附录6-ALOHA评估报告

2019“东华科技恒逸石化杯”第十三届全国大学生化工设计竞赛2019年“东华科技-恒逸杯”第十三届全国大学生化工设计竞赛南京扬子石化分公司ALOHA评估报告年产20万吨醋酸乙烯酯的项目 Hots团队任珈萱 杨钰芬 王凯 吴培丽 孙旺指导老师：常西亮 邵圣娟 李晓红 张云凤目 录1 危险化学品事故11.1概述11.2危险化学品分类11.3危险化学品事故类型21.4相关案例31.5危险化学品事故后果41.5.1中毒41.5.2爆炸与火灾51.5.3窒息52 预测软件ALOHA52.1概述52.2软件用途52.4模拟结果及分析72.4.1醋酸乙烯酯储罐事故分析72.4.2乙烯管道122.4.3醋酸乙烯酯储罐事故分析172.5防火防爆措施223 应急方案233.1应急响应233.1.1预案启动233.1.2应急报告233.1.3应急行动233.2处置措施243.3后期处置243.3培训与演练253.3.1培训253.3.2应急预案演练25251 危险化学品事故1.1概述危险化学品是指具有爆炸、易燃、毒害、腐蚀、放射性等性质，在生产、经营、储存、运输、使用和废弃物处置过程中，容易造成人身伤亡和财产损毁而需要特别防护的化学品随着我国化学工业的迅猛发展，化工企业的数量和规模逐渐增大，生产、经 营、储存、运输、使用以及销毁的危险化学品的数量快速增多，其中相当一部分 是易燃、易爆、有毒、有害的化学品。这些危险化学品一旦泄漏，将会产生火灾、 爆炸或中毒事故。这些事故不仅造成严重的人员伤亡和财产损失，而且往往还会 引发社会恐慌，甚至会对人类的生存环境也造成了严重的危害。因此在发生危险化学品火灾、爆炸或中毒事故时，为了避免引起较大的人员 伤亡和财产损失，应对受影响区域的人员进行疏散。根据危险化学品影响区域的 危害程度不同，分别采用不同的疏散方法，把受影响区域的人员有组织、有计划 地迅速撤离到安全地区。若疏散范围太小，则位于危害地区的没有疏散的人员将 会受到伤害；若疏散范围太大，则付出的代价又太高。因而如何根据危险化学品 的泄漏情况和事故情景，确定合理可信的影响区域，是危险化学品事故疏散决策 中需要解决的一个重要问题。1.2危险化学品分类常用危险化学品分类及标志（GB13690-92）将危险化学品分为八类。第1类:爆炸品第2类:压缩气体和液化气体第3类:易燃液体第4类:易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品第5类:氧化剂和有机过氧化物第6类:毒害品和感染性物品第7类:放射性物品第8类:腐蚀品 危险化学品主要危害包括活性与危险性、燃烧性、爆炸性、毒性、腐蚀性和放射性。由于危险化学品具有上述特性，因此危险化学品大量排放或泄漏后，可能引 起火灾、爆炸，造成人员伤亡，可污染空气、水、地面和土壤或食物，同时可以 经呼吸道、消化道、皮肤或黏膜进入人体，引起群体中毒甚至死亡事故发生。总 之，危险化学品事故系指一种或数种物质释放的意外事件或危险事件。1.3危险化学品事故类型危险化学品泄漏后产生的事故可以分为火灾、爆炸和中毒三大类。火灾事故 是易燃的液态或气态危险化学品泄漏后被点火源点燃而引起的。根据燃烧方式的 不同，可以将火灾分为池火、喷射火、火球和闪火等类型。当易燃或可燃的危险 化学品泄漏到空气中，在扩散过程中与空气混合形成蒸气云。