液态有毒物质破裂时毒害区估算.doc

液态有毒物质破裂时毒害区估算化学世界 2009-09-23 09:58 阅读112评论0 字号： 大大 中中 小小 1液氨管道破裂时毒害区估算液氨在管道破裂时会发生蒸气爆炸，会造成大面积的毒害区域，企业在生产过程中，存在着液氨管道破裂的可能性。已知拟建邻氯苯甲腈项目每小时供氨量为55.56kg/h,若管道发生100%破损，则每小时的泄漏量为55.56kg，每10分钟的泄漏量为9.26 kg，现以氨管道在20时破裂为例，若泄漏的氨未发生爆炸，可能造成的毒害区半径为：每小时蒸发的氨气体积：Vg 1=22.4WC(t-t0)(273+t0)/273Mq=22.455.564.6(20+33)273+(-33)/171370273=14.60m3每10分钟蒸发的氨气体积：Vg 2=22.4WC(t-t0)(273+t0)/273Mq=22.49.264.6(20+33)273+(-33)/171370273=2.43m3式中：W介质重量，kgt容器破裂前介质温度，C介质比热，kj/kgt0介质标准沸点，q介质汽化热，kj/kgM介质分子量已知空气中氨气浓度达到0.5%时，人吸入5-10分钟即致死，则上述氨气可以令人致死的有毒空气体积为：V1=Vg1100/0.5=14.60100/0.5=2.92103m3V2=Vg2100/0.5=9.26100/0.5=1.852103m3假设氨气以半球形向外扩散，有毒气体扩散半径为：R1= 2.0944= = 37.34m 3 Vg1/C14.60/0.0051/24/3 R2= 2.0944= = 29.74m 3 Vg2/C9.26/0.0051/24/3 已知氨的最高容许浓度为30mg/m3(折合体积百分比为0.4%),D2车间的长度21米,当D2车间氨浓度达到0.4%时,泄漏氨的体积为:V=2.0944R20.004=3.69m3折合氨的量为:3.69/0.7081=5.22kg所需的时间为:5.22/55.56=0.094小时(约5.64分钟) F8.6.3爆炸、火灾伤害模型2液氯泄漏事故后果模拟计算1)液态气体体积膨胀计算在标准状态下（0,101.3KPa），1摩尔气体占有22.4升体积。根据液态气体的相对密度由下式可计算出它们气体后膨胀的体积；VV0d0100022.4式中：V膨胀后的体积（升）；V0液态气体的体积（升）；d0液态气体的相对密度（水1）；M液态气体的分子量。将液氯有关数据代入上式中：d01.46，M70.9计算得到V463V0由计算可知：若液氯发生泄漏迅速气化，有膨胀体积为原液态体积的463倍。液氯泄漏所形成的毒气扩散速度可想而知，容易造成有社会影响的重大事故。2)液态气体扩散半径模拟计算液态气体灌泄漏后迅速气化并扩散，在一定泄漏量范围内，因其液态气体比重大于空气，则其沿地面能扩散到相当远的地方，可模为半椭圆球形，其短轴与长轴之比将随着扩散半径的增大而减少。其可由下式计算：3V R 2/3K 式中：V液态气体膨胀后的体积；液态气体在空气中的浓度；K椭圆形短轴与长轴之比，即Kh/R。根据工作场所有害因素职业接触限值（GBZ2-2002）查得：液氯在空气中时间接触容许浓度值为1mg/m3，其在空气中体积浓度换算为=0.31610-6。该建设项目所使用液氯钢瓶所装液氯重量为1000kg，若发生重大泄漏事故时，当一只液氯钢瓶内的液氯全部泄漏时，其可能发生中毒事故的浓度区域半径计算如下：液氯体积Vo1000/14600.685m3则V463Vo317m3取K0.10.31610-6V 3R 2/3K =1683.5(m) 由上述计算可得，当泄漏1000kg液氯时，可能发生中毒浓度的区域半径为1683.5m，实际上由于液氯比空气重，因此，其扩散时的浓度半径将会大于此计算值。由计算半径得到发生中毒可能浓度的区域面积计算为：SR28.92km23液氯泄漏毒害区域危险性评价该建设项目的液氯储罐区、液氯钢瓶仓库均构成重大危险源，一旦发生事故，将会导致严重的人员伤亡和财产损失。因此必须对泄漏所造成的毒害区域进行评价，为南通中泰化工有限公司、如皋港开发区化工专业园区及安监部门建立重大事故应急救援体系，组织及时有效的应急救援行动，控制灾害蔓延，降低危害后果和损失提供理论依据和技术支持。3.1液氯钢瓶爆炸时毒害区的估算液氯钢瓶爆炸时不起火燃烧，但会造成大面积的毒害区。