液氨泄露毒害半径计算
50kg液氨瓶泄漏危害半径估算
CHENGSHIZHOUKAN 2019/3城市周刊7850kg 液氨瓶泄漏危害半径估算侯 超 王永辉 中国核电工程有限公司郑州分公司摘要：针对液氨的化学特点，对50kg 液氨瓶泄漏后所产生的氨气团扩展范围及其危险半径进行了定量模拟计算。
计算结果表明，本项目的事故泄漏危害是较为严重的，液氨泄漏速度为13.6kg/s，泄漏时间3.7s。
其中闪蒸蒸发速度约为2.6kg/s，热量蒸发速度为约1.86kg/s，质量蒸发速度约为0.053kg/s,距液氨瓶15m 范围内均应撤离人群。
关键词：液氨；蒸发；扩散一、物料性质已知：某液氨瓶容积100L，装液氨50kg。
工作压力：3.0MPa 容器破裂前液氨温度：t 0=25℃，液氨比热为4.609 kJ/（kg ·K）。
二、液氨泄漏速率和泄漏时间液氨泄漏速率可用流体力学伯努利方程计算：式中：Q——液体泄漏速率，kg/s；Cd——液体泄漏系数A——裂口面积，m 2；ρ——泄漏液体密度，取820kg/m 3；P——罐内介质压力，取3×106 Pa；P 0——环境压力，取1.01×105Pa g——重力加速度，取9.8m 2/s h——裂口之上液体高度，取1.2m常压下液体的泄漏速率取决于开裂口之上液体的高度。
假设裂口形状为φ20mm 的圆形孔，则裂口面积A=3.14×0.022/4=3.14×10-4m 2考虑最不利的情况，按流体力学伯努利方程计算可知液氨的泄漏速率：Q=13.6kg/s 100L 液氨罐泄漏时间：t=50/13.6=3.7s三、泄漏液氨蒸发速率泄漏液体蒸发分为闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发三种。
液氨泄漏到大气中，因其压力瞬间变为常压，一部分液体会迅速变为气体，从高压气液平衡状态转变为常压气液平衡状态，即闪蒸。
这种直接蒸发的比值，又称为闪蒸率F vap ，其与温度有关。
剩余的液体如细小液滴扩散那样保留在云团中，有一部分将随空气在环境温度下和液体喷雾混合而蒸发。
爆炸评价模型及伤害半径计算
爆炸评价模型及伤害半径计算爆炸评价模型及伤害半径计算1、蒸气云爆炸（VCE）模型分析计算（1）蒸气云爆炸（VCE ）模型当爆炸性气体储存在贮槽内，一旦泄漏，遇到延迟点火则可能发生蒸气云爆炸，如果遇不到火源，则将扩散并消失掉。
用TNT当量法来预测其爆炸严重度。
其原理是这样的：假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT当量来表示蒸气云爆炸的威力。
其公式如下：B AWW NT = ------- --------QTNT式中WN——蒸气云的TNT当量，kg;B——地面爆炸系数，取B =1.8 ；A ――蒸气云的TNT当量系数，取值范围为0.02%〜14.9%;W f -------- 蒸气云中燃料的总质量：kg;Q f ――燃料的燃烧热，kJ/kg ;Q TNT――TNT的爆热，QTNT=412〜4690kJ/kg。
（2）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE分析计算由于合成氨生产装置使用的原料水煤气为一氧化碳与氢气混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点火能量低等特点，一旦泄漏，极具蒸气云爆炸概率。
若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸（VCE,设其贮量为70%寸，则为2.81吨，则其TNT当量计算为：取地面爆炸系数：B =1.8 ;蒸气云爆炸TNT当量系数，A=4%蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量，Wf=2.81 X 1000=2810 （kg）;水煤气的爆热，以CO30%"43%+ （氢为1427700kJ/kg, 一氧化碳为10193kJ/kg ）：取Q=616970kJ/kg ；TNT的爆热，取Q NT=4500kJ/kg。
将以上数据代入公式，得1.8X 0.04X 2810X 616970V T N T =4詔739(呦死亡半径R=13.6(W TN/1000) 0.37= 13.6 X 27.740.37=13.6 X 3.42=46.5(m)重伤半径R,由下列方程式求解:△P s/P。
毒气扩散模型
液氨储罐泄漏事故后果模拟一只液氨储罐发生物理爆炸，其有毒气体扩散半径计算情况如下：液氨储罐内液氨的质量W=49.41kg氨气的分子量M=17.03。
