氟化氫儲(chǔ)罐泄漏應(yīng)急疏散距離的計(jì)算

1、氟化氫儲(chǔ)罐泄漏應(yīng)急疏散距離的計(jì)算2009 年，為消除原氟化氫（ HF 儲(chǔ)存罐區(qū)與生產(chǎn)廠房安全 距離不 足， 氟化氫泄漏后可能造成廠房?jī)?nèi)工作人員中毒或灼傷的安全隱患， 公司投入 600 多萬(wàn)元， 將原氟化氫儲(chǔ)存罐區(qū)搬遷至距 廠區(qū)邊界 200m 以 外的空曠地帶，建成了新的 HF 儲(chǔ)存罐區(qū)。新罐 區(qū)位于廠房的下風(fēng)向， 周圍是戈壁灘，無(wú)居住區(qū)。新罐區(qū)內(nèi)現(xiàn)建 有 6 臺(tái) 55m3 的 HF 儲(chǔ)罐，并 預(yù)留了 4 臺(tái) 120m3HF 儲(chǔ)罐的位置。HF 是一種高毒物質(zhì)，能夠危害人體健康，對(duì)人體呼吸道粘 膜及皮膚有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用，吸入高濃度的 HF 可引起支 氣管炎和肺炎，吸收后會(huì)產(chǎn)生全身的毒作用，還

2、可導(dǎo)致氟骨癥。 接觸高 濃度 HF, 可引起眼及呼吸道粘膜刺激癥狀，嚴(yán)重者可發(fā) 生支氣管炎、肺 炎，甚至產(chǎn)生反射性窒息。HF 是公司工藝生產(chǎn)過(guò)程的主要原材料，無(wú)水氟化氫（ AHF 利用壓縮空氣由無(wú)水氟化氫生產(chǎn)區(qū) 120m3HF 儲(chǔ)罐壓送至新罐區(qū) 的 55m3 無(wú)水氟化氫儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。若 HF 儲(chǔ)罐和輸送管道密封不嚴(yán)、 破壞 或儲(chǔ)罐設(shè)備缺陷、故障或操作不當(dāng)導(dǎo)致 HF 外逸，將引起現(xiàn) 場(chǎng)人員中毒， 并對(duì)周圍環(huán)境造成破壞。 液態(tài)無(wú)水氟化氫腐蝕性極 強(qiáng)， 如果發(fā)生泄漏， 應(yīng)急措施不利或處置不當(dāng)， 可造成現(xiàn)場(chǎng)人員 化學(xué)性灼傷， 對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和建筑物造成腐蝕并嚴(yán)重危害環(huán)境。 尤 其是 HF 對(duì)人的眼 睛、口腔、

3、齒齦發(fā)生腐蝕、炎癥及潰瘍，引起 牙齒損害。根據(jù)危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)GB18218-2009 的規(guī)定，HF 儲(chǔ)存量大于臨界量（ 1t ）即為重大危險(xiǎn)源。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，重大 危險(xiǎn)源 辨識(shí)見(jiàn)下表：由于工藝生產(chǎn)的需要， 新建 HF 儲(chǔ)存罐區(qū)至少儲(chǔ)存有上百噸 的 HF, 旦泄漏，對(duì)臨近的人、生產(chǎn)設(shè)備、建筑物等將造成嚴(yán) 重危害。特別是 夏季， HF 儲(chǔ)罐的壓力和液態(tài)氟化氫的溫度將隨 環(huán)境溫度的上升而逐漸 升高， 產(chǎn)生氟化氫泄漏的可能性將進(jìn)一步 加大。氟化氫儲(chǔ)罐由于自身 或外界原因發(fā)生泄漏， 大量的液態(tài)氟 化氫將急劇汽化為氟化氫氣體， 并 隨風(fēng)飄移到很遠(yuǎn)的地方， 造成 大面積的毒害區(qū)域。為做好新建 HF 儲(chǔ)

