危险化学品泄漏事故后果评.docx
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危险化学品泄漏事故后果评
附件八危险化学品泄漏事故后果评价
8.1评价内容
本章主要对天然气输送管道、液氨储罐、甲醇储罐、二甲醚储罐、液氨输送管道、甲醇输送管道、二甲醚输送管道、丁烷储罐等进行物料泄漏的模拟，以便对液氨、甲醇、二甲醚、丁烷泄漏事故的后果进行评价。
内容包括
1）毒物泄漏扩散事故情景模拟
确定评价因子，选取典型的泄漏事故情景。
2）毒物扩散危害评价
选择毒物泄漏扩散模式，划分火灾危险性及毒物危害等级，计算毒物扩散危害距离与面积，并确定出各危害等级的浓度等值线图。
3）评价结果讨论
8.2物料泄漏扩散事故情景模拟
8.2.1评价因子的确定
在泸天化集团公司范围内，对天然气输送管道、液氨储罐、甲醇储罐、二甲醚储罐、丁烷储罐、液氨输送管道、甲醇输送管道、二甲醚输送管道输送和储存的有毒和易燃物料量大，均可作为重大危险源，一旦发生泄漏事故，将造成严重的后果，因此选取对天然气输送管道、液氨储罐、甲醇储罐、二甲醚储罐、液氨输送管道、甲醇输送管道、二甲醚输送管道、丁烷储罐作为评价因子。
液氨、甲醇、二甲醚、丁烷的主要理化特性见表8-1所示
表8-1评价因子的主要理化特性
名称
分子量
储存温度下的蒸气压
沸点（℃）
储存压力
（MPa）
储存温度
（℃）
相对密度
液体
气体
液氨
17.03
常压
-33
常压
-33
0.82
0.6
天然气
16
-161.49
1.0
15-25
0.5
0.8
甲醇储罐
32
0.0126MPa
64.5
常压
常温
0.8
1.11
甲醇管道
32
0.0126MPa
64.5
1.0
常温
0.8
1.11
二甲醚球罐
46
0.51MPa
-24.9
0.7
常温
0.67
1.61
二甲醚管道
46
0.51MPa
-24.9
1.4
常温
0.67
1.61
丁烷储罐
58.12
0.106
-0.5
3.8
常温
0.58
2.05
8.2.2典型泄漏事故情景的选取
1）泄漏物料
液氨、天然气、甲醇、二甲醚、丁烷泄漏
2）泄漏源
选取的泄漏源包括：
⑴天然气配气站至主装置的输送管道
⑵液氨储罐（球）
⑶从合成氨至尿素装置的成品氨输送管道
⑷粗甲醇储罐的进出管道
⑸甲醇库区甲醇储管的进出管道
⑹二甲醚精馏塔的进出管道
⑺二甲醚库区球罐的进出管道
⑻丁烷罐区储罐的进出管道
3）泄漏事故规模
根据泸天化集团公司天然气输送管道、液氨储罐、甲醇储罐、二甲醚储罐、丁烷储罐、液氨输送管道、甲醇输送管道、二甲醚输送管道的实际安全状况，结合国内外化学危险品罐区安全技术状况以及事故案例的调查，选取以下两种典型泄漏事故作为评价对象。
·小型泄漏（泄漏孔径25mm）
·中型泄漏（泄漏孔径75mm）
·大型泄漏（管道完全破裂，泄漏孔径100/150/200mm，根据储罐的进出口管道最大直径确定）
8.3毒物扩散气象条件
对毒物扩散起作用的气象条件主要包括：
风速、大气稳定度、混合层高度、光照和气温等。
根据项目所在地的气象条件，风速选取静风（风速1.0m/s）和年平均风速（风速1.7m/s）以及最大风速（风速13.5m/s）三种情况，风向选取本地区年主导风向之一的东北风向进行模拟计算。
本评价主要考虑一旦天然气输送管道、甲醇成品储罐、二甲醚储罐、丁烷储罐、甲醇输送管道、二甲醚输送管道发生泄漏事故，氨气对小下风向区域的危害程度和可燃气体爆炸下限所涉及的区域。
气温选取年平均气温17.1℃，大气稳定度选取中性稳定度。
混合层高度和光照条件选取一般条件。
8.4泄放源模式
8.4.1气体释放量
以声速气体流量公式为基础，用来计算气体释放量。
AQ=4.751×10-6D2Pa[Mw/（T+273）]1/2
式中：
AQ—气体释放量，Kg/s；