液氨的比热C=4.6(kJ/kg ·℃)液氨的沸点t 0=-33.5℃，液氨的汽化热q=1166.68(kJ/kg)介质温度常温取t= 25℃，吸入5～10min 致死的浓度为C 1=0.5%，吸入0.5～1h 致中毒的浓度C 2=0.073%。
全部液氨所放出的热量为：Q = W ·C(t -t 0)=49.41×4.6×[25-(-33.5)]=13296.23kJ其蒸发量为：W ´= Q/q =13296.23/1166.68=11.4kg在沸点下蒸发蒸气的体积：Vg= 22.4 W ´(273+t 0)/273M=22.4×11.4×1000×(273+(-33.5)/(273×17.03)=16834.73m 3储罐破裂后，氨气扩散半径为：A ．5～10min 氨气致死的浓度扩散半径为：π3421Vg/C R 13⨯=0944.2Vg/C 13＝=117.15m若液氨储罐内液氨全部泄漏，静风状态下氨气扩散半径117.15m 范围内的人员吸入5～10min 会中毒致死。
B ．吸入0.5～1h 氨气致中毒的的浓度扩散半径为：π3421Vg/C R 23⨯=0944.2Vg/C 23＝=222.47m 氨气扩散半径117.15m ～222.47m 范围内的人员吸入0.5～1h 会中毒致重病。
通过液氨泄漏中毒事故后果模拟评价得知：一个液氨储罐若发生物理爆炸，液氨迅速挥发成氨气，在无风的情况下氨气扩散半径117.15m 范围内的人员吸入5～10min ，可导致人员死亡；在扩散半径117.15m ～222.47m 范围内的人员吸入0.5～1h ，可导致人员中毒致重病。
50kg液氨泄漏危害半径估算
50kg液氨泄漏危害半径估算摘要：针对液氨的化学特点，对50kg液氨瓶泄漏后所产生的氨气团扩展范围及其危险半径进行了定量模拟计算。
计算结果表明，本项目的事故泄漏危害是较为严重的，液氨泄漏速度为13.6kg／s，泄漏时间3.7s。
其中闪蒸蒸发速度约为2.6kg／s，热量蒸发速度为约 1.86kg／s，质量蒸发速度约为 0.053kg／s，距液氨瓶 15 m 范围内均应撤离人群。
关键词：液氨；蒸发；扩散1、物料性质已知：某液氨瓶容积100L，装液氨50kg。
工作压力：3.0MPa容器破裂前液氨温度：t0=25℃，液氨比热为4.609 kJ/（kg·K）。
2、液氨泄漏速率和泄漏时间液氨泄漏速率可用流体力学伯努利方程计算：式中：Q——液体泄漏速率，kg/s；Cd——液体泄漏系数，见表1；A——裂口面积，m2；ρ——泄漏液体密度，取820kg/m3；P——罐内介质压力，取3×106 Pa；P0——环境压力，取1.01×105Pag——重力加速度，取9.8m2/sh——裂口之上液体高度，取1.2m常压下液体的泄漏速率取决于开裂口之上液体的高度。
假设裂口形状为φ20mm的圆形孔，则裂口面积A=3.14×0.022/4=3.14×10-4 m2考虑最不利的情况，按公式（1）计算可知液氨的泄漏速率：Q=13.6kg/s100L液氨罐泄漏时间：t=50/13.6=3.7s3 泄漏液氨蒸发速率：泄漏液体蒸发分为闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发三种。
液氨泄漏到大气中，因其压力瞬间变为常压，一部分液体会迅速变为气体，从高压气液平衡状态转变为常压气液平衡状态，即闪蒸。
这种直接蒸发的比值，又称为闪蒸率Fvap，其与温度有关。
剩余的液体如细小液滴扩散那样保留在云团中，有一部分将随空气在环境温度下和液体喷雾混合而蒸发。
如果空气传热不足以蒸发所有液体。
有一些液滴会在地面形成液池，液池吸收地面热量而气化，称为热量蒸发。
液氨危害程度计算
4 可能发生事故的种类及严重程度4.1事故发生的可能性该项目液氨在贮氨器、氨油分离器、中间冷却器、低压循环桶及管道中循环，一旦某一点出现破损会引起液氨泄漏，另外如不按操作规程进行操作，如过量充装，也会出现泄漏，因此应对设备、管道定期检测，加强维护和保养，职工严格按照操作规程进行操作，控制系统定期进行调试和维护保养，则出现泄漏的可能性较小。
主要存在以下情况：1）设计失误①基础设计错误，如地基下沉，造成容器底部产生裂缝，或设备变形、错位等；②选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等；③布置不合理，如管道没有弹性连接，因振动而使管道破裂；④选用机械不合适，如转速过高、耐温、耐压性能差等；⑤选用计测仪器不合适；⑥储罐、贮槽未加液位计，反应器（炉）未加溢流管或放散管等。
