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液氨储罐区安全研究论文推荐
毕业设计[论文]
题目：
液氨储罐区安全研究
学院：
市政与环境工程学院
专业：
安全工程
姓名：
XX
学号：
XX
指导老师：
XXX
完成时间：
XXXXXXXXXXX
液氨储罐区安全研究
摘要
液氨储罐在工业中广泛应用，液氨储罐属于介质为毒性且易燃易爆的压力容器。
由于物的不安全状态和人的不安全行为，在实际生产过程中可能导致发生储罐物理爆炸和泄露引发的中毒、火灾化学爆炸事故。
预防和控制事故的发生，对减少事故伤亡和财产损失有重要的意义。
本文对液氨储罐的安全进行了研究，在研究过程中，首先给出了本文的绪论部分，简单介绍了研究的背景、意义、国内研究现状、研究内容和方法。
论文运用预先危险性分析方法、事故模型计算方法和DOW法对液氨储罐进行了定性和定量分析。
在分析过程中重点介绍了氨泄漏事故模拟计算过程和DOW法的安全评价。
氨泄漏事故模拟计算中，利用气体扩散模型和蒸气云爆炸模型计算出事故损害区域，并根据浓度划分不同区域。
DOW法评价中，给出了安全评价程序及计算公式，同时指出液氨储罐区的安全评价应该从火灾、爆炸指数的计算、物质系数的计算、火灾爆炸指数的计算、基本MPPD、实际MPPD以及暴露区域半径和面积的计算，综合计算得出液氨储罐区的安全评价。
最后，从预防、应急两个方面给出安全措施。
通过安全分析的结果采取相应的措施可以很大程度上降低液氨储罐可能产生的危险，保证人员不受伤害和财产不受损失，保证生产安全进行。
关键词:
氨；液氨储罐系统；安全评价；DOW法；模拟计算；措施。
ThesafetyresearchofLiquidammoniastoragetankarea
Abstract
Liquidammoniatankiswidelyusedinindustry,theliquidammoniatankbelongstopressurevessewithmediumoftoxic,flammableandexplosive.Becauseofthecontentofunsafeconditionandunsafebehaviorofpeople,intheprocessofproductionmayleadtoaccidentofphysicalstoragetankexplosionandpoisoning,firechemical,explosioncausedbyleaking.Topreventandcontrolaccidentsiscritaltoreduceaccidentcasualtiesandpropertylosses.
Thesafetyoftheammoniatankinthecourseofstudy,giventheintroducepartofthisarticlebrieflydescribestheresearchbackgroundandsignificanceoftheresearchstatus,themaincontentsandmethodsofresearch.ThepaperbyutilizingthemethodofPHA,theaccidentmodelcalculationandDOWofliquidammoniatankhascarriedonthequalitativeandquantitativeanalysis.TheanalysisfocusonammonialeakageaccidentsimulationprocessandthesafetyassessmentofDOW.Ammonialeakagesimulationcalculation,theuseofgasdiffusionmodelandthemodeltocalculatethevaporcloudexplosionaccidentdamagearea,andaccordingtotheconcentrationofdifferentregions.IntheDOWofassessment,safetyassessmentprocedureandcalculationformulaaregiven.Theammoniastoragetankareasafetyassessmentshouldbefromthefireandexplosionindexcalculation,materialcoefficientcalculation,thecalculationoffireexplosionindex,basicMPPD,actualMPPDandcalculationoftheexposedarearadiusandarea.Comprehensivesafetyassessmentofliquidammoniastoragetankareaiscalculated.Finally,fromtheaspectsofprevention,construction,emergencythreesecuritymeasuresarepresented.Accordingtotheresultsofthesafetyanalysis,thecorrespondingmeasurescanlargelyreducetheriskofliquidammoniatankmaybeproduced,ensureworkersfromharmandpropertyfromlosses,toensureproductionsafety.
Keyword:
ammonia;theliquidammoniatanksystem;safetyevaluation;ofDOWFrance;measure.