如果遇到火源，浓 度处于爆炸范围以内的蒸气云就会燃烧；如果燃烧非常迅速且剧烈，就可能导致 爆炸。危险化学品泄漏后产生的爆炸事故，一般可分为蒸气云爆炸、沸腾液体扩散 蒸气云爆炸和其他爆炸等。若泄漏的危险化学品是有毒物质，且此有毒物质进入 人体而导致人体某些生理功能或组织、器官受到损坏，这种事故就是中毒事故。各类事故的事故情景如图 1-1 所示。图1-1各类事故情景1.4相关案例图1-2事故现场图2019年3月21日下午,江苏盐城市响水县陈家港化工园区、天嘉宜化工发生爆炸。现场爆炸视频让人看的怵目惊心，巨大的蘑菇云瞬间迸发、烈火冲天,浓烟滚滚，人们四处逃窜、满目疮痍,有人鲜血直流,有人掩面而泣,有人夺路狂奔。同时波及周边16家企业。截至3月23日7时,事故已造成64人死亡,救治的伤员中危重21人、重伤73人。死亡的64人中, 26人已确认身份, 38人身份待确认,各方报来的失联人员有28人。此次发生爆炸的是江苏天嘉宜化工有限公司厂内一处生产装置，因为涉事企业主要生产苯二胺及其系列产品，因此很可能是苯泄漏引起的爆炸。2016年11月13日，湖北荆门钟祥市大生化工有限公司脱硫塔发生窒息事故，造成3人死亡。事故前一日21时，当班技术员发现2号脱硫塔上部8个水洗喷淋塑料支管有水渗漏；事发当日14时50分左右，3名操作人员到现场处理渗漏；17时20分，脱硫岗位巡检工发现上述3名操作人员倒在2号脱硫塔内，当即报告，并立即组织施救；17时40分，3名操作人员被救出，经抢救无效死亡。经初步分析，事故直接原因可能是：3名操作人员在未办理作业票、未进行有毒有害气体分析、未佩戴防护设施的情况下，其中1人进入2号脱硫塔内查看螺旋喷头是否堵塞，缺氧晕倒，另外2人盲目入塔施救，最终导致3人缺氧窒息死亡（经查看在线监测数据，2号脱硫塔内氧含量为5%)。2008年8月2日上午10时2分，贵州兴化化工有限责任公司甲醇储罐区一精甲醇储罐发生爆炸燃烧，引发该罐区内其他5个储罐相继发生爆炸燃烧。该储罐区共有8个储罐，其中粗甲醇储罐2个(各为1000立方米)、精甲醇储罐5个(3个为1000立方米、2个为250立方米)、杂醇油储罐1个250立方米，事故造成5个精甲醇储罐和杂醇油储罐爆炸燃烧(爆炸燃烧的精甲醇约240吨、杂醇油约30吨)。2个粗甲醇储罐未发生爆炸、泄漏。经初步分析，事故直接原因可能是：2008年7月30日，该安装公司在处于生产状况下的甲醇罐区违规将精甲醇c储罐顶部备用短接打开，与三氧化碳管道进行连接配管，管道另一端则延伸至罐外下部，造成罐体内部通过管道与大气直接连通，致使空气进入罐内，与甲醇蒸汽形成爆炸性混合气体。8月2日上午，因气温较高，罐内爆炸性混合气体通过配管外泄，使罐内、管道及管口区域充斥爆炸性混合气体，由于精甲醇c罐旁边又在违规进行电焊等动火作业(据初步调查，动火作业未办理动火证)， 引起管口区域爆炸性混合气体燃烧，并通过连通管道引发罐内爆炸性混合气体爆炸，罐底部被冲开，大量甲醇外泄、燃烧，使附近地势较底处储罐先后被烈火加热，罐内甲醇剧烈汽化，又使5个储罐(4个精甲醇储罐，1个杂醇油储罐)相继发生爆炸燃烧。1.5危险化学品事故后果1.5.1中毒引起中毒的危险化学品有以下种类：气体(如窒息性气体一氧化碳、硫化氢、 氰化物；刺激性气体如氮氧化物、氯、氨、二氧化硫等)，有机溶剂(苯胺、三硝 基甲苯等)，以及有机磷农药等。