液氨儲罐重大危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)分析

1、液氨儲罐重大危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)分析摘要：針對液氨的化學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合常州某化工企業(yè)建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境影響評價(jià)工作，展開了液氨儲罐泄漏的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。通過對液氨泄漏后進(jìn)入環(huán)境的相關(guān)行為特征的分析，對所產(chǎn)生的氨氣團(tuán)擴(kuò)展范圍及其危險(xiǎn)半徑進(jìn)行了定量模擬計(jì)算。本項(xiàng)目的事故泄漏危害是較為嚴(yán)重，液氨泄漏速度為 49.34 kg/s，閃蒸蒸發(fā)速度約為 11r/s，熱量蒸發(fā)速度為約 76.76 kg/s，質(zhì)量蒸發(fā)速度約為 006 kg/s, 距球罐 350m范圍內(nèi)均應(yīng)撤離人群。關(guān)鍵詞：液氨；泄漏；風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)；危險(xiǎn)半徑【中圖分類號】x8 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】athe analysis of liquid ammonia storage

2、tank of major hazard riskabstract：based on the chemical characteristics of liquid ammonia，the paper made environ mental risk assessment of accidental leaking of liquid ammonia storage tank in a chemical industry construction project in changzhou city.it analyzed the features of the related behavior

3、of the liquid ammonia when it leaked in to the atmosphere and then made quantified calculation forth extending area and hazardous radius of the generated gaseous ammonia massthe calculation proved that the accidental leaking would be serious,for example，the leak speed o f the liquid ammonia w as 49.

4、34kg/s，the flash evaporation speed was11 k g/s，the heat evaporation speed w as76 .76 kg /s and the quality evaporation speed w a s 0.06kg/sthe population within 350 meters apart from the ammonia storage tank must be evacuated.keywords：liquid ammonia ;gas leak ;risk assessment;hazardous radius0引言氨是化工

5、生產(chǎn)過程中的重要原料。氨氣屬可燃性氣體，同時(shí)又是有毒物質(zhì)，常溫常壓下易溶于水形成氨水，加壓易被液化為無色液體。為便于儲存和運(yùn)輸 ，工業(yè)上通常采用常溫高壓或低溫加壓的方式將氨液化。氨的危險(xiǎn)l生表現(xiàn)如下 ：（1）氨氣的物理性質(zhì)表現(xiàn)為無色、有刺激性惡臭味，分子式n h3，分子量l7.03，相對密度0.7714 g/l，熔點(diǎn)-77.7，沸點(diǎn)33.35，自燃點(diǎn)651.1l，遇火源會引發(fā)火災(zāi)或爆炸。液氨蒸氣與空氣混合物爆炸極限16 25 (最易引燃濃度17 )，溶于氯仿、乙醚，是許多元素和化合物的良好溶劑。（2）液氨的化學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為水溶液呈堿性。液態(tài)氨將侵蝕某些塑料制品、橡膠和涂層。液氨遇熱、明火等難以點(diǎn)

6、燃，其危險(xiǎn)性較低，但氨和空氣混合物達(dá)到16 25 濃度范圍時(shí)遇明火會燃燒和爆炸，如有油類或其它可燃性物質(zhì)存在，則危險(xiǎn)性更高。液氨不能與乙醛、丙烯醛、硼、鹵素、雙氧水等物質(zhì)共存 。(3)液氨毒理學(xué)：氨氣經(jīng)呼吸道侵入人體，對粘膜和皮膚有堿性剌激及腐蝕作用，可造成組織溶解性壞死，高濃度時(shí)可引起反射性呼吸停止和心臟停搏。眼睛接觸液氨或高濃度氨氣可引起灼傷，嚴(yán)重者可發(fā)生角膜穿孔。皮膚接觸液氨可致灼傷。當(dāng)空氣中氨濃度達(dá)700 mg/;m，人體吸入30 m in即可中毒 ，濃度達(dá)1750 4500 mg/m時(shí)，可危及生命1。（4）此外，液氨在泄漏時(shí)形成的氣體、溶于水形成的混合物對環(huán)境有嚴(yán)重危害作用，對水體、

7、土壤和大氣可造成污染。近年來，國內(nèi)外因氨氣泄漏導(dǎo)致急性中毒的各類重大事故時(shí)有發(fā)生。通過環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故定量計(jì)算，科學(xué)、準(zhǔn)確、及時(shí)地評價(jià)液氨泄漏事故的危害半徑、人員傷害情況及危害縱深，不僅對于企業(yè)的安全生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義，同時(shí)也有助于制定泄漏事故應(yīng)急救援方案、為政府及行業(yè)管理部門做出對應(yīng)決策提供科學(xué)依據(jù)。為此，文章結(jié)合廣州某化工企業(yè)的液氨儲罐具體實(shí)例，定量進(jìn)行液氨儲罐的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析。1 液氨泄漏及蒸發(fā)量計(jì)算分析1.1 液氨泄漏速度與泄漏時(shí)間某化工企業(yè)共建設(shè)液氨貯槽3個(gè)，每個(gè)液氨貯槽最大儲存量為30 m 。液氨儲存溫度為34，儲存壓力為1.4 m pa，密度為820 kg/m ，液氨體積占貯槽容積

