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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(m3)为 Vg=
22.4WX

C (t ? t0 ) 273 ? t ? mg 273

式中: W——为液氨量,100×0.85×603=51255kg t—— 25℃ t0—— -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=
22.4 ? 51255 ? 4.6 ? (25 ? 33) 273 ? 33 ? ? 11562 .4m3 17 ? 1.37 ? 10 3 273

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=23124.9m3 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:

Vg / c ? 22.3m R= 2.0944
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。 该公司可能会发生的爆炸分为: 1、化学爆炸:在氨化釜内对硝基氯苯与氨水发生反应,氨气与 空气混合形成爆炸性混合物,在高温、电火花等作用下产生爆炸。 2、物理爆炸:反应釜操作不当,出现压力速增而发生爆炸。 以上可能发生的化学爆炸和物理爆炸, 物理爆炸造成的后果较严 重,并且可能性也较大。

二、反应釜爆炸事故后果预测 物理爆炸中,气体膨胀所释放的能量(即爆破能量)不仅与气体 压力和容器的容积有关,而且与介质在容器内的物性相态有关。 在高温作用下,反应釜内氨水与对硝基氯苯激烈反应,产生大量 氨水及蒸汽,急剧膨胀对外做功。 当反应釜内全部为液体时,其皮肤量计算模型如下: El=
( P ? 1) 2 V? l 2

式中:El 为常温液体压力容器的爆炸时释放的能量(KJ) P 为釜内液体的绝对压力(Pa) ,反应釜额定压力为 6.3MPa V 为容器的体积(m3) ,反应釜容积 6m3 Β l 为液体在压力 p 及温度下的压缩系数 (Pa-1) 查表为 0.242-1, , 则 El=
(6.3 ? 10 6 ? 1) 2 ? 6 ? 0.242 ?1 ? 2877525 KJ 2

有研究表明, 物理爆炸时, 爆破能量在向外释放时以冲击波能量、 碎片能量和容器残余变形能量三种形式表现出来, 后两者所消耗的能 量只占总爆破能量的 3%-15%,也就是说大部分能量产生空气冲击波。 根据荷兰应用研究院 TNO(1979)建议,可按下式预测蒸汽云爆 炸的冲击波的损害半径: R=Cs(NE)1/3 式中:R——损害半径,m; E——爆炸能量,KJ;

N——为效率因子,取值 10%; Cs 为经验常数,取决于损害等级,按下表取值。 表 5-23
损害等级 1 Cs/(mJ
-1/3

损害等级表
) 损害半径 19.8 设备损坏 重创建筑物、加工设备 损坏建筑物的外表,可 修复性破坏 玻璃破碎 10%玻璃破碎 人员伤害 1%死亡 大于 50%耳膜破坏 大于 50%被碎片击伤 1%耳膜破裂 1%被碎片击伤 被碎玻璃击伤 人员伤害

0.03

2 3 4

0.06 0.15 0.40

39.7 99.0 264

则根据不同的 Cs 取值,计算出的损害半径为: Cs=0.03 Cs=0.06 Cs=0.15 Cs=0.40 R=19.8m R=39.7m R=99.0m R=264m

公司每班在该厂房内作业的人员约为 8-9 名,若发生该爆炸事 故,这些人将受到伤害甚至死亡。 三、小结 本部分分析了高压反应釜发生爆炸的可能性、爆炸的原因,其次 根据物理爆炸中过热液体爆炸模型模拟计算了不同损害等级下的损 害半径。 在模拟计算中,根据 BLEVE 原理,假设了反应釜内料液上部空间 为密闭空间, 又假设了物理爆炸能量全部转化为冲击波的形式。 因此, 计算结果会有误差。 由于模型的限制及爆炸过程发生的复杂性, 模拟结果会和实际情 况不会完全吻合。因此,爆炸模拟结果仅供参考。


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