4、存罐區(qū)的應(yīng)急響應(yīng)和 HF 泄漏的處置工作， 確 保在發(fā)生泄漏后現(xiàn)場(chǎng)人員能及時(shí)有序地疏散， 避免對(duì)人體產(chǎn)生 危害， 下面采用傷害（或破壞）范圍評(píng)價(jià)法對(duì)氟化氫泄漏后的應(yīng) 急疏散距離進(jìn) 行定量計(jì)算， 為其安全管理和事故應(yīng)急救援預(yù)案疏 散距離的確定提供 科學(xué)的參考依據(jù)。1. 基本假設(shè)（ 1 ）假設(shè)在夏季的同一時(shí)刻只有 1 臺(tái)氟化氫儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏， 根 據(jù)最大危險(xiǎn)性原則，僅就此 HF 儲(chǔ)罐泄漏擴(kuò)散進(jìn)行后果模擬；（ 2） 假設(shè)模擬儲(chǔ)罐中的液態(tài) HF 泄漏后將轉(zhuǎn)化成氣態(tài)， 并形 成 有毒氣體云團(tuán)；（ 3） 根據(jù) TNO 勺絕熱擴(kuò)散模型，泄漏后的氣態(tài) HF 呈半圓形 覆蓋于近地面。然后沿風(fēng)向水平擴(kuò)散和垂直擴(kuò)散，

5、假設(shè) t 秒后， 氣團(tuán)近似于長(zhǎng)方體2. 模擬分析程序 （ 1 ）氣團(tuán)半徑 rg 計(jì)算mL= p LX VL=1140kg/m3A 55m3 80%=50160 kgmg=mL=50160 kgVg=mg/ p g=50160 kg/1.27 kg/m3=39496.1m3 式中， mL 液態(tài)氟 化氫的質(zhì)量；p L - 液態(tài)氟化氫的密度， 1.14g/ml=1.14t/ m3 ;mg 氣態(tài)氟化氫的質(zhì)量；Vg 氣態(tài)氟化氫的體積；p g 氣態(tài)氟化氫的密度， 1.27kg/m3 。則rg= = = 26.62 m（ 2 ）應(yīng)急疏散距離計(jì)算 氟化氫泄漏后由于受氣體浮力（浮力作用下的加速度為 a ） 和風(fēng)

6、速（ U ）的雙重作用a =gX （ p 空氣-p g） / p g=9.8m/s2 X （1.293kg/m3 -1.27 kg/m3 ） /1.27 kg/m3=0.178 m/s2式中，g重力加速度，9.8m/s2 ;p 空氣空氣的密度， 1.293kg/m3 。根據(jù)資料，四 O 四地區(qū)夏季（ 6、7、8 三個(gè)月）的室外環(huán)境 溫度最高，平均氣溫為 22.8 C,最高氣溫為38.8 C夏季發(fā)生泄漏時(shí)，氟化氫儲(chǔ)罐內(nèi)液態(tài)氟化氫的溫度 ( t ) 相 當(dāng)于夏 季室外平均環(huán)境溫度22.8 C,氟化氫的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)t0=19.4 C,氟化氫泄漏時(shí)，氟化氫汽化使剩余的液態(tài)氟化氫溫 度降至標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)，其總的汽

7、化熱=mg C X( t-t0 )=50160 kg x 3.35/ kJ? CX(22.8 C -19.4 C) =571322.4 kJ式中， C 液態(tài)氟化氫的比熱， 3.35/ kJ? Co 氟化氫的蒸發(fā)量即 發(fā)生泄漏后汽化飄浮在空氣中的氟化氫 的質(zhì)量 mm = = =585.97 kg式中，q -氟化氫的汽化熱，975kJ/ kg。根據(jù)相關(guān)資料，空氣中氟化氫的濃度為400? 430mg/m3 時(shí)，人會(huì)急性中毒致死；濃度達(dá)到 100 mg/m3 時(shí)，人僅能耐受不到 1 分鐘；濃度為 50 mg/m3 時(shí)，人可感到皮膚刺痛、 粘膜刺激。 而 根據(jù)工 作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值 第1部分：化