8、的最大值為70 。則每個(gè)貯槽內(nèi)液氨的總質(zhì)量為:w = 30*820*0.7= 1 7.22(t)液氨泄漏速度可用流體力學(xué)的柏努利方程計(jì)算2，即 （1）式中：q液體泄漏速度 ，kg/s；一液體泄漏系數(shù) ，按表1選取3 ； 一裂口面積 ，m ；p一 泄漏液體密度，取 820kg/m ；p一容器內(nèi)介質(zhì)壓力，取 1.4*pa；p r廠一環(huán)境壓力，取 1.013*pa；g一重力加速度，9.8 m /s ; 一裂口之上液位高度，取液氨高度為 1.4 m 。表 1液體泄漏系數(shù)tab 1 liquid leak age coefficient雷偌數(shù)裂口形狀圓形（多邊形）三角形長方形1000.650.600.5

9、5 1000.500.450.40常壓下液體的泄漏速度取決開裂vi之上液位的高低。假設(shè)裂口形狀為直徑 150 m m 的圓形孔，則裂 vi面積：,考慮最不利情況，運(yùn)用公式(1)進(jìn)行計(jì)算，可知液氨的泄漏 速 度 = 49.34(kg/s) 。 單個(gè)液氨貯槽泄漏時(shí)間為:。1.2 泄漏液氨蒸發(fā)速度計(jì)算泄漏液體的蒸發(fā)可以分為閃蒸蒸發(fā)、熱量蒸發(fā)和質(zhì)量蒸發(fā)三種 ，其蒸發(fā)總量為這三種蒸發(fā)量之和。液氨泄漏到大氣中，因壓力瞬間變?yōu)槌海渲幸徊糠謺杆僬舭l(fā)為氣體，從高壓的氣液平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)化為常壓下的氣液平衡狀態(tài)，即閃蒸。這種直接蒸發(fā)的比值又稱為閃蒸率 f ，它與溫度等有關(guān)，已知液氨的f 值為 0.1 83 時(shí)，將

10、有 91.5 的液氨氣化。剩余液體將如細(xì)小霧滴擴(kuò)散那樣保留在云團(tuán)中，有一部分將隨著空氣在環(huán)境溫度下與液體噴霧混合而蒸發(fā)。如果空氣傳來的熱量不足以蒸發(fā)所有的液體，有一些將滴落在地面形成液池，液池吸收地面熱量而氣化稱為熱量蒸發(fā)。它會在液池表面形成蒸氣云并向大氣中擴(kuò)散，從而危害作業(yè)人員及周圍人群的健康安全。當(dāng)熱量蒸發(fā)結(jié)束，轉(zhuǎn)由液池表面氣流運(yùn)動使液體蒸發(fā)，稱之為質(zhì)量蒸發(fā)。（1） 閃蒸蒸發(fā)當(dāng)液氨貯槽破裂時(shí)，液氨貯槽內(nèi)壓力降到1 atm (0.1m pa)，處于過熱狀態(tài)的液氨溫度迅速降到標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)，此時(shí)泄漏液氨所放出的熱量為：式中：q一液氨放出的熱量，kj；w一容器內(nèi)液氨的質(zhì)量，kg ；c一平均比熱，液氨取

11、 4.6 kj/(kg)；t一球罐內(nèi)液氨溫度，；一液氨標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)，-33 。（2） 熱量蒸發(fā)泄漏液氨熱量蒸發(fā)的蒸發(fā)速度 可按下式計(jì)算2: （2）式中：q：熱量蒸發(fā)速度，kg/s；:環(huán)境溫度 ，k ；:沸點(diǎn)溫度，k ；s液池面積 ，取氨庫占地面積 133 m ；h:液體氣化熱 ，1.37x10 kj/k g ；一表面熱導(dǎo)系數(shù)(見表 2)，w /m k ;一表面熱擴(kuò)散系數(shù)(見表 2)，m 2/s；t一蒸發(fā)時(shí)間，s。表 2 部分地面的熱傳遞系數(shù)t ab 2 heat transfer coefficient of some kinds of ground地面類型水泥1.11.29土地（含水8%）0.9

