氨气泄漏事故后果模拟分析_夏正武

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3 安全措施及对策
针对项目氨气泄漏的事故隐患，应采取以下相应的安全措施 及对策： (1)生产、储存场所必须设置有毒气体报警器。 (2)液氨储罐区必须设计、安装事故喷淋装置，以提高发生事 故时对泄漏氨气的吸收效果，最大限度降低事故危害。 (3)液氨储罐区必须设计废水围堰和废水收集池，并与事故清 净下水处理池连接。 (4)必须设计、设置备用的液氨储罐。备用罐和生产储罐之间 通过插底的进料管相连通，同时罐体间还要连有通过阀门控制的 气相平衡管道；另外两类罐体在安装时，要保持一定高度差(备用 即确保一旦生产 罐高度低于生产罐)且底部通过阀门控制相连通， 储罐发生泄漏，可立即联通平衡管道，采用罐底排放、罐顶虹吸 两种方法进行倒罐处理。 (5)液氨储罐应设计设置安全阀、压力表、液位计、温度计， 并将压力、温度、液位报警信号传至控制室，其安全附件应定期 校核、检测，液氨储罐氨气输入、输出管线上分别设计设置双切 断阀。 (6)加强对供货方的安全管理，要求供货方具有相应的危化品 运输资质，并提供罐车及相应附件的检测证明；同时要求供货方 配备相应的应急救援器材，并确保相关人员能熟练使用。 (7)液氨储罐区已构成重大危险源，应在当地安全生产监督管 理部门和有关部门备案，而且应定期检测、评估、监控；必须设 计、安装监控系统，科学设置监测报警探头安装位置，并将监控 系统、事故喷淋装置进行自动联锁设计。 (8)至少配备 4 套重型防化服、6 套用于从事氨气泄漏紧急作 业的正压式空气呼吸器，放置在适当的位置；另应配备不少于 10 套过滤式防毒面具(滤毒罐为 4#灰色罐)。 (9)各个氨气生产、输送、储存现场，必须配备必要的氨气堵 漏器材(管卡、胶垫、螺栓、堵漏胶等)。 (10)《国家安全生产监管总局关于公布首批重点监管的危 险化工工艺目录的通知》 ( 安监总管三 [2009]116 号 ) 中，已将 胺基化工艺列入其附件 2 内。因此，必须按照通知要求，针对 危险工艺重点监控工艺参数、安全控制的基本要求、应采取的 控制方式，进行详细、认真的安全设施设计，确保项目本质安 全。 (11)公司应严格按照《生产经营单位安全生产事故应急预案 编制导则》(AQ/T9002-2006)、 《危险化学品事故应急救援预案编 (安监管危化字[2004]43 号)的有关要求， 详细制定本公司 制导则》 的《危险化学品事故应急救援预案》 ，对本企业职工和周边单位、 居民加强安全宣传教育，做好紧急状态下应急救援准备工作；并 按照《生产安全事故应急预案管理办法》(安监总局令第 17 号)的 要求，进行评审、备案、和定期演练，并且要通过演练找出其中 的不适宜项及时进行修订。
夏正武，孙磊
The Ammonia Spirit Leaks Trouble Result Emulation Analysis
Xia Zhengwu, Sun Lei (Safety Production Management, Bayi Chemical Industry Co., Ltd., Bengbu 233000, China)
2.1.2.2 计算泄漏量 气 体 呈 现 音 速 流 动 ， 按 (3) 式 计 算 泄 漏 量 。 各 数 据 取 值 A=1.5×10-5m2， P=750000 Pa， M=17.03， k=1.32， T=290.1 Cd=1.00， K，R=8.314 J/mol·K。将上述数据代入(3)式： Q=Cd AP Mk ( 2 ) k 1 =0.63(kg/s) RT k 1 常 温 常 压 下 ， 氨 气 的 密 度 ρ=0.7714 kg/m3 ， 于 是 Q =0.63/0.7714=0.8167 m3/s，连续泄漏量可按：Vg=Qt=0.8167t(m3) 进行计算。 2.1.2.3 伤害范围的计算
Vg C 1 4 2 3
=3
Vg
1/3 C =(0.3899t/C)
(6)
2.0944
式中：C——氨气的危险浓度：吸入 5 min 的致死浓度是 0.5 %。计算吸入 5 min 致死的半径为： R=(0.3899×5×60÷0.005)1/3=2.859(m) 2.2 液氨储罐泄漏事故后果模拟计算 2.2.1 泄漏模型 设有毒液化气体质量为 W(单位：kg)，容器破裂前器内介质 的温度为 t(单位：℃)，液体介质比热为 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体温 ℃)， 此时全部液体所放出的热量为： 度迅速降至标准沸点 to(单位： Q =W*C(t-to)，假设这些热量全部用于器内液体蒸发，如它的汽化 潜热 q(单位：kJ/kg)，则其蒸发量： Q W * C ( t - t0 ) W' = = q q 如果介质的分子量为 M，则在沸点下蒸发蒸汽的体积按(7)计 算：
式中： Q—气体泄漏速率，kg/s； Cd—气体泄漏系数，裂口形状为圆形取 1.00，三角形取 0.95， 长方形取.090； A—裂口面积，m2；M—气体相对分子量； T—气体的存储温度，K；R—气体常数(8.314 J/mol·K)； ρ—气体密度，kg/m3； Y—气体膨胀因子，可按下式(5)计算。