1吨液氯钢瓶，液化气体质量为1000kg，设容器爆炸破裂前介质温度为20,氯的比热Cp0.949,处于过热状态的氯气的标准沸点为to-34.51。Vg22.4WC（t-to）/Mq（273+to）/27349.5m3（1）吸人510min致死的有毒空气中VVg100/0.0955000m3假设这些有毒气体以半球形向外扩散，有毒气体扩散半径为3R Vg/0.09% 1/24/3 =29.7m （2）吸人0.51h致死的有毒空气体积为：VVg100/0.005990000(m3)假设这些有毒气体以半球形向外扩散，有毒气体扩散半径为：3 R V2.0944 =77.9m 根据上述计算结果，若1吨液氯钢瓶爆炸短时间内距爆炸中心29.7m范围内的人员将可能死亡。距爆炸中心77.9m范围内的人员接触有毒空气0.5h将会死亡。数学模型是在一系列的假设前提下按理想的情况建立的，有些模型经过小型试验的验证，有的则可能与实际情况有较大的出入，但对辨识危险性来说是可参考的。本扩散模型是在静态下进行计算，实际上还存在风力、环境温度、地形和湍流等因素而影响气团飘移、扩散，在下风侧实际数据应比计算值大得多。3.2液氯储罐区爆炸时毒害区的估算 1)概述假设该项目液氯储罐区域发生爆炸事故，储存的液氯全部泄漏散发在空间。该项目拟建有4个液氯储罐，其情况见表5-39。表5-29 该项目液氯储罐区情况序号类别储槽序号 12341 容积/m3302空槽起点压力/MPa1.03满槽压力/MPa1.454允许装载/t35t/台台氯，黄绿色气体，具有刺激性，较空气重，可沿地面流动，可通过呼吸系统吸收到体内；职业接触限值(闽限值)最高允许质量浓度为1mg/m3(GBI22002)，如容器泄漏时，能迅速达到空气中有害气体浓度，过多超过接触限值可能导致死亡；对眼睛、皮肤和呼吸道有腐蚀作用，吸入可能引起肺水肿，液氯快速蒸发可能引起冻伤。氯的物化性能见表5-40，危险浓度(均为体积分数)见表5-41。表5-40 氯的物化性能相对分子量M沸点t0/液体平均比热容C/ KJkg-1汽化热q/ KJkg-171-340.962.89102表5-41氯的体积分数(%)吸人510min致死的体积分数吸人0.51h致死的体积分数吸人0.51h致重病的体积分数0.090.00350.0050.00140.00212)中毒模型危险性定量分析液氯介质汽化所放出的热量计算液氯介质在容器破裂时会发生蒸气爆炸，当液氯液爆炸不燃烧，便会造成大面积的毒害区域。设液氯有毒液化气体质量为W(k)，容器破裂前容器内温度为t()，液体介质比热容为CKJkg-1 当容器破裂时，容器内压力降至大气压，处于过热状态的液化气温度迅速降至标准沸点t。()，此时全部液体放出的热量：Q= WC(tt0)(1)液氯储罐区域液氯汽化放出的热量为：Q液氯=W.C(tto)=35100030.96(10+34)= 4.4352106 kJ液化有毒介质蒸发量计算设液化有毒介质所放出的热量全部用于容器内液体的蒸发，如它的汽化热为q(KJ/kg)，则蒸发量为：W= Qq (2)液氯储罐区域中液氯蒸发量为：W液氯=Q/q=4.4352106289=1.535104kg液化有毒介质蒸气体积计算如果液化有毒介质的相对分子质量为M，则在沸点下其蒸气的体积为：Vg =(22.4 W液氯/M)(273+to)/273 (3)液氯储罐区中液氯蒸气体积为：Vg液氯=(22.4 W液氯M)(273+t0)/273= (22.4 1.535104/71)(27334)/273=4.24103 m3液化有毒介质扩散后有毒空气体积计算当液化有毒介质扩散后，扩散有毒气体在危险浓度下的有毒空气体积为：V= Vg/危险浓度液氯储罐中液氯扩散后有毒空气体积为：当液氯(吸入510min)致死的体积分数为0.09时V液氯=4.24103/0.09% = 4.71106m3当液氯(吸人051h)致死的体积分数为0.0035时V液氯= 4.24103/0.0035%=1.21108m3当液氯(吸入051 h)致死的体积分数为0.005时V液氯= 4.241030.005%=8.48107m3当液氯(吸人0.51h)致重病的体积分数为0.0014时V液氯= 