Pa—绝压，KPa；
Mw—物质的相对分子量
T—温度，℃
D—泄漏孔的直径，mm
8.4.2液体释放量
1）确定释放的液体流量
液体释放流量L由下式确定：
L=9.44×10-7D2ρ1（1000Pg/ρ1+9.8△h）
式中：
L—液体释放流量，Kg/s；
Pg—表压，KPa；
ρ1—操作温度下液体的密度，Kg/m3；
△h—释放点以上液位高度，m
D—泄漏孔的直径，mm
公式假设所有的释放在终止前至少持续5min，如果5min释放可能超过总储量，则释放流速用总量除以5min来计算。
⑵确定释放的液体总量
为了确定液池尺寸，必须估算形成液池的毒物总量。
如果一次释放大得足以在15min内放空容器（包括在5min内发生很大的释放），则进入液池中的液体量是容器的总储量。
对更长时间的持续释放（大于15min），假设液池在15min后达到最终的尺寸。
因此，总的液体释放量WT是储罐储量（储罐在15min内放空），或用下式表示：
WT=900L
⑶计算闪蒸系数
比较液体的操作温度与它的标准沸点，如果温度小于沸点，闪蒸率0。
如果温度大于沸点，则需要计算闪蒸系数。
释放时的闪蒸系数Fv用下式表示：
Fv=Cp（Ts-Tb）/Hv
式中：
Fv—释放液体的闪蒸系数
Tb—液体标准沸点，℃；
Ts—液体的平均热容，J/（Kg·℃）
Hv—液体的蒸发热，J/Kg；
如果不能得到所需资料，那么Cp/Hv可取0.0044。
由闪蒸产生的释放量由下式计算：
AQf=5FvL
式中：
AQf—由闪蒸产生的释放量，Kg/s；
如果Fv≥0.2，那么AQf=L，并且不形成液池。
⑷确定液池尺寸
进入液池总液体总量Wp由下式表示：
Wp=Wt（1-5FVn）
式中：
Wp—由闪蒸产生的释放量，Kg；
如果泄漏的液体没有充满围堤或流到围堤外，则液池表面积按下式计算：
Ap=100Wp/ρ1
式中：
Ap—液池面积，m2
当泄漏的液体进入围堤并充满整个围堤，则液池面积等于围堤面积减去储罐占有的面积。
⑸确定从液池表面蒸发产生的释放量
从液池表面蒸发产生的释放量按下式计算：
AQp=9.0×10-4Ap0.95MWwPv（T+273）
式中：
AQp—液池表面蒸发释放量，Kg/s
MW—相对分子量；
Pv—液体在特定液池温度下的蒸气压，KPa；
T—特定液池温度，℃；
如果液体温度等于或高于环境温度，而低于标准沸点，液池温度等于操作温度。
如果液体温度等于或大于沸点，液池温度是液体的标准沸点。
标准沸点指液体在大气压下的沸点。
⑹确定大气中的释放量
大气中总的释放量由下式表示：
AQ=AQf+AQp
式中：
AQ—大气中总的释放量，Kg/s
8.5气体扩散模拟
由于氨球罐区、甲醇灌区、二甲醚罐区均设置有围堤，泄漏的液体物料会在围堤内形成液池，气体物料（天然气外管泄漏、丁烷储罐连接管泄漏）泄漏点接近地面，因此其扩散模式选用在地面连续释放的扩散模式：
Q1y2z2
Cxyz=exp［-（+）］
πδyδzμ2δ2yδ2z
式中：
Cxyz—给定某一点（x，y，z）的浓度，mg/m3
Q—连续质量释放量，Kg/s；
δyδz—扩散相关系数；
y—横风向距离；
z—离地面的高度
µ—风速，m/s
8.6评价特征值的选择
由于天然气、甲醇、二甲醚、丁烷的主要危害特性是泄漏的物料扩散所带来的火灾爆炸危险，因此选用天然气、甲醇、二甲醚、丁烷的爆炸下限进行模拟计算，而液氨的主要危害特性是泄漏的物料对人体的毒害性，因此选用液氨对人体的毒性影响进行评价。
表8-2评价特征值
序号
物料
爆炸下限（mg/m3）
1
天然气
33000
2
甲醇
80253
3
二甲醚
57000
4
丁烷
3068736
表8-3氨对人体的毒性影响
序号
浓度（mg/m3）
对人体的影响
1
30
车间空气中最高容许浓度
2
210
接触1h的最大耐受量
3
1750
接触半小时，可危及生命