P 1 k 1 k 1 P k (5) )( ) ( ) [1 ( O ) k ] k 1 2 PO P 2.1.2 模型计算 2.1.2.1 判断气体的流动状态 查得，氨气的绝热指数 k=1.32，设定条件：P0=103300 Pa， P=750000 Pa，根据(1)、(2)式判别，经计算： P0/p=103300/750000=0.137 k/(k-i) 1.32/(1.32-1) =0.542 2 /(k 1) =[2/(1.32+1)] k/(k-i) ，即气体泄漏呈音速流动。 符合 P0/p≤ 2 /(k 1)
随着我国国民经济的高速增长，生产规模日益扩大，人们 在生产和生活中对各种基础化工原料的需求也越来越多。 氨作 为一种常用的化工原材料， 广泛运用于人们生产生活的各个方 面。 氨为第 2.3 类无色有毒气体，具有强烈刺激性，接触极限值 为 30 mg/m3。氨相对水的密度为 0.82(水=1，-79 ℃时)，相对空气 的密度为 0.6(空气=1)，分子式 NH3，分子量 17.03，熔点-77.7 ℃， 沸点-33.35 ℃，蒸气压 1013.08 kPa(25.7 ℃)，是常见的制冷剂， 其蒸气与空气的混合物爆炸极限为 16 %～25 %(最易引燃浓度 17 %)。氨对粘膜和皮肤有碱性刺激及腐蚀作用，可造成组织溶解性 坏死，吸入高浓度时可引起反射性呼吸停止和心脏停搏，短期内 吸入大量氨气后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰可带血 丝、胸闷、呼吸困难,可伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等。 人接触 700 ppm 以上氨气可发生强烈的刺激症状, 可耐受 1.25 min；4600～9200 ppm 浓度下可立即死亡。
k 1
[收稿日期] 2011-11-23 [作者简介] 夏正武(1970-)，男，安徽蚌埠人，主要研究方向为化工安全生产与设计。
2012 年 第 6 期 第 39 卷 总第 230 期
广 东 化 工
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假设氨气在静风状态以半球形向地面扩散，气体泄漏扩散半 径为： R=
速度与其流动的状态有关。当下式(1)成立时，气体流动属音速流 动；当下式(2)成立时，气体流动属亚音速流动。 (1) P0/p≤ 2 /( k 1) k/(k-i) P0/p﹥ 2 /(k 1) k/(k-i) (2) 式中： P0—环境大气压，Pa； P—容器内压力(绝对压力)，Pa； k—气体的绝热指数，即定压比热 CP 和定容比热 Cv 之比。 气体呈现音速流动时，其泄漏量可按(3)式计算： Q =C d AP Mk ( 2 ) k 1 RT k 1 气体呈现亚音速流动时，其泄漏量可按(4)式计算： Q=YCd Aρ Mk
Abstract: Taking off to want with the some company lately set up item in the raw material liquid ammonia used for object, setting the environment and condition of trouble occurrence, establishment trouble result model, the calculation analyzed the harm degree of trouble, and pointed out to homologously guard against safe measure of trouble and counterplan. Keywords: ammonia；trouble model；counterplan measure
2 k 1 ) RT k 1 (
k 1
k 1
(3)
(4)
1 评价单元描述
1.1 项目简介 某公司(地处淮河流域， 年平均气温为 17.1 ℃， 常年主导风向 为东南风， 平均风速为 2.4 m/s)拟建年产 6500 t 邻苯二胺项目， 生 产工艺流程是：将液态氨加水稀释至一定的浓度与邻硝基氯化苯 反应生成邻硝基苯胺， 再用硫化碱还原邻硝基苯胺得到邻苯二胺。 项目在生产过程中涉及氨的接卸、储存、输送、回收等工序。现 针对氨的输送管道、氨的储罐，利用有关泄漏模型，对氨气泄漏 事故后果进行模拟分析，计算其伤害范围，制定出相应的安全对 策，力求做到项目的本质安全。 1.2 评价单元描述 1.2.1 液氨(氨气)管道 本项目生产过程中所用的原料液氨从外单位购入，经槽车卸 入生产区域内液氨储罐中，采用管道方式利用压差输送至生产系 统。液氨(氨气)管道的压力为 0.75 MPa(绝对压力)，温度为 290.1 K(当地年平均气温 17.1 ℃)；假设管道某处出现一泄漏点，裂口 相当于直径为 4.37 mm 形状呈圆形， 面积为 1.5×10-5 m2(即 15 mm2， 的孔)。 1.2.2 液氨储罐 本项目共设液氨储罐 3 台，单台储罐容积 20 m3，工作温度 -20~50 ℃、压力为 1.55 MPa，液氨的充装系数按 0.53 kg/L，一台 液氨储罐最大液氨储量为 20×0.53=10600 kg