能引起中毒的危险化学品一定要有基本条件， 即毒物易弥散，而散发时有较多的人接触。从实际发生的情况看，危险化学品中 毒事故多集中在某几种化学物质上：氯气、氨气、氮氧化物、二氧化碳、硫化氢、 硫酸二甲酯、光气等，主要由刺激性气体和窒息性气体组成，占全部中毒事故的 75122 上。而其中氯气、一氧化碳、氨气三类化合物所致的危险化学品中毒事 故占 55左右。这些物质在化工、石油化工、石油等产业中应用和接触十分广 泛和密切。另外，由于有些化学物质腐蚀性很强，常使设备、管线损坏，发生跑、 冒、滴、漏，外逸的气体极易通过呼吸道进入人体而导致人体中毒。1.5.2爆炸与火灾火灾、爆炸等危险化学品事故可直接导致人员死亡，同时，现场的中毒、烧 伤，窒息伤员如得不到及时有效的现场救护，也将导致死亡。1.5.3窒息窒息性气体可分为两大类：一类为单纯性窒息性气体，如氢气、甲烷、二氧 化碳等，这类气体本身毒性很低，但因其中空气中含量高，使氧的相对含最降低， 肺内氧分压降低，导致机体缺氧；另一类为化学性窒息性气体，如一氧化碳、氰 化物、硫化氰等，主要危害是对血液或组织产生特殊的化学作用，使血液运送氧 的能力和组织利用氧的能力发生障碍，造成全身组织缺氧。2 预测软件ALOHA2.1概述近年来，运用不同的数学模型，用计算机编制了许多的气体扩散软件。这些软件可以用来模拟危险化学品在空间的扩散过程，进而计算气体的浓度和确定事 故影响范围。常见的软件有SLAB、DEGADIS、ARCHIE和ALOHA等。这些软件使用不同的模型，各具特色，其中ALOHA（Areal Locations of Hazardous Atmospheres，有害大气空中定位软件）是由美国环保署（EPA）化学制品突发事件和预备办公室（CEPPO）和美国国家海洋和大气管理（NOAA）响应和恢复办公室共同开发的应用程序。ALOHA经过多年发的展，功能逐渐强大，可以用来计算危险化学品泄漏后的毒气扩散、火灾、爆炸等产生的毒性、热辐射和冲击波等。目前 ALOHA已经成为危险化学品事故应急救援、规划、培训及学术研究的重要工具。2.2软件用途（1）输入危险化学品泄漏的地点（即纬度、经度和海拔）和时间以及建筑物类型。这些参数主要是用来确定日照角度和强度，和大气气象参数一起来确定大气稳定度。（2）输入危险化学品参数。要求输入危险化学品的物理、化学、毒性参数。为了应用方便，ALOHA 软件带有常见的危险化学品参数数据库，在应用时可以直接从数据库中选择危险化学品类别；若数据库中没有，则需要输入相应的参量。（3）输入气象条件参数。要求输入风速、风向、地表状态、气温、湿度等参数。这些参数将用来计算气体的扩散速率、方向、距离和浓度等。（4）描述危险化学品的泄漏情形：要求输入容器的尺寸、充装程度、介质状态以及泄漏口形状、面积和位置等参数。（5）显示危险区域：当毒物的浓度、火灾的热辐射或爆炸产生的冲击波等超过某一临界值、就可能对人或财产产生危险。ALOHA 用红、橘、黄三种颜色分别表示三种不同的危害区域。（6）若要计算敏感点的危险化学品浓度变化情况，则还需要输入敏感点参数。敏感点参数包括两部分，一部分是建筑类型参数。此参数是为计算室内毒气的速度而引入的。ALOHA 软件把建筑物类型分为一般密闭的办公楼、单层建筑、双层建筑三种，当然也可以直接输入每小时室内空气与外界交换的次数；另一部分就是敏感点的坐标参数，要求输入的是该敏感点相对于泄漏源的坐标。