目录
1绪论1
1.1研究背景1
1.2研究意义1
1.3国内外研究现状2
1.4研究的主要方法和主要内容3
1.4.1研究的主要内容3
1.4.2研究的主要方法3
2液氨储罐区概述5
2.1液氨储罐简介5
2.2液氨储罐区概况5
2.3氨的特性6
2.3.1物理性质6
2.3.2化学性质6
2.3.3毒性7
3液氨储罐区的安全性分析9
3.1重大危险源判定9
3.2预先危险性分析9
3.3事故模拟计算11
3.3.1泄漏程度分析11
3.3.2危害半径计算12
3.3.3爆炸损害计算13
3.4DOW法安全评价16
3.4.1评价方法简介16
3.4.2评价依据17
3.4.3评价过程17
3.4.4小结23
4安全控制措施24
4.1安全预防措施24
4.1.1液氨储罐物理爆炸预防措施24
4.1.2氨泄漏预防措施26
4.1.3安全管理制度26
4.1.4安全设施建设27
4.2应急措施28
4.2.1火灾、爆炸及泄漏事故处理措施28
4.2.2人员疏散29
5总结30
参考文献31
致谢32
1绪论
1.1研究背景
随着化学工业的快速发展，很多工业园区建成了很多大规模的贮罐区和仓库，这些贮罐区和仓库储存放着大量有毒、有害、易燃、易爆危险化学品，它们很多都属于重大危险源，然而目前我国城市对重大危险源的安全管理存在着很多缺陷，其中有毒、易燃、易爆化学品的泄漏事故是发生频率较高的一种突发性污染事故。
化学品泄漏事故形式多种多样，机理非常复杂，特别是对于氨气等液化气等低沸点化学物质，为了贮存和运输的方便，通常以液化、高压、低温等形式存储于储罐等高压容器中，当储存容器发生失效时，有毒有害物质泄漏至大气中，会导致人员的中毒及环境的污染，如果发生火灾或爆炸事故后果则更严重。
近年来，液氨储罐氨泄漏事故频繁发生。
2012年10月22日湖北洪湖市德淡水产公司发生氨气泄漏事故，导致479人中毒，一千多名群众被紧急疏散，事故原因是冷却器螺旋盘老化断裂；2012年12月21日浙江省舟山市一艘渔轮在进行海上冷冻品过驳作业时发生氨气泄漏，造成现场7名工作人员中毒，其中3人死亡；2013年4月1日肉类加工企业金锣集团山东临邑一工厂同样发生氨气泄漏事故，造成厂内40多名工人受伤，库内16吨速冻肉成品受到污染。
一个多月后，金锣集团以深埋的方式对污染肉进行销毁，但此举被质疑存在二次污染的可能；2013年4月21日四川眉山市仁寿县一食品厂冷库发生液氨泄漏事故，造成4人死亡，另有24人中毒；上海2013年8月31日，上海翁牌冷藏实业有限公司发生氨泄漏事故，造成15人死亡，7人重伤18人轻伤。
1.2研究意义
液氨储罐作为储存氨的压力容器，一般都是重大危险源。
由于人的不安全行为和物的不安全状态，导致大量氨的泄漏，甚至会引起火灾、爆炸、人员中毒等事故。
无数的事故案例证明，液氨储罐区是火灾、爆炸多发区域。
对其进行危险分析和安全评价显得尤为重要。
安全评价同其他工程系统评价、产品评价、工艺评价等一样，都是从明确的目标值开始，对工程、产品、工艺的功能特效等属性进行科学测定，最后根据测定的结果用一定的方法综合、分析、判断，并作为决策的参考。
安全评价就是对系统存在的安全因素进行定性和定量分析，通过与评价标准比较得出系统的危险程度，提出整改措施。
安全评价的方法很多，并且都具有各自不同的使用范围。
如果选择的安全评价方法不合适，得出的结论可能会不符合实际，甚至造成比较大的偏差。
本文以预防氨泄漏为主，通过液氨储罐系统的危险分析、事故模拟计算、火灾和爆炸危险性评价，分析出可能出现泄漏事故的后果。
并用系统的观点阐述安全控制措施。
1.3国内外研究现状
安全生产是我国的一项基本国策，是保护劳动者安全健康，保证经济建设持续发展的基本条件。
如何保证安全生产，多年来一只为从事工业生产和安全管理工作者所关注，也是世界各国迫切需要研究和解决的课题，尤其是近几十年来，由于科技进步和工业生产的迅猛发展，生产规模日趋扩大，生产过程日趋自动化，传统用的安全工作由于不能掌握事故发生的内在规律，和对事故进行预测，已很难适应现代安全生产及安全管理工作的要求，其结果是工业生产中不断发生灾难性的事故，造成严重的人身伤亡和巨大的经济损失。