4.241030.0014%=3.03108m3当液氯(吸入0.51h)致重病的体积分数为0.OO21时V液氯=4.241030.0021%=2.02108m3液化有毒介质扩散后毒害半径计算假设液化有毒介质扩散后形成的有毒空气以半球形向地面扩散，则可求出其毒害半径为：3R V 1/24/3 3 R V2.0944 液氯储罐区中液氯扩散后毒害半径为：当液氯(吸入510 mln)致死的体积分数为0.09时R液氯=(V/2.0944)-3=(4.71106/2.0944)-3=131m当液氯(吸人0.51h)致死的体积分数为0.0035时R液氯=(V/2.0944)-3=(1.21108/2.0944)-3=387m当液氯(吸入0.51 h)致死的体积分数为0.005时R液氯=(V/2.0944)-3=(8.48107/2.0944)-3=343m当液氯(吸人0.51h)致重病的体积分数为0.0014时R液氯=(V/2.0944)-3=(3.03108/2.0944)-3=525m当液氯(吸入0.51h)致重病的体积分数为0.OO21时R液氯=(V/2.0944)-3=(2.02108/2.0944)-3=459m3)结论当液氯储罐区域发生爆炸事故，假设储存的液氯全部泄漏，液氯蒸发扩散后形成的有毒空气以半球形向地面扩散，其形成的毒害区域大致情况如下：当吸人液氯510min致死体积分数为0.09%时，致死区域球半径为131m。当吸人液氯0.51h致死体积分数为0.0035 0.005时，致死区域球半径为343m387m。当吸人液氯0.51h致死体积分数为0.0014 0.0021时，致重病区域球半径为459525m。本扩散中毒模型危险性定量分析是在静态下进行计算，实际上还存在风力、环境温度、地形和湍流等因素而影响气团飘移、扩散，在下风侧实际数据应比计算值大得多。因此，本报告建议南通中泰化工有限公司必须做到以下几点：(1)建立包括安全思想教育、安全技术知识教育和安全管理知识教育在内的企业安全文化教育体系，提高企业职工的安全防范意识，对于尽早发现事故隐患，降低事故发生概率，减少事故造成的生命财产损失具有现实意义。(2)制定、健全事故应急救援预案。针对危险化学品的危险特性，制定事故应急救援预案，建立专业的企业事故应急救援队伍，并不时地进行应急救援演练，不断地提高企业组织及时有效的应急救援行动，控制灾害蔓延，降低危害后果和损失的应急救援反应能力。(3)建立健全重大危险源档案。对重大危险源进行辨识评价，针对重大危险源制定出一套严格的安全管理制度，对重大危险源进行严格控制和管理。(4)加大投入，建立计算机监控预警系统。及时监控重大危险源在正常情况下的运行状况及状态，当各种参数超出正常值的界限向事故生成方向转化，监控预警系统将及时报警，并快速绘制出混合气团在电子地图上的覆盖区域、浓度预测值，以便采取相应的措施，防止毒物的进一步扩散，最大限度地降低危害后果和损失。3.3液氨球罐破裂后果模拟分析某化肥厂液氨球罐容积为400m3,压力为2.4MPa,球罐内液氨温度为常温(25), 液氨的体积占球罐容积的80%,密度为0.817103Kg/m3,球罐内液氨的质量为：=4000.800.817103=261.44103Kg当球罐破裂时, 球罐内压力降至1atm(0.1MPa),处于过热状态的液氨温度迅速降至标准沸点t0(-33),此时全部液氨所放出的热量为：Q= WC(tt0)= 261.44103.（+）=.式中Q-液氨放出的热量j-容器内液氨的质量Kg-平均比热j/Kg.t-球罐内液氨温度t0-液氨标准沸点设这些热量全部用于球罐内液氨蒸发,则其蒸发量为：W=/q=./1.37103=5.09104Kg则在标准沸点下氨气的体积gg=22.4 W/M *273+ t0/273=5.9104M3液氨的物化性能表物质名称 相对分子量 沸点t0/ 平均比热C/(kj/kg. )汽化热q/(kj/kg) 吸入(5-10)min(%) 氨 -33 4.6 1.37103 0.5 3.2毒物危害半径的计算有关氨的毒性数据见表表氨的急性短时间接触浓度及危害空气中氨气浓度 接触时间 危害程度 67.2 45 鼻咽部有刺激感 70-140 30 呼吸变慢眼和上呼吸道不适恶心头痛（轻度） 210-350 28 鼻眼刺激呼吸及脉有明显不适（中度） 700 30 立即咳嗽,有强烈的刺激作用（中度） 1750-4500 30 危害生命,可立即死亡（重度