2）设备原因①加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料；②加工质量差，特别是不具备操作证的焊工焊接质量差；③施工和安装精度不高，如泵和电机不同轴、机械设备不平衡、管道连接不严密等；④选用的标准定型产品质量不合格；⑤对安装的设备没有按《机械设备安装工程及验收规范》进行验收；⑥设备长期使用后未按规定检修期进行检修，或检修质量差造成泄漏；⑦计测仪表未定期校验，造成计量不准；⑧阀门损坏或开关泄漏，又未及时更换；⑨设备附件质量差，或长期使用后材料变质、腐蚀或破裂等。
3）管理原因①没有制定完善的安全操作规程；②对安全漠不关心，已发现的问题不及时解决；③没有严格执行监督检查制度；④指挥错误，甚至违章指挥；⑤让未经培训的工人上岗，知识不足，不能判断错误；⑥检修制度不严，没有及时检修已出现故障的设备，使设备带病运转。
4）人为失误①误操作，违反操作规程；②判断错误，如记错阀门位置而开错阀门；③擅自脱岗；④思想不集中；⑤发现异常现象不知如何处理。
4.2可能发生事故的危害程度4.2.1氨燃烧后放出热量的计算按储罐的储存系数按0.85计，液氨的相对密度为0.7（水=1）计算，液氨储存量为:2.25×0.7×0.85=1.34t，氨气的高燃烧热值为17250kJ/ m3=1.725×107J/m3，氨贮罐中氨燃烧后放出的热量为:1.34×1000÷17×22.4×1.725×107J/m3 =3.04×1011J。
液氨泄漏中毒事故后果分析
液氨泄漏中毒事故后果分析液氨泄漏为液体泄漏，泄漏的液体在空气中蒸发而生成气体。
本项目氨储罐中液氨的贮存压力为2.5MPa ，温度为常温，属加压常温下的液体泄漏，这种液体泄漏时将形成液池，吸收周围热量蒸发扩散，引起中毒。
（1）毒害区估算若液氨罐破裂后，未发生燃爆，会造成大面积的毒害区域。
泄漏后的液氨在沸点下氨蒸汽体积Vg （m 3）为 Vg=273273)(4.220t mg t t WXC +⨯- 式中：W ——为液氨量，100×0.85×603=51255kgt —— 25℃t 0—— -33℃c ——液氨比热（4.6KJ/kg ℃）g ——液氨汽化热（1.37×103KJ/kg ）m ——分子量（17） Vg=334.11562273332731037.117)3325(6.4512554.22m =-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯ 若液氨罐破裂时，当液氨在空气中的浓度达到c=0.5%时，人吸入5-10min 即致死，那么可致死的有毒气体体积约为：11562.4/0.5=23124.9m 3假设这些有毒气体以半球形向地面扩散，则有毒气体扩散半径为： R=m c Vg 3.220944.2/3（2）从以上计算说明：a 、瞬时泄漏（不超过30s ）时，泄漏半径约13.61m （根据泄漏流速而得）。
b 、当氨罐破裂泄漏时空气中氨浓度达到0.5%时吸入5-10min 就会发生人员中毒致亡事故。
c 、氨罐泄漏半径为22.3m ，在此范围内如果5分钟内人员未逃离现场会发生中毒致亡事故。
d 、一般来说，接触毒物时间不会超过30分钟，因为在这段时间内人员完全可以逃离现场或采取保护措施。
4. 高压反应釜发生爆炸事故的预测及后果根据该公司的生产条件，选定物理爆炸模型，模拟计算高压反应釜爆炸产生的能量及伤亡范围，最后对风险程度作出总结，给出建议。
一、爆炸的可能性该公司生产过程中，爆炸为主要危险因素，容易发生爆炸并能造成较严重后果的主要是氨化反应釜、液氨罐等位置。
液态有毒物质破裂时毒害区估算
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：大中小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5 5.56kg，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=22.4W·C(t-t0)(273+t0)/273Mq=22.4×55.56×4.6×(20+33)×[273+(-33)]/17×1370×273=14.60m3每10分钟蒸发的氨气体积：Vg 2=22.4W·C(t-t0)(273+t0)/273Mq=22.4×9.26×4.6×(20+33)×[273+(-33)]/17×1370×273=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/kg℃t0——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=Vg1×100/0.5=14.60×100/0.5=2.92×103m3V2=Vg2×100/0.5=9.26×100/0.5=1.852×103m3假设氨气以半球形向外扩散，有毒气体扩散半径为：R1=2.0944== 