安全评价作为一种分析系统危险性和危险程度的方法，并根据评价情况提出相应的措施。
安全评价在一定程度上为工业生产提供了安全控制措施，提高系统的安全等级，在工业生产中广泛应用[5]。
在国外，20世纪30年代的保险业最先运用了安全评价技术，第二次世界大战后，伴随着工业过程的日趋大型化和复杂化，特别是化学工业的迅猛发展，火灾、爆炸、赌气扩散等重大恶性事故在生产过程中不断发生。
因此，对事故的预防控制以及安全管理得到了人们的广泛的重视和关注。
由美国和英国为中心的欧洲最早一些安全事故做了详细的研究报告。
1964年，化工企业的火灾、爆炸危险性评价方法由美国DOW公司最先推出。
运用此方法。
能有效地防止和控制化工企业系统内的火灾、爆炸事故的发生。
经过了几十年的实践及运用，DOW法得到了不断的完善。
到1993年，已经发展到第七版了，并对一些参数进行了一系列的修正。
安全评价也称作安全性评价、危险性评价或风险评价，安全评价是安全系统工程的内容。
安全评价的最终目的是对评价系统可能发生的事故的危险性进行定性和定量分析，评价分析出评价系统内可能发生的事故的危险的可能性及其严重程度，以此来寻求合适的措施降低事故发生概率、减少损失，从而使安全效益达到最大化。
安全评价也是安全管理和科学决策画的基础条件，更是依靠现代科学技术预防减少事故发生、财产损失多聚体表现。
安全评价不仅是需求安全的规矩，也是寻求一种危险、威海的规律，更是寻求一种安全与危险相关联的规律。
通过需求这种规律，采取必要的安全防护措施，以便达到预期的安全目标。
在我国，危险化学品泄露、爆炸、火灾及中毒事故频繁发生，有些事故导致了巨大的人员伤亡和财产损失，同时也造成了重大的环境污染。
为此，我国相关部门制定《易燃、易爆化学物品消防安全监督管理办法》、《道路危险货物运输管理规定》等，国务院也于2002年颁布了《危险化学品安全管理条例》。
这些条例和规定，协调安全生产法律法规对我国生产、储存、运输等各领域的安全管理，实现安全生产管理系统化、法律化[12]。
安全系统工程的发展过程大致经历了四个阶段：
（1）军事装备零部件的可靠性和安全性问题研究。
始自20世纪50年代末期美国的军事工业。
后来发展到其他工业生产部门，使可靠性管理与质量管理相对分工。
（2）工业安全管理开始引起系统工程方法。
如60年代初应用事故树分析法（FTA）和故障类型影响分析法（FMEA）等。
（3）从60年代中期开始，引用了系统工程计划的方法，对系统开发的各阶段，如计划编制、开发研究、制造标准、操作程序等进行安全评价。
（4）70年代以后是安全管理和工程广泛使用系统工程方法，形成了安全系统工程学科。
我国在20世纪80年代初期引进了安全系统工程，并得到了很多企业和部门的重视。
通过借鉴外国的安全系统工程，我国逐渐吸取了安全评价过程，并在矿业、钢铁、化工等行业得到了广泛的应用。
我国有关部门相继颁布了《医药工业企业安全评价通则》、《航空航天工业安全评价规程》、《石油化工企业安全性综合评价办法》、《电子企业安全性评价标准》等[3],进一步推动和促进安全评价方法在我国的发展。
1.4研究的主要方法和主要内容
1.4.1研究的主要内容
本文首先从研究背景及意义着手，阐述危险分析与安全评价的必要性。
接着对液氨储罐进行危险性分析，主要包括危险性的定性分析和事故模拟定量计算。
依据分析结果，在多个层次上对安全对策进行研究，并在控制措施中提出相关对策。
在安全评价过程中采用DOW法对液氨储罐区进行安全评价，并对DOW法做了详细的介绍和对安全评价内容了做了细致叙述。
1.4.2研究的主要方法
（1）定性和定量分析法
通过液氨储罐区重大危险源判定、事故模拟计算，对整个液氨储罐系统进行了定性和定量分析。
并结合定性和定量分析的结果，为控制措施的制定提供了依据，使得论文更具有严谨性和科学性。
（2）安全评价法
比较各种安全评价方法，结合化工安全评价实际情况，本文采用DOW化学火灾爆炸指数评价法。
道化学火灾爆炸指数评价方法有很强的可操作性，依据液氨储罐区的固有火灾爆炸、液氨泄漏及中毒的危险性和各种消防防范措施等分析结果。