（7）计算选项和显示选项。计算选项有三个备选项：第一个选项是让ALOHA自行决定；第二个选项是使用高斯扩散；第三个选项是使用重气扩散。显示选项确定在结果显示中使用英制单位还是公制单位。（8）用图或文字显示危害区域的范围以及敏感点的室内外浓度变化曲线。以上的（1）（6）是参数的输入，描述事故情景的；（7）是计算和显示的方式、方法；（8）是模拟结果的显示方式。有两种方式，一种是文字描述，一种是可视化的方法。表2-1 ALOHA的事故情形泄漏源中毒情景火灾情景爆炸情景直接直接泄露毒气蒸气云燃烧区域（闪火）蒸气云爆炸液池蒸发毒气蒸气云燃烧区域（闪火）蒸气云爆炸燃烧（池火）池火罐不燃烧毒气蒸气云燃烧区域（闪火）蒸气云爆炸燃烧喷射火或闪火BLEVEBLEVE（火球或池火）气体管道不燃烧毒气蒸气云燃烧区域（闪火）蒸气云爆炸燃烧（喷射火）喷射火2.4模拟结果及分析2.4.1醋酸乙烯酯储罐事故分析1.场景描述2019年7月06日10:46，南京化学工业园区内一醋酸乙烯酯储罐因发生撞击导致筒体破坏，在储罐高度一半处，撞击了一个直径为5cm的洞。该厂位于江苏省南京市六合区，海拔高度为25m，地理坐标为北纬3214，东经11845，当时风速为6m/s，风向为东南风，相对湿度58%，储罐公称容积为700m，温度30，压力0.1MPa,天空无云，外界气温为30。2.分析结果（1）易燃蒸汽云模型蒸汽云有毒模型分析结果显示该气体对人体健康有一定危害，具体分析结果如下图：图2-1 醋酸乙烯酯泄露云模型分析威胁区域:红色（死亡区）:124米(180ppm = AEGL-360分钟)橙色（重伤区）:299米(36ppm = AEGL-260分钟)黄色（轻伤区）:721米(6.7 ppm = AEGL-160分钟)蒸汽云易燃模型：通过分析，该储罐泄漏不会燃烧，无伤害。图2-2蒸汽云易燃模型蒸汽云爆炸模型：通过分析，该储罐泄漏不会爆炸，无伤害。图2-3蒸汽云爆炸模型（2）水池火灾模型分析结果如图2-2所示：图 2-4 醋酸乙烯酯储罐池火模型分析池火热辐射随着距离增大而衰减，衰减速度随距离增大而变慢。由图2-2可得，以液池为中心，半径为13m的圆形区域内，为死亡区（红色区域），此范围内操作设施全毁，人员在10s内死亡的概率为1%，在1min内死亡概率为100%。以液池为中心，半径1316m的环形区域内，为重伤区（橙色区域），此范围内有火焰时木材会燃烧，人员在10s内会遭受二度烧伤；以液池为中心，半径为1621m的环形区域内，为轻伤区（黄色区域），此范围内木材燃烧，塑料熔化，人员在10s内会受到一度烧伤，在1min内的死亡概率为1%。（3）BLEVE 模型分析结果如下：图2-5 醋酸乙烯酯储罐BLEVE模型分析由图2-3可得，666m范围内为死亡区(红色区域)，火球1min内产生的热辐射是致命的；960m范围内为轻伤区，火球1min内产生的热辐射使人2度烧伤；1.1km范围内为轻伤区，火球1min内产生的热辐射使人感到疼痛。2.4.2乙烯管道1.场景描述2019年7月06日12:35，南京化学工业园区内一乙烯管道泄漏该厂位于江苏省南京市六合区，海拔高度为25m，地理坐标为北纬3214，东经11845，当时风速为6m/s，风向为东南风，相对湿度58%，管道长为30m，直径为150mm，温度31，压力0.8MPa。