37.34m3Vg1/C14.60/0.0051/2×4/3πR2=2.0944== 29.74m3Vg2/C9.26/0.0051/2×4/3π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=2.0944R2×0.004=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。
液氨泄漏重大事故后果预测
5.7液氨泄漏重大事故后果预测以储量较大、危险性较大的液氨储罐分析事故后果，1台液氨储罐（20m3）破裂时会发生蒸气爆炸。
当液氨爆炸后若不燃烧，便会造成大面积的毒害区域。
假设有毒液氨的质量W为12056.5kg（一只20m3的贮罐破裂，25℃时液氨的密度为0.602824kg/L），贮罐破裂前容器内温度t为25℃（室温），液氨的平均比热C为4.6kJ/（kg·℃）。
当贮罐破裂时，容器内压力降至大气压，处于过热状态的液氨温度迅速降至标准沸点t0=-33℃，此时全部液体放出的热量为：Q=W·C（t-t0）=12056.5×4.6×（25+33）=3216669kJ假设这些热量全部用于容器内液体的蒸发，氨的汽化热q=1370kJ/kg，则其蒸发量为：W‘=Q/q=3216669/1370=2348kg 氨的分子量M=17，则在沸点下蒸发蒸气的体积为：Vg=（22.4W‘/M）·（273+t0）/273=22.4×2348÷17×（273-33）÷273=2719.9m3氨气泄漏的扩散范围为已知氨气在空气中的浓度达到0.5%时，人吸入5-10min即致死，则Vg体积的氨气产生的令人致死的有毒空气体积为：V=2719.9/0.5%=5439710.4m3假设这些有毒空气以半球形状向地面扩散，则可求出该有毒空气的扩散半径为：R=【V/（0.5×π×4/3）】1/3=137.5m上述计算结果表明：若发生一只液氨贮罐破裂的泄漏事故，中毒危害将波及一定的范围，在离泄漏点的137.5m的半径范围内，人吸入5-10min即可中毒死亡。
根据本项目周边环境的情况，项目周边均为园区预留空地，周边周边1km范围内无大型集中民用居住区、商业中心、学校，也没有车站、码头等公共设施，亦无珍稀保护物种和名胜古迹。
零散居民距离项目储罐区200m范围之外，若液氨贮罐发生泄漏，对周边的居民不会造成影响。
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液氨泄露毒害半径计算
本项目液氨储罐区有6个200m3的液氨储罐，本评价报告采用事故后果模拟分析方法对项目中一个液氨储罐发生破裂时可能造成的毒害区域进行估算。
液化介质在容器破裂时会发生蒸汽爆炸。
当液化介质为有毒物质，爆炸后若不燃烧，会造成大面积毒害区域。
设有毒液化质量为W（单位：kg），容器破裂前器内介质温度为t（单位：℃），液化介质比热为C（单位：kJ/(kg. ℃）。
当容器破裂时，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t0（单位：℃），此时全部液体所放出的热量为：
Q=W.C(t-t0)
设这些热量全部用于器内液体的蒸发，如它的气化热为q（单位：kJ/(kg），则其蒸发量：
Q W.C(t-t0)
W’= =
q q
如介质的分子量为M，则在沸点下蒸发蒸汽的体积V g（单位m3）为：
22.4W 273+ t0 22.4W .C(t-t0) 273+ t0
V g= . = .
M 273 Mq 273
若已知某种有毒物质的危险浓度，则可求出其危险浓度下的有毒空气体积。
V=V g×100/C
假设这些有毒空气以半球形向地面扩散，则可求出该有毒气体的扩散半径为：
式中：
R ——有毒气体的半径，m；
Vg——有毒介质的蒸气体积，m3；
C ——有毒介质在空气中的危险浓度值，%。
已知液氨的密度为730kg/m3，液氨的沸点to=-33℃，分子量M=17，气化热q=1.37×103，假设液氨储罐破裂前液氨温度为25℃，因此液氨在沸点下蒸发蒸气的体积Vg计算如下：
22.4W .C(t-t0) 273+ t0
V g= . =32935m3
Mq 273
有毒气体扩散半径为：
=146m
因此，假如一个液氨储罐破裂，在146m范围为毒害半径。