通过计算暴露面积、暴露半径、安全补偿系数、危害系数以及基本最大可能财产损失，总结出现实中存在的安全问题，并未液氨储罐区的安全对策研究提供了依据。
（3）分析比较法
无论从资料搜集、分析工具的选择，到策略的制定，都离不开各种信息的比较和筛选。
通过比较而得出的结果，更可靠和有效。
2液氨储罐区概述
2.1液氨储罐简介
液氨储罐是用来储存液态氨的容器。
一般规定氨液中含水不应超过0.2%。
氨一般用于制冷剂、硝酸、铵盐、氨肥及炸药。
由于液氨储罐既是压力容器，又是储存有毒的介质，一旦发生事故，会产生严重后果，所以安装、使用、维修必须严格遵循国家相关法律，法规的规定。
通常条件下，液氨的储存温度为-33℃~-43℃之间。
一般采用压缩和低温或者两种方法相结合的方法储存氨。
液氨的储存工艺分为三种，加压常温、加压低温、常压低温。
在无保温和保冷措施下，液氨储罐的设计温度为50℃，设计压力取在50℃下的饱和压力2.07MPa。
2.2液氨储罐区概况
XX公司占地面积5500㎡。
该厂共有两个液氨储罐（钢材），均为50m³，罐区占地总面积680㎡，单个储量为40t，总储量80t。
XX公司液氨储罐规格参数为储存压力：
1.05MPa，设计温度：
50℃，储存温度常温，设计溶积：
50m3，材质：
16MnR。
罐区内设置了1个消防池及6台卧罐喷雾，附带自动喷淋装置等消防设施，具体布置如图所示。
图2-1XX厂区平面布置图
从历年来的防火检查以及下发的责令改正通知书可以明确看出储罐存在以下几个方面的火灾隐患:
①安全距离不足。
《城镇燃气设计规范》GB50028—93、5.4.7明确规定与民用建筑的防火间距为25m，而厂区与其邻近的一所新落成小学最大距离仅为15m。
②各种设备、设施、器材等的缺少维护。
《消防法》第二章第十三条（五）明确规定，机关、团体、企业、事业单位应当按照国家有关规定配置消防设施和器材、设置安全标志，并定期组织检验、维修，确保消防设施和器材完好、有效。
但该厂连续两年被责令对其已有消防器材进行维护。
③区内安全管理问题。
《易燃易爆化学品监督管理办法》第三章第十四条规定经营易燃易爆化学物品的单位和个人，必须有消防安全管理制度。
该厂的消防安全管理却存很多问题，如机动车进入库区排气管未安装阻火器、静电导除（管线上每20m及90度弯头处设置倒除静电设施，液化气输送管线法兰连接处按每相邻两法兰之间均设置倒除静电设施）等漏洞。
因此有必要对此储罐进行危险分析与安全评价。
2.3氨的特性
2.3.1物理性质
（1）有刺激性气味的气体
氨对人体的眼、鼻、喉等有刺激作用，接触时应小心。
如果不慎接触过多的氨而出现病症，要及时吸入新鲜空气和水蒸气，并用大量水冲洗眼睛。
（2）密度小
氨气的密度为0.771g/L（标准状况下）。
（3）沸点较高
氨很容易液化，在常压下冷却至-33.5℃或在常温下加压至700KPa至800KPa，气态氨就液化成无色液体，同时放出大量的热。
液态氨气化时要吸收大量的热，使周围物质的温度急剧下降，所以氨常作为制冷剂。
（4）易溶于水
氨极易溶于水，在常温、常压下，1体积水能溶解约700体积的氨。
2.3.2化学性质
（1）NH3（挥发性）遇HCl（挥发性）气体有白烟产生,可与氯气反应。
（2）氨水（一水合氨，NH3·H2O）可腐蚀许多金属，一般若用铁桶装氨水，铁桶应内涂沥青。
（3）氨的催化氧化是放热反应，产物是NO，是工业制硝酸的重要反应，NH3也可以被氧化成N2。
（4）NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
在水中产生少量氢氧根离子，呈弱碱性。
（5）氨与酸反应生成铵盐：
NH3+HCI=NH4CI。
氨在英文中有时会被称作anhydrousammonia（译为无水氨），以和在英文中与它名称类似的氨水区别。
中文中很少有人会把氨气和氨水混为一谈。
（6）一水合氨或称氨水是氨的水溶液，氨的水溶液为碱性：
NH3+H2O⇌NH4+OH其性质和氨气完全不一样。
实验室的稀氨水一的浓度一般为1M至2M。
氨的饱和水溶液（大约18M）的密度是0.880gcm，故可称之为880Ammonia。
