9-储罐泄漏模拟报告

储罐泄漏模拟报告2018年“东华科技-陕鼓杯”第十二届全国大学生化工设计竞赛中石化镇海炼化年产6.5万吨甲基丙烯酸1.5万吨新戊二醇项目储罐泄漏模拟报告团队名称：宁波工程学院C-Bond团队指导老师：李正辉、周琦、李颖团队成员：汤慧峰、陈恒、方梓潼、胡银杰、罗吴佳玥完成时间：2018年7月镇海炼化年产6.5万吨甲基丙烯酸1.5万吨新戊二醇项目 储罐泄漏模拟报告目录引言1第1章危险化学品事故的理论基础21.1危险化学品分类21.2危险化学品事故类型21.3危险化学品事故的特点31.4危险化学品事故的后果31.5危险化学品的管理和应急管理5第2章ALOHA软件介绍62.1ALOHA软件简介62.2ALOHA软件特性及功能62.2.1特性62.2.2优点62.2.3主要功能72.3ALOHA软件应用步骤8第3章储罐泄漏事故模拟93.1模拟内容93.2模拟情景93.3模拟结果103.3.1情景一模拟结果103.3.2情景二模拟结果12第4章防火防爆措施16第5章应急救援预案175.1应急响应175.1.1预案启动175.1.2应急报告175.1.3应急行动175.2处置措施185.3事故的预防185.3.1设备、设施的硬件方面185.3.2管理方面195.4后期处理195.4.1人员安置195.4.2清理恢复195.4.3调查与总结195.5培训与演练205.5.1培训205.5.2应急预案演练20宁波工程学院C-Bond团队 II引言在化工、石油化工及相关行业中，易燃、易爆及有毒有害物质在生产、储存和运输过程中经常发生泄漏事故。事故的发生不仅会导致巨大的经济损失，而且还会造成严重的人员及环境生态的毒性伤害和污染。更为严重的是可能会发生火灾或爆炸等灾害，使得灾害损失与破坏进一步加剧。建设项目环境风险评价技术导则（HJ/T169-2004）要求对建设项目建设和运行期间发生的可预测突发性事件或事故引起有毒有害、易燃易爆等物质泄漏，或突发事故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。因此，具有易燃易爆特性的危化品泄漏后，是否能在第一时间准确预测出泄漏扩散影响区域以确定急性中毒致死区、火灾爆炸危险区，关系到人员疏散和制定有效应急救援措施的成败。近年来，市面上有许多扩散模型软件，能够运用不同的数学模型对各种意外泄漏事故进行扩散模拟分析，从而得到泄漏扩散影响区域。这些软件可以计算出扩散气体的浓度并确定事故的影响范围。常见的软件有SLAB、DEGADIS、ARCHIE和ALOHA等，其他研究机构也有一些软件。针对目前本项目中从原料到中间产物再到产品，各过程中出现的危险化学品，将甲醇作为本次模拟分析对象，通过ALOHA对本泄漏的各种事故情况模拟分析，因而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，确定预防和事故发生后的相关疏散解决措施。宁波工程学院C-Bond团队 21第1章 危险化学品事故的理论基础1.1 危险化学品分类危险化学品是指物质本身具有某种特性，当受到摩擦、撞击、振动、接触热源或火源、日光曝晒、雨水受潮和遇性能相抵触物品等外界条件的作用，会导致燃烧、爆炸、中毒、灼伤及污染环境事故发生的化学品。化学品分类及危险性公示通则（GB13690-2009）将危险化学品分为8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、自然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、皮肤或粘膜进入人体，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。1.2 危险化学品事故类型危险化学品泄漏后产生的事故可分为火灾、爆炸和中毒三大类。火灾事故时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，在扩散的过程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。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某些生理功能或组织、器官受到损坏，这种事故就是中毒。各类事故的事故情景如图 11所示。图 11 危险化学品事故分类1.3 危险化学品事故的特点危险化学品事故具有突发性、复杂性、激变性、群体性，在发生重大或灾害性事故时常可导致严重事故后果，因此现场急救工作不同于一般的医疗救护工作，有其特定的内涵，再加上危险化学品事故应急救援工作常常涉及多部门和多种救援专业队伍的配合协调，致使危险化学品事故的现场急救的组织工作尤其重要。1.4 危险化学品事故的后果引发危险化学品事故的原因很多，危险化学品种类繁多，所以发生危险化学品事故的后果也大不相同，可引起爆炸和燃烧，或中毒，因而常常危及人们生命和财产的安全，带来不可估量的严重后果。2005年3月29日，京沪高速公路淮安段上行线发生一起交通事故，导致液氯大面积泄漏。中毒死亡者达28人，送医院治疗285人，疏散村民群众近l万人，造成京沪高速公路宿迁至宝应段关闭20个小时。2005年11月13日，吉林双苯厂一车问发生爆炸，造成当班的6名工人中5人死亡、1人失踪，事故还造成60多人不同程度受伤，爆炸后紧急疏散近1.2万名大学生和3万居民，避免造成进一步的人员伤亡。危险化学品事故对作业人员造成的危害主要有以下四种情况。(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、硫酸二甲醋、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75%122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。