当时天空少云，外界气温为25。2.分析结果（1）易燃蒸汽云模型分析结果显示该气体对人体健康有危害，具体分析结果如下图：图2-6 乙烯管道蒸汽云模型分析威胁区域:模型运行:重气红色（死亡区）:68米(40000 ppm = PAC-3)橙色（重伤区）:197米(6600ppm = PAC-2)黄色（轻伤区）:726米(600ppm = PAC-1)图2-7 乙烯管道扩散速率由图2-5可得，管道扩散速率保持不变。（2）热辐射模型图2-8乙烯管道热辐射模型由图2-6可得： 红色（死亡区）:30米(10.0KW/平方米)= 60秒内可能致命)橙色（重伤区）:41米(5.0 kW/(平方米)= 60秒内2度烧伤)黄色（轻伤区）:64米(2.0 kW/(平方米)= 60秒内疼痛)（3）蒸汽云爆炸模型2-9乙烯管道泄露蒸汽云爆炸模型如图2-7威胁区域:威胁模型:蒸汽云爆炸产生的超压(爆炸力)点火方式:由火花或火焰点燃拥塞程度:拥塞模型运行:重气橙色（重伤区）:90米(可能严重受伤)黄色（轻伤区）:120米(打碎玻璃)2.4.3乙醛储罐事故分析1.场景描述2019年7月07日16:30，南京化学工业园区内一乙醛储罐因发生撞击导致筒体破坏，在储罐高度一半处，撞击了一个直径为5cm的洞。该厂位于江苏省南京市六合区，海拔高度为25m，地理坐标为北纬3214，东经11845，当时风速为6m/s，风向为东南风，相对湿度77%，储罐公称容积为500m，温度10，压力3bar,天空晴朗，外界气温为30。2.分析结果（1）易燃蒸汽云模型蒸汽云有毒模型分析结果显示该气体对人体健康有一定危害，具体分析结果如下图：图2-10 乙醛储罐泄露云模型分析威胁区域:红色（死亡区）:106米(840 ppm = AEGL-360分钟)橙色（重伤区）:211米(270ppm = AEGL-260分钟)黄色（轻伤区）:586米(45 ppm = AEGL-160分钟)蒸汽云易燃模型：通过分析，该储罐泄漏不会燃烧，无伤害。蒸汽云爆炸模型：通过分析，该储罐泄漏不会爆炸，无伤害。（2）水池火灾模型分析结果如图2-11所示：图 2-11 乙醛储罐池火模型分析池火热辐射随着距离增大而衰减，衰减速度随距离增大而变慢。由图2-2可得，以液池为中心，半径为13m的圆形区域内，为死亡区（红色区域），此范围内操作设施全毁，人员在10s内死亡的概率为1%，在1min内死亡概率为100%。以液池为中心，半径1316m的环形区域内，为重伤区（橙色区域），此范围内有火焰时木材会燃烧，人员在10s内会遭受二度烧伤；以液池为中心，半径为1621m的环形区域内，为轻伤区（黄色区域），此范围内木材燃烧，塑料熔化，人员在10s内会受到一度烧伤，在1min内的死亡概率为1%。（3）BLEVE 模型分析结果如下：图2-12 乙醛储罐BLEVE模型分析由图2-12可得，595m范围内为死亡区(红色区域)，火球1min内产生的热辐射是致命的；855m范围内为轻伤区，火球1min内产生的热辐射使人2度烧伤；1.3km范围内为轻伤区，火球1min内产生的热辐射使人感到疼痛。2.5防火防爆措施1设置标准：罐区与周围设施的安全距离应符合石油化工企业设计防火规范（GB501602008）2电气防爆措施将正常运行时的易产生火花的电气设备布置在远离LPG储罐的爆炸危险性教学或爆炸危险的区域内。