8、學(xué)有害因 素GBZ2.2-2007 的規(guī)定，工作場(chǎng)所空氣中氟化氫的最高允許濃 度為 2 mg/m3 o假設(shè) t 秒后有毒的氟化氫氣團(tuán)的濃度分別降至400mg/m3 、100 mg/m3 、50 mg/m3 和 2 mg/m3 ，此時(shí)的氣團(tuán)接近長(zhǎng)方體，貝 U 體 積為V=2xrgxLxH式中，L 氣團(tuán)在水平方向擴(kuò)散的距離;H 氣團(tuán)上升的高度四 O 四地區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)，最大平均風(fēng)速（27m/s ，L=ut=27tH=0.5 a t2=0.5 X 0.178 t2=0.089 t2V=2X rg X LX H=2X 26.62 X 27t X 0.089 t2=127.984t3 下面分別計(jì)算

9、有毒氣團(tuán)的濃度分別為400mg/m3 、100 mg/m3 、50 mg/m3 和 2 mg/m3 時(shí)的應(yīng)急疏散距離：有毒氣團(tuán)的濃度為 400mg/m3 的應(yīng)急疏散距離 有毒氣團(tuán)的 體積 V=m /400 X 10-6=585.97/400 X 10-6=1465000 m3因此t= =22.54 s此時(shí)，有毒氣團(tuán)的濃度為 400mg/m3 時(shí)在水平方向擴(kuò)散的距 離即濃度為 400mg/m3 的應(yīng)急疏散距離 LL= ut=27t=27 X 22.54=608.58 m有毒氣團(tuán)的濃度為 100mg/m3 的應(yīng)急疏散距離 有毒氣團(tuán)的 體積 V=m /100 X 10-6=585.97/100 X

10、10-6=5859700 m3因此t= =35.78 s此時(shí)，有毒氣團(tuán)的濃度為 100mg/m3 時(shí)在水平方向擴(kuò)散的距離即濃度為 100mg/m3 的應(yīng)急疏散距離 LL= ut=27t=27 X 35.78=966.06 m有毒氣團(tuán)的濃度為 50mg/m3 的應(yīng)急疏散距離有毒氣團(tuán)的體積 V=m /50 X 10-6=585.97/50 X 10-6=11719400 m3因此t= =45.07 s此時(shí)，有毒氣團(tuán)的濃度為 50mg/m3 時(shí)在水平方向擴(kuò)散的距離即濃度為 50mg/m3 的應(yīng)急疏散距離 LL= ut=27t=27 X 45.07=1216.89 m有毒氣團(tuán)的濃度為 2mg/m3 的

11、應(yīng)急疏散距離 有毒氣團(tuán)的體積V=m /2 X 10- 6=585.97/2 X 10-6=292985000 m3因此t= =131.79 s此時(shí)，有毒氣團(tuán)的濃度為 2mg/m3 時(shí)在水平方向擴(kuò)散的距離即濃度為 2mg/m3 的應(yīng)急疏散距離 LL= ut=27t=27 X 131.79=3558.33 m由以上計(jì)算可以看出， 夏季氟化氫儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏后， 下風(fēng)向 608.58m 范圍內(nèi)的濃度將在 22.54s 內(nèi)達(dá)到 400mg/m3 此范圍內(nèi) 的人員 有造成急性中毒致死的危險(xiǎn)；下風(fēng)向 966.06 m 范圍內(nèi)的 人員如不能在 1 分鐘內(nèi)撤離，將造成中毒；下風(fēng)向 1216.89 m 范 圍內(nèi)的濃度將在 45.07s 達(dá)到 50mg/m3 此范圍內(nèi)的人員可感到 皮膚刺痛、粘膜刺激；下 風(fēng)向 3558.33m 范圍內(nèi)濃度將