(2) 烧伤危险化学品事故现场常发生爆炸和燃烧，因此伤员往往出现烧伤情况，并且常伴有复合伤。(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、氛化物、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。(4) 死亡火灾、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 危险化学品的管理和应急管理危险化学品事故造成的后果非常严重，一系列的危险化学品事故的发生，给人类的生命、健康及环境带来了极大的灾难，被称为毁灭性的灾难。1976年的意大利塞维索工厂环己烷泄漏事故，1984年的墨西哥城石油液化气爆炸事故，特别是1984年印度的博帕尔事件，震惊了世界，已经引起国内外的广泛关注，纷纷采取应急措施，并加强设备的本质安全。加强危险化学品管理及其相应的医学救援是减轻灾害后果的重要措施。近年来，我国又陆续出台了一系列危险化学品管理的法律法规，如危险化学品安全管理条例，为危险化学品企业加强事故应急救援提供了依据，要求危险化学品企业在做好应急救援预案的同时，重视事故应急救援工作，加强事故急救体系建设，建立相应的组织，配备相应的专业或兼职人员和应急装备，并进行应急培训和演练。第2章 ALOHA软件介绍2.1 ALOHA软件简介近年来，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、DEGADS、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）响应和恢复力公室共同开发的应用程序。ALOHA经过多年发展，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 ALOHA软件特性及功能2.2.1 特性ALOHA所得结果可迭加到电子地图上，使预测结果更易理解，可以帮助实现危险化学品泄漏事故的分析和可视化决策。2.2.2 优点ALOHA的优点有：(1) 包含近1000种常见危险化学品属性数据；(2) 在计算速度和计算精度上适当折中；(3) 计算结果精确，可以应用于实际；(4) 应用简单，可以在紧张环境下方便地使用；(5) 使用友好，能够减少输入错误；(6) 在线帮助友好，提供软件特性和计算模型的解释以及输出结果解释的背景信息。2.2.3 主要功能ALOHA的主要功能有：(1) 可以模拟危险化学品火灾、爆炸和中毒等事故后果。ALOHA中采用的是成熟的数学模型，主要有高斯模型、DEGADIS重气扩散模型、蒸气云爆炸、闪火等成熟的大气扩散、火灾、爆炸等模型。(2) 能够预测事故影响范围。对于特定的事故情景，即在给定的危险化学品、泄漏源的特征、事故发生的天气和环境特征等条件下，能够确定火灾、爆炸或中毒事故的影响区域和严重程度。(3) 能够预测敏感点处事故的进展。对于特定的敏感点，例如医院、养老院、学校等一些脆弱性的目标，能够根据建筑物类型，预测室内、外毒气浓度的变化。(4) 应急培训和训练。ALOHA给出两种工作模式。一种是应急模式，一种是培训模式。在培训模式下，用户可以根据不同的事故情景，改变输入参数，就可以观察事故影响范围的变化和敏感点处的浓度变化情况，从而得到培训和训练的目的。ALOHA中能够模拟的泄漏源有4种，具体情景见表 21。表 21 ALOHA的事故情景项目泄漏源中毒情景火灾情景爆炸情景直接直接泄漏毒气蒸气云燃烧区域（闪火）蒸气云爆炸液池蒸发燃烧（池火）毒气蒸气云燃烧区域（闪火）池火蒸气云爆炸罐不燃烧燃烧BLEVE毒气蒸气云燃烧区域（闪火）喷射火或池火BLEVE(火球或池火)蒸气云爆炸气体管道不燃烧燃烧（喷射火）毒气蒸气云燃烧区域（闪火）喷射火蒸气云爆炸2.3 ALOHA软件应用步骤ALOHA的应用步骤为：(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（l)(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。第3章 储罐泄漏事故模拟3.1 模拟内容异丁烯、新戊二醇危险化学品泄漏，均会产生爆炸、中毒、火灾( 闪火、池火灾、火球) 事故，这些事故的影响区域取决于多方面的情况（如：泄漏源的情况、气象条件、地形条件等）。ALOHA 软件能够根据危险化学品的泄漏情形和气象条件对事故进行模拟，并用图像、文字的方式描述不同危害程度的范围和区域。以上化学品在运输、储存和设备检修过程中均存在一定的危险性，储罐及其管道、阀门的意外破损、爆裂都会将导致危险化学品的大量泄漏，若未采取安全措施，均容易引起火灾、爆炸和中毒事故的发生。对于异丁烯、新戊二醇，模拟的内容有： BLEVE 事故、池事故、人员中毒事故。3.2 模拟情景本文模拟的事故包含以下四个情景：情景一：2018年6月25日夜晚21时20分，镇海区化工园区一异丁烯储罐因外物撞击导致筒体被破坏，在储罐高度一半处产生长3cm，宽2cm的细缝，造成异丁烯泄漏。该厂位于山浙江省宁波市，海拔高度4m，地理坐标为北纬2851至3033，东经12055至12216之间。储罐公称容积为1000m3，储罐内化学品温度为 25。当时风速为6.69m/s，风向为东南风，测量高度为8m，天空约87%有云，气温为28，相对湿度 89%。情景二：2018年6月25日夜晚21时20分，镇海区化工园区一甲基丙烯酸储罐因外物撞击导致筒体被破坏，在储罐高度一半处产生长3cm，宽2cm的细缝，造成甲基丙烯酸泄漏。储罐公称容积为1000m3，储罐内化学品温度为 20。