12、4.3干燥土地0.32.3濕地0.63.3沙碩地2.511.0將上述參數(shù)代入公式(2)，經(jīng)計(jì)算可知泄漏液氨的熱量蒸發(fā)速度為76.76 kg/s。（3） 質(zhì)量蒸發(fā) 泄漏液氨質(zhì)量蒸發(fā)速度 可按下式計(jì)算2： （3）式中：q：質(zhì)量蒸發(fā)速度，kg/s；a 、n大氣穩(wěn)定度系數(shù)，見表3；p一液體表面蒸氣壓，即液體表面所存在的該物質(zhì)蒸汽對液體表面產(chǎn)生的壓強(qiáng)，對液氨取 88 kpa；m一液池質(zhì)量，kg ；r氣體常數(shù)，取 8.3 145 j/(molk )；一環(huán)境溫度k ，取 21.9換算為熱力學(xué)溫度；u一風(fēng)速，取 1.5 m /s；r一液池半徑，取氨庫面積的等效半徑 6.5 m。表 3 液池蒸發(fā)模式參數(shù)tab

13、3 evaporation parameters of liquid pool穩(wěn)定條件na不穩(wěn)定0.23.846中性0.254.685穩(wěn)定0.35.285液池最大直徑取決于泄漏點(diǎn)附近的地域構(gòu)型、泄漏的連續(xù)性或瞬時(shí)眭。有圍堰時(shí)，以圍堰最大等效半徑為液池半徑；無圍堰時(shí)，設(shè)定液體瞬問擴(kuò)散到最小厚度時(shí)，推算液池等效半徑。評價(jià)中假設(shè)液氨在罐區(qū)泄漏并形成液池，有關(guān)參數(shù)的選取見4表 ：表 4 液池蒸發(fā)參數(shù)選取tab 4 evaporation parameters o f liquid pool物質(zhì)液池面積地面類型環(huán)境溫度大氣穩(wěn)定度風(fēng)速液氨133混凝土21.9中性1.5將上述參數(shù)代入公式(3)，經(jīng)計(jì)算可知泄

14、漏液氨的質(zhì)量蒸發(fā)速度為0.06 kg/s。綜上所述，本項(xiàng)目發(fā)生上述泄漏事故時(shí)，液氨泄漏速度為49.34 kg/s。泄漏后會液氨發(fā)生液體蒸發(fā)，主要為閃蒸蒸發(fā)和熱量蒸發(fā)。其中，閃蒸蒸發(fā)速度約為11 kg/s，熱量蒸發(fā)速度為約 76.76 kg/s，質(zhì)量蒸發(fā)速度約為0.06 kg/s。2.事故后果計(jì)算分析上述在沸點(diǎn)下蒸發(fā)的氨氣體積3為:將氨氣濃度劃分4個(gè)等級如下表：程度氨氣濃度（）危害半徑（r)微弱76476.6（m）輕度190351.1（m）中度1900163（m）重度3800129（m）其中危害半徑為。由上述計(jì)算結(jié)果可知，一旦該項(xiàng)目的液氨球罐發(fā)生泄漏，危害非常嚴(yán)重。在以球罐為圓心，半徑35116

15、3 m 的區(qū)域范圍內(nèi)，人吸入氨氣會造成輕度危害；在半徑163129 m 的區(qū)域范圍內(nèi)，人吸入氨氣會造成中毒危害；在半徑129 m 范圍內(nèi)，人吸入氨氣會導(dǎo)致死亡。因此，事故應(yīng)急處理中應(yīng)首先將距球罐350 m 范圍內(nèi)的人群撤離至安全地帶。3結(jié)論及建議文章探討了某項(xiàng)目液氨儲罐突發(fā)性泄漏引發(fā)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)問題，文中結(jié)合項(xiàng) ii 實(shí)際具體研究了液氨泄漏后進(jìn)入環(huán)境后的相關(guān)特征 ，對液氨泄漏速度及蒸發(fā)量進(jìn)行了定量計(jì)算分析 ，同時(shí)對所產(chǎn)生氨氣團(tuán)的擴(kuò)展范圍及其危險(xiǎn)半徑進(jìn)行了探討。計(jì)算結(jié)果表明，液氨事故泄漏危害是較為嚴(yán)重的，其泄漏速度為49.34 kg/s，閃蒸蒸發(fā)速度約為11 kg/s，熱量蒸發(fā)速度為約 76.76 kg/s，質(zhì)量蒸發(fā)速度約為0.06 kg/s。在事故應(yīng)急處理與救援中，距球罐350 m的范圍內(nèi)的人群均應(yīng)撤離。上述信息對控制和處理這類突發(fā)性環(huán)境危機(jī)及尋求最佳對策至關(guān)重要，同時(shí)也為液氨儲罐突發(fā)性泄漏事故的應(yīng)急處理和決策提供了科學(xué)依據(jù) 。參考文獻(xiàn)1趙淑嵐 ，封琳敏 液氨儲罐泄漏污染的定量預(yù)測j。中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志，2002 ，(6)：2023 2國家