3设置阻火器天然气储罐顶部与大气相通的呼吸管道上必须设置阻火器，且应安装在呼吸阀下面。4.管道与阀门采用无缝管道，尽量采用焊接。5.防止静电与雷击，应设置防雷防静电设施，满足爆炸及火灾危险环境电力装置设计规范(GB5005892)等标准的要求。 6.监控、防护设施采用DCS集散控制操作系统，设置高低液位报警等。7.消防系统设置固定式高倍数泡沫灭火系统，并设置足够的移动式灭火器。8.安全管理编制天然气事故应急救援预案，建立应急组织和应急响应队伍，配备必要的防护救护器材，定期进行事故演练，将事故损失降至最低。3 应急方案3.1应急响应3.1.1预案启动发生火灾事故后凡符合下列条件之一，化学品泄漏火灾事故应急预案启动。A、重大危险源不论发生什么火灾，岗位操作人员未能及时扑灭；B、重大危险源发生较大物料泄露并着火，岗位操作人员未能及时处置；C、接到车车辆发生火灾事故、请求支援报告。应急指挥部下达命令后，向应急指挥部办公室下达启动本预案的指令，进行应急处置工作。3.1.2应急报告发生物料泄露、火灾时，当班驾驶员解决不了的在5分钟内向公司安全部报告，安全部在5分钟内向应急指挥部报告。3.1.3应急行动（1）应急指挥部办公室接到重大危险源发生火灾、泄露事故请求支援的报告后，迅速开展下列工作：A、向应急指挥部领导或者上级应急指挥中心办公室汇报； B、按应急指挥部领导指示通知公司有关职能部门；C、确定本部门派往现场的人员并待命； D、根据应急指挥部决定，通知技术保障组专业技术人员；E、联系事故可能波及的周边企业、社会救援机构； F、收集现场资料；G、通知公司各部门，组成应急施救小组，包括：抢险组、医疗与卫生队伍等；H、根据应急指挥中心的指示，起草上报的材料； I、安排专人负责确保应急指挥部与事故现场通讯联络畅通；J、做好应急指挥部的交通、后勤等保障工作； K、所有应急人员保持移动通讯24小时开机状态。（2）应急指挥部接到应急指挥部办公室重大危险事故发生报告后，迅速开展下列工作：A、组织相关部门和专业技术人员制定重大危险源事故应急处置指导对策； B、拟定现场应急指挥部人员名单，确定现场应急总指挥；现场应急总指挥（或指定代表）带领，应急抢险人员、生产技术部、安防部及专业技术人员赶赴现场，实行现场处置。（3）物资供应部接到应急响应准备之后联系公司库房，准备事故应急救援可能需要的应急物资。（4）车队接到响应准备后全部车辆做好准备待发。（5）应急指挥部办公室接到应急指挥部下达的命令之后，通知应急指挥部全体成员召开事故应急救援会议，确定现场指挥和组成人员。各响应部门按照响应级别开展应急救援工作。（6）其他相关部门做好应急准备，以便随时完成应急救援指挥部安排的工作。3.2处置措施主要的处置措施包括：控制、灭火、隔绝、堵漏、倒灌、拦截、稀释、覆盖、泄压、收集等专项技术措施。3.3后期处置（1）安置人员在短时间内要迅速恢复受难者的生命支持系统，保证食物和水的供应，妥善安置生活。（2）清理现场及时清理现场，修复损坏设施，恢复生产、生活的秩序，做好后期评估工作。（3）调查总结发生安全生产事故后，公司要按照国务院关于特大安全事故责任追究的规定，和公司的相关规定，组成联合调查组，开展调查工作。事故调查处理按照实事求是、尊重科学的原则，客观、公正、准确、及时地