当时风速为6.69m/s，风向为东南风，测量高度为6.63m，天空约 87%有云，气温为 28，相对湿度89%。下面使用 ALOHA 软件模拟各储罐化学品的泄漏影响。3.3 模拟结果3.3.1 情景一模拟结果1 喷火事故模拟图 31 喷火事故模拟由图 31可知：以火球为中心，25码范围内为死亡区(红色区域)，火球1min内产生的热辐射是致命的；2535码范围内为重伤区（橙色区域），火球1min内产生的热辐射可以使人导致二级烧伤；35码53英里范围内为轻伤区（黄色区域），火球1min内产生的热辐射使人感到疼痛。2 BLEVE事故模拟图 32 BLEVE模拟由图 32可知：935码范围内为死亡区(红色区域)，火球1min内产生的热辐射是致命的；9351320码范围内为重伤区（橙色区域），火球1min内产生的热辐射可以使人导致二级烧伤；1320码1.2英里范围内为轻伤区（黄色区域），火球1min内产生的热辐射使人感到疼痛。3 中毒事故模拟图 33 毒气模拟图 33为中毒事故模拟结果。由图 33可得：236码范围内为重伤区（橙色区域），此范围内异丁烯浓度可达到1250ppm。236326码范围内为轻伤区（黄色区域），此范围内异丁烯浓度可达到750ppm。3.3.2 情景二模拟结果1 池火事故模拟图 34 池火事故模拟由图 34可知：以液池为中心，半径1013码的环形区域为轻伤区(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%。距液池中心 13码之外为安全区。2 BLEVE事故模拟图 35 BLEVE事故模拟由图 35可知：0.43英里范围内为死亡区(红色区域)，火球1min内产生的热辐射是致命的； 0.43-0.57英里范围内为重伤区，火球1min内产生的热辐射可以使人导致二级烧伤； 0.57-0.92英里范围内为轻伤区，火球1min内产生的热辐射使人感到疼痛。3 中毒事故模拟图 36 毒气模拟图 36为中毒事故模拟结果。由图 36可得：100码范围为轻度受伤害区(黄色区域)，此范围内甲基丙烯酸浓度可达到6.7ppm。第4章 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异丁烯储罐的爆炸危险性教学或爆炸危险的区域内。3 控制LPG蒸汽与空气混合物浓度异丁烯罐区合理布置，通风、惰化和设置异丁烯浓度监测等措施，可有效减少异丁烯蒸汽与空气混合物的存在范围。4 设置阻火器异丁烯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。5 管道与阀门采用无缝管道，尽量采用焊接。6 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。7 降温系统LPG罐区必须装备水喷淋系统。8 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。9 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。10 安全管理编制异丁烯事故应急救援预案，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。第5章 应急救援预案5.1 应急响应5.1.1 预案启动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漏并着火，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。5.1.2 应急报告发生物料泄漏、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。5.1.3 应急行动（1）应急指挥部办公室接到重大危险源发生火灾、泄漏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。5.2 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。5.3 事故的预防车辆在从事危险化学品运输前，除在设计（设备、环境）上都采取了有关的消防、安全设计外，还在以下两个方面进行了监控和预防，采取有效的措施来降低危害程度和损失。5.3.1 设备、设施的硬件方面A、配备专用有效的消防设备，每辆车必须至少配备4kg 灭火2个。B、车辆必须配备防爆消声器、断电开关，装备有防静电的设备。C、运输异丁烯和甲基丙烯酸车辆的罐体上必须装有呼吸阀。D、对车辆的储罐等特种容器设备，进行定期检测。E、公司要储备足够的应急救援器材和物资，并定期检查更换。F、工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作完毕，淋浴更衣。G、实行就业前和定期的体检。5.3.2 管理方面A、建立健全了重大危险源安全制度和安全技术操作规程；制定有安全生产责任制度、安全教育培训制度、安全生产检查制度、动火管理制度、防火防爆安全管理制度、危险化学品管理制度等二十三项各种安全管理制度；并做到管理职责到人，警示牌匾齐全。B、各岗位操作人员要进行安全技术培训并取得上岗资格证后方可上岗。C、各生产作业岗位要制定科学、可行的安全操作规程。5.4 后期处理5.4.1 人员安置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。5.4.2 清理恢复及时清理现场，修复损坏设施，恢复生产、生活的秩序，做好后期评估工作。5.4.3 调查与总结（1）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，