4
3500
短时间迅速致死
8.7模拟计算结果
8.7.1.1液氨储罐出料管道完全断裂泄漏事故情景
表8-4氨球罐出料管道完全断裂泄漏事故情景
序号
项目
事故情景
1
泄漏源
氨球罐出料管道完全断裂
2
泄漏状况
孔径150mm
3
工作条件
-33℃
4
泄漏速率
425.5kg/s
5
15min泄漏量
382953.9Kg
6
液池面积
1216m2（围堤内面积）
7
气体释放速率
5.4346Kg/S
8.7.1.2液氨泄漏扩散浓度分布、危险、危害距离与面积模拟计算结果
表8-5液氨泄漏扩散时蒸气浓度的分布（离地面高度1.6m）
浓度（mg/m3）
下风向距离（m）
风速
1.0
1.7
13.5
5
457631
269195
33899
10
217048
127675
16078
20
88705
52179
6571
40
27258
16.34
2019
50
17826
10485
1320
100
4535
2668
336
200
1124
661
83.2
300
495
292
36.7
400
233
137
17.3
500
136
80
10
600
83
49
6.5
700
52
30
404
800
35
20.6
3.2
842
30
17.7
2.8
表8-6液氨泄漏扩散时评价特征值对应扩散距离（H：
1.6m）
下风向距离（m）
特征浓度（mg/m3）
风速
1.0
1.7
13.5
30
842
700
318
210
417
335
126
1750
160
123
43
3500
113
87
30
表8-7液氨泄漏扩散时评价特征值对应扩散面积
扩散面积（m2）
特征浓度（mg/m3）
风速
1.0
1.7
13.5
30
242800
170800
34400
210
41000
38600
6400
1750
9400
6200
2000
3500
5000
3200
1200
8.7.2甲醇、二甲醚、天然气、丁烷泄漏事故情景模拟计算结果
表8-8泄漏扩散后爆炸下限浓度分布结果
序号
泄漏源
泄漏孔径
气体释放速率Kg/s
风速
下风向扩散距离m
1
天然气管道泄漏
25mm
0.77
静风
23.8
1.7m/s
16.5
75mm
6.89
静风
83.5
1.7m/s
62.3
200mm
48.98
静风
243.5
1.7m/s
182.6
2
生产区到甲醇库区的甲醇管道
25mm
0.054
静风
/
1.7m/s
/
75mm
0.436
静风
/
1.7m/s
/
100mm
0.754
静风
12.3
1.7m/s
/
3
生产区到二甲醚库区的二甲醚管道
25mm
0.42
静风
8.9
1.7m/s
/
75mm
3.76
静风
43.9
1.7m/s
32.4
100mm
6.68
静风
60.5
1.7m/s
45
4
粗甲醇储罐
25mm
0.43
静风
/
1.7m/s
/
75mm
2.44
静风
28
1.7m/s
15.5
200mm
2.44
静风
28
1.7m/s
15.5
5
甲醇储罐
25mm
0.265
静风
/
1.7m/s
/
75mm
0.42
静风
/
1.7m/s
/
100mm
0.42
静风
/
1.7m/s
/
6
二甲醚球罐
25mm
4.02
静风
45.6
1.7m/s
33.5
75mm
36.2
静风
253.5
1.7m/s
114.9
200mm
2757.5
静风
446
1.7m/s
334
7
丁烷储罐
25mm
静风
1.7m/s
75mm
静风
1.7m/s
100mm
静风
1.7m/s
8.8本部分评价小结
由模拟计算结果及泄漏事故爆炸下限浓度分布图可看出：
⑴天然气配气站管道出现大型泄漏事故后，在静风条件下，以泄漏点为圆心，半径为243.5米的下风向范围内天然气的浓度将达到爆炸下限，如果遇到点火源将会引发火灾爆炸事故。
