟 计算并预测结果；曲丹丹【5 】同样使用烟团模型计算，模拟苯泄漏对大气环境的影响。 0 8 3 0 2 2 0 0 5沈琳 苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 但是环境风险评价技术导则中的烟团模型，主要适用于轻质气体扩散行为的模 拟计算，当该模型应用于模拟苯( 重质气体) 在大气中的扩散行为时，存在一定误 差，将影响后续应急处置的效果。 1 2 5 环境风险评价 2 0 0 4 年1 2 月1 1 日，国家环境保护总局为了贯彻中华人民共和国环境影响评 价法、建设项目环境管理条例以及环境影响评价技术导则，将建设项目环 境风险评价纳入环境影响评价管理范畴，提高环境风险评价和审查工作的质量和效 率，发布国家环境保护行业标准建设项目环境风险评价技术导则。导则中定 义：环境风险是指突发性事故对环境( 或健康) 的危害程度，用风险值r 表征，其 定义为事故发生概率p 与事故造成的环境( 或健康) 后果c 的乘积，用r 表示， 即：r 危害单位时间 - p 【事故单位时间】c 危害事故 。 环境影响评价技术导则( h j t 1 6 9 2 0 0 4 ) 中将环境风险评价定义为：“是对 人类的各类经济社会活动所发生的可预测突发性事件或事故( 一般不包括人为破坏 及自然灾害) 引起有毒有害、易燃易爆等物质泄漏，或突发事件产生的新的有毒有 害物质，所造成的对人身安全与环境的影响和损害，进行评估，提出防范、应急与 减缓措施。”同时描述环境风险评价的目的是分析和预测存在的潜在危险、有害因 素，可能发生的突发性事件或事故( 一般不包括人为破坏及自然灾害) ，引起有毒 有害和易燃易爆等物质泄漏，所造成的人身安全与环境影响和损害程度，提出合理 可行的防范、应急与减缓措施，以使各项社会经济活动事故率、损失和环境影响达 到可接受水平；环境风险评价应把事故引起厂( 场) 界外人群的伤害、环境质量的恶 化及对生态系统影响的预测和防护作为评价工作重点。而环境风险评价在条件允许 的情况下，可利用安全评价数据开展环境风险评价【6 1 。 1 2 6 危化品泄漏事故的处置 关于泄漏事故应急处置方法的研究主要依据实际案例的总结和理论模拟泄漏 行为后制定的应急处置预案。 在应急处置的人员配备方面，危化品泄漏事故处置首先挑选有较高业务技术能 力、过硬的思想作风、良好的身体素质，并有较丰富实践经验的人员，组成应急处 置小组，并针对泄漏物质的理化性质和毒性，穿( 佩) 戴全套经过安全性能检查的防 护装备，进入事故现场开展工作。使用喷雾或开花水流对执行关阀堵漏任务的人员 进行掩护。现场准备有针对性的急救解毒药物，有医护人员和救护设备随时待命。 对中毒的人员沿着上风方向撤出并及时开展救护。 在减轻危化品的毒害方面，参加危化品泄漏事故处置的车辆停于上风方向，在 保障事故现场水源充足的情况下，消防车、洗消车、洒水车从上风方向喷射开花或 喷雾水流对泄漏出的有毒有害气体进行稀释、驱散；对泄漏的液体有害物质可用棉 织物吸收或用沙袋或泥土筑堤拦截，或开挖沟坑导流，还可向沟、坑内投人中和( 消 0 8 3 0 2 2 0 0 5沈琳 苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 毒) 剂，使有毒物改变性质，成为低毒或无毒的物质。对某些毒性很大的物质，则在 消防车、洗消车、洒水车水罐中加入中和剂( 浓度比为5 左右) ，起到驱散、稀释、 中和的效果。 在现场检测方面，对泄漏区域进行持续的检测，确保及时掌握泄漏物质的浓度 和扩散范围，依据规定，恰当地划定警戒区，为现场指挥部的处置决策提供科学的 依据。同时，泄漏事故发生地政府应迅速调集环保、卫生部门和消防特勤部队的检 测人员和设备共同搞好现场检测工作以保证现场检测的准确性。 在及时采取工艺措施制止泄漏方面，一是中断泄漏设备物料的供应，从而控制 灾情的发展；二是对泄漏或着火的设备，以及受到火势严重威胁的相邻设备内的物 料进行输转的方法。在使用“开阀导流”时，要防止被导流设备内出现负压而吸入空 气发生回火爆炸，因此，操作中严格控制导流的速度，使被导流设备内的压力不低 于0 1 m p a ，在条件允许的情况下，向储存容器中输入n 2 或h 2 0 等气体，防止形 成负压；三是通过与设备上的安全阀、通气口、排气管等相连的火炬放空总管，将 物料烧掉的办法防止爆炸的发生，积极地控制灾情。应该说，工艺措施具有较强的 科学性，能够有效的处置危化品泄漏事故，具有不可替代性。但工艺措施的实施必 须由专家、技术人员和具有丰富岗位经验的工人共同研究提出方案，并由技术人员 和熟练的操作工人共同操作实施。对受火势或爆炸威胁的设备、管道实施相应工艺 措施时，使用水枪，以直流或开花或喷雾射流掩护。 