2.3.3毒性
氨由于对臭氧层无破坏作用，使用较广泛。
氨（NH3）为无色、有剌激性辛辣味恶臭的气体，分子量17.03。
比重0.597。
沸点―33.33℃。
溶点―77.7℃。
爆炸极限为15.7%～27%（氨气体积比）。
急性毒性：
LD50350mg/kg（大鼠经口）；LC501390mg/m3，4小时（大鼠吸入）。
氨在常温下加压易液化，称为液氨，接触液氨可引起严重冻伤。
与水形成氨水（NH3+H2O=NH3·H2O），呈弱碱性。
氨水极不稳定，遇热后分解，1%水溶液PH值为11.7。
浓氨水含氨28%～29%。
氨在常态下呈气体，比空气轻，易逸出，具有强烈的刺激性和腐蚀性，故易造成急性中毒和灼伤。
⑴氨的中毒机理
①氨能够干扰脑细胞的能量代谢氨抑制丙酮酸脱羧酶的活性，使乙酰CoA生成减少，影响三羧酸循环的正常进行；消耗大量α－酮戊二酸和还原型辅酶，造成ATP生成不足；氨与谷氨酸结合生成谷氨酰胺的过程中大量消耗ATP。
总之，氨耗大是ATP，又使得脑细胞ATP生成减少以抑制脑细胞。
②脑内神经递质的改变，氨引起脑内谷氨酸、Ach等兴奋神经递质的减少，又使谷氨酰胺、γ—氨基丁酸等抑制性神经递质增多，从而造成对中枢神经系统的抑制。
③对神经细胞的抑制作用NH3干扰神经细胞膜上的Na-K-ATP酶，使复极后膜离子转动障碍，导致膜电位改变和兴奋性异常；NH3与K+有竞争作用，影响NaK在神经的细胞膜上的正常分布，从而干扰神经传导活动。
综上，氨中毒主要抑制中枢神经系统，正常情况下，中枢神经系统能够抑制外周的低级中枢，当中枢神经系统受抑制，使得其对外周低级中枢的抑制作用减弱甚至消失，从而外周低级中枢兴奋，出现一系列如肌随意性兴奋、角弓反射及抽搐等本能反应。
⑵不同浓度氨对人危害表现
表2-1不同浓度氨对人危害表现
浓度/（mg/m3）
接触时间/min
危害程度
危害分级
0.7
感觉到气味
对人体无危害
9.8
无刺激作用
对人体无危害
67.2
45
鼻、咽部位有刺激感，眼有灼痛感
对人体无危害
70
30
呼吸变慢
轻微危害
140
30
鼻和上呼吸道不适、恶心、头痛
轻微危害
140～210
20
身体有明显不适但尚能工作
中等危害
175～350
20
鼻眼刺激、呼吸和脉搏加速
中等危害
553
30
强刺激感，可耐受1.25min
重度危害
700
30
立即咳嗽
重度危害
1750～3500
30
危及生命
重度危害
3500～7000
30
即刻死亡
重度危害
3液氨储罐区的安全性分析
3.1重大危险源判定
根据重大危险源辨识（GB18218-2009）中规定，部分有毒物质名称及临界量见表3-1。
XX公司的液氨储量80吨，没有超过临界量，不构成重大危险源。
表3-1部分有毒物质名称及临界量
序号
物质名称
临界量，t
生产场所
贮存区
1
氨
40
100
2
氯
10
25
3
碳酰氯
0.30
0.75
4
一氧化碳
2
5
5
二氧化硫
40
100
6
三氧化硫
30
75
7
硫化氢
2
5
8
羰基硫
2
5
9
氟化氢
2
5
3.2预先危险性分析
预先危险性分析是对系统存在的危险源、出现条件和事故可能造成的后果进行宏观、概率分析的系统安全分析方法。
其目的是识别出系统可能存在的所有危险源，识别出危险源可能导致的危害后果，并根据风险程度对其分级，最后确定风险控制措施。
风险分级要同时考虑事故发生的可能性和后果严重程度，一般分成4级[5]：
Ⅰ级：
安全的，一般不会发生事故或者后果轻微，可以忽略。
Ⅱ级：
临界的，有导致事故发生的可能性，且处于临界状态，暂时不会造成人员伤亡和财产损失，但应采取措施予以控制。
Ⅲ级：
危险的，很可能导致事故发生、造成人员伤亡和财产损失，必须立即采取措施控制。
Ⅳ级：
灾难性的，很可能导致事故发生，造成重大人员伤亡和巨大财产损失必须立即采取措施加以消除。
根据XX公司液氨储罐实际运行情况统计分析，安全风险主要有：
（1）液氨储罐的物理爆炸。
（2）液氨储罐氨泄漏引起的中毒、火灾
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