⑵生产区到甲醇库区甲醇管道出现大型泄漏后，在静风条件下，以泄漏点为圆心，半径为12.3m的下风向范围内挥发的甲醇蒸气的浓度将达到爆炸下限，如果遇到点火源将会引发火灾爆炸事故。
⑶生产区到二甲醚库区的二甲醚管道出现大型泄漏后，在静风条件下，在以泄漏点为圆心，半径为60.5m的下风向范围内二甲醚气体的浓度将达到爆炸下限，如果遇到点火源将会引发火灾爆炸事故。
⑷二甲醚库区的二甲醚球罐的进出管道出现大型泄漏后，在静风条件下，在以泄漏点为圆心，半径为446m的下风向范围内二甲醚气体的浓度将达到爆炸下限，如果遇到点火源将会引发火灾爆炸事故。
其影响范围远远超过了库区的范围，对下风向的居民有一定的影响。
⑸生产区的粗甲醇储罐的进出管道出现大型泄漏后，在静风条件下，在以泄漏点为圆心，半径为28m的下风向范围内挥发的甲醇蒸气的浓度将达到爆炸下限，如果遇到点火源将会引发火灾爆炸事故。
由浓度分布图可知，粗甲醇储罐泄漏后的影响范围大部分在本装置范围内，对附近装置无影响。
⑹甲醇库区的甲醇储罐出现泄漏后，由于其本身储存量小，泄漏的量也较少，挥发的甲醇蒸气也基本在围堤内，基本不向下风向扩散，对甲醇罐区外的民用住宅无影响。
⑺丁烷库区的丁烷储罐出现泄漏后，其本身的储存量小（7吨以下），加上其分子量比空气重，扩散速度较慢并容易积聚在下水道或阴沟内，遇火可引起回燃，严重时可引起爆炸。
但由于其位置距离主体装置和附近居民较远（100米以外），对主装置和附近居民无影响。
⑻根据有关统计资料可看出，就管道、阀门及接头而言，12mm（代表2.83-16.7mm）及以下孔径的泄漏事故占全部泄漏事故的98%，而25mm（代表16.7-31mm）以上孔径的小泄漏事故占全部泄漏事故的2%。
这说明管道、阀门、法兰及接头等发生的泄漏事故绝大部分是孔径在12mm及其以下的微型泄漏事故，发生中、大型泄漏事故的可能性相对较小。
因此，工厂在运行过程中，应着重对管道、阀门、法兰及接头的小型及微型泄漏事故进行防范。
虽然中、大型泄漏事故的可能性较小，但由于其事故后果较严重，也不能忽视这方面的管理。
⑼从液氨的毒物扩散地域图和模拟计算结果可以看出：
①比较静风（1m/s）、平均风速（1.7m/s）和最大风速（13.5m/s）三种情况，都存在浓度值超过最大允许浓度（30mg/m3）的区域，该区域面积在静风状态时为最大，为242800m2，对应下风向距离为842m。
②氨球泄漏时，在静风（1m/s）、平均风速（1.7m/s）和最大风速（13.5m/s）三种情况下都存在一个高浓度的区域，如短时间致死浓度3500mg/m3的区域也以静风状态时最大，其对应下风向距离为113m。
③对扩散模拟计算结果分析可知，在静风条件下，泄漏的氨的危害区域最大，平均风速下次之，而在最大风速条件下，其危害范围最小。
④从工厂的平面布置图可以看出，液氨球罐处于工厂的中心，位于工厂的生产辅助设施、办公区及生活区主导风向（NE风向）的上风向。
当液氨球罐发生泄漏事故后，氨气的扩散范围（评价特征值30mg/m3）最大为842m，工厂的大部分辅助生产设施及办公区、以及少部分生活区将处于氨气的笼罩氛围内，将对处于这些区域内的人员带来危害,但由于公司在液氨球罐区设置有计算机自动监控装置，对液氨罐区情况进行严密的监视，同时还修建有泄漏事故处理围堰、设置了事故喷淋水装置、消防水炮等设施，可对液氨泄漏事故进行应急处理，为处于危害区域内的人员疏散赢得时间。
⑥由于氨是一种刺激性较大的毒性气体，吸入少量的高浓度的氨就会引起中毒、窒息，甚至死亡，并且液氨储罐泄漏后其扩散氛围很大，因此工厂在运行中一定要对液氨球罐采取严格、安全的监控措施，防止出现液氨储灌泄漏事故。
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