在后续处理方面，制止泄漏并灭火后，对泄漏( 尤其是破损) 装置内的残液实施 输转作业。然后，对泄漏现场进行彻底的洗消，并对污水进行回收消毒处理。对损 坏的装置彻底清洗、置换，检测达到安全标准后，严格按照程序和安全管理规定进 行检修或废弃。 1 2 7 苯泄漏事故的一般处置方法 苯泄漏事故的应急处置一般方法主要包括：切断火源，逐速将泄漏污染区人员 撤离至安全地带，并进行隔离，严格限制出入。当发生小量泄漏时，尽可能使用密 闭容器收集泄漏液，使用不燃性分散剂制成的乳液刷洗，完毕后将洗液稀释放入废 水系统处理，也可以使用砂土、活性碳以及其他惰性材料吸收残液。当发生大量泄 漏时，及时挖坑引导收容，同时使用泡沫覆盖，或使用喷雾状水冷却和稀释蒸气【_ 7 1 。 1 2 8 苯泄漏事故应急响应等级 根据国家安全生产监督管理总局关于危险化学品事故灾难应急预案的规定， 按照安全生产事故灾难的可控性、严重程度和影响范围，应急响应级别原则上分为 i 、i i 、i i i 、级响应。 出现下列情况之一启动i 级响应： ( 1 ) 造成3 0 人以上死亡( 含失踪) ，或危及3 0 人以上生命安全，或者1 0 0 人 以上中毒( 重伤) ，或者直接经济损失l 亿元以上的特别重大安全生产事故。 1 4 0 8 3 0 2 2 0 0 5 沈琳苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 ( 2 ) 需要紧急转移安置1 0 万人以上的安全生产事故。 ( 3 ) 超出省( 区、市) 人民政府应急处置能力的安全生产事故。 ( 4 ) 跨省级行政区、跨领域( 行业和部门) 的安全生产事故灾难。 ( 5 ) 国务院领导同志认为需要国务院安委会响应的安全生产事故。 出现下列情况之一启动i i 级响应： ( 1 ) 造成1 0 人以上、3 0 人以下死亡( 含失踪) ，或危及1 0 人以上、3 0 人以 下生命安全，或者5 0 人以上、1 0 0 人以下中毒( 重伤) ，或者直接经济损失5 0 0 0 万 元以上、l 亿元以下的安全生产事故。 ( 2 ) 超出市( 地、州) 人民政府应急处置能力的安全生产事故。 ( 3 ) 跨市、地级行政区的安全生产事故。 ( 4 ) 省( 区、市) 人民政府认为有必要响应的安全生产事故。 出现下列情况之一启动i i i 级响应： ( 1 ) 造成3 人以上、1 0 人以下死亡( 含失踪) ，或危及1 0 人以上、3 0 人以下 生产安全，或者3 0 人以上、5 0 人以下中毒( 重伤) ，或者直接经济损失较大的安全 生产事故灾难。 ( 2 ) 超出县级人民政府应急处置能力的安全生产事故灾难。 ( 3 ) 发生跨县级行政区安全生产事故灾难。 ( 4 ) 市( 地、州) 人民政府认为有必要响应的安全生产事故灾难。 发生或者可能发生一般事故时启动级响应。 由于事故发生、发展的不确定性，需要快速准确的确定事故应急响应级别，部 分大型企业通过分析空气中苯浓度、人员暴露时间和扩散范围制定了更具操作性的 应急响应级别，以郭德勇等【8 】对河南神马集团尼龙化工有限公司苯泄漏应急响应等 级的划分为例： i 级应急响应空气中苯浓度大于等于4 1 7 9 9 m 3 ，扩散范围大于等于1 5 0 m ， 人员暴露时间5 1 0 m i n 。 i i 级应急响应空气中苯浓度2 4 o o 4 1 7 9 9 m 3 ，扩散范围2 5 1 5 0 m ，人员暴 露时间1 0 3 0 m i n 。 i i i 级应急响应空气中苯浓度4 8 2 4 o o g m 3 ，扩散范围6 - 2 5 m ，人员暴露 时间3 0 6 0 m i n 。 i v 级应急响应空气中苯浓度0 0 4 4 8 9 m 3 ，扩散范围小于等于6 m ，人员 暴露时间大于等于6 0 m i n 。 目前对苯泄漏应急处置的研究，主要集中于i 、i i 级响应的大型事故，对于应 急响应为i v 级的苯泄漏情况，尚没有开展有效的研究，也未提出相应的应急处置 方案。因此，本文将研究重点放在对于应急响等级为i v 级的苯泄漏事故的应急处 置研究上，期望通过及时有效的应急处置，将事故处于萌芽状态时即予以解决，避 0 8 3 0 2 2 0 0 5 沈琳苯泄漏事故的应急处置研究及标准编制 免事故的恶化蔓延。 1 3 本文的研究内容和方向 本文将通过对活性碳和两种不同类型分子筛对苯吸附陛能的比较，确定用于苯 泄漏事故应急处置时使用的吸附材料，并研究环境因素对其吸附苯性能的影响；通 过性能比较和对比实验确定苯快速检测的仪器和方法；通过进行模拟苯扩散行为的 实验，揭示苯发生泄漏后的扩散规律。结合两项研究成果，编写苯泄漏事故应急处 置预案，以期对于在上海地区