液氨泄漏风险评价

1、(3)文Jtil 号：10096094（2004）1刊O165O3液氨泄漏事故危险性的定分析研究.（南京理工大学化工学院南京210094）摘Jh忖财山东莘蔓某化肥有18公司的一个WI为20nP的液氯 为l&2m的«««车充时，由于车載金发生。裂引起權氯的一起事故用液体绘小孔）811的樣模式计 M rMKftMW质Jti 收日 WI： 2003-11-03作臂筒介：疑国宁.男博上斫丸生从事炸安全研究冉通过髙JK扩散樓式定计算飢气從大吒 中的rtttfS.tt*&示在风速为3.0大气条件为中性时.下煲血的扩达到73.1 m.若当时大气条件枪定下风向的毒

2、宮 范国轿达到200. 7 m该范用内人吸入気气510 min将会致死.关flh液気小孔泄體扩IK）危敲性分折）大代总定度中90分类号：文歆标识皆：A0引t2002年7月8日2时山东莘县某化虧有限公司的一个 耸18为20 n?的液氨储罐向一储*为1& 2 n?的液氨槽车充 装液氮时由于车載金属软管发生爆裂液真迅速扩散仅几 分钟有棒气体就笼罩了楚个厂区威助到2000多名群众的生 命安危。该事故造成105人中瞬死亡13人1R伤24人中度 伤员】2人.波氨是化工企业十分倉用的原料，用途广泛而每年因为 液氮的潰潟逍成的事故也十分頓紫，由于其毒性很大吸人転 性指R（Index of Potent

3、ial Inhalation Toxicity 1PITX3OO» 危险等级2属于高度危険的物质旦港M极可能造成 严政的事故后果本文主要以此事故为分析条件讨论其世洵 肓的危俭性并进行了必要的计算.1液氨泄漏的定性分析通常情况下液氨庄常温下加压压缩液化储存.一旦泄 汨到空气中会在常压下迅速殊大气化并扩敵別大的空 间范国。对于这起因液氨槽车在冲装液氨时车載金厲软管发 生囊裂引起液氛泄灣的事故，可以简化为3个过程.«1）液氮池灣加压液态氨泄M到*2S*压的环境中.（2）液氨闪蒸液氨泄竊到大代中因压力瞬间变为禽压. 其中一部分会迅速蒸发为气体从髙压的气權平衡状态转化 为常压下的气液

4、平衡状杰即闪蒸这种直接蒸发的液体比值 又称为闪蒸率尸二已知液氮的尸呵值为0183.剩余液体 将如删小雾滴扩散那样保留庄云团中该剩余液体有一部分 将BS着空气在环境温度下与菠体畋雾混合而蒸发。如果F- 空气传来的热不足以蒸发所有的液体那么一些液体将滴落 在地面形成械他.如杲大于02不形成液池，若F%t小于 02时与带走液体之比有线性关系:当F"0时无 液体带出iSF-0.】时有50%的液体彼带出对于F-值 为0.183的蔽氨通过计算可以知道液氛泄漏时将有91.5% 的液K被帯走只有不到10%的部分形成池液，本文为了计 算方便，初步假定戒氮泄漏时全部被蒸发而不考虑形成液 池.（3）气态氨

5、的扩散气态氨在大气中的扩散，这可以用高 斯扩散模型中的连续地面点源的烟羽扩敞模型来计算其危害 范围.2液氨泄漏的定分析 31泄*潦的汁算夏估算液氨的泄漏范围首先要确定其泄漏质流如 1»面所分析液氨是按加压液化的工艺储存在储81中因此可 以应用液体经小的源模式卄算泄漏质量流量其公式 为:口(1)式中Q为流fiUgrJC。为孔流系数取O.55M为小孔 的横截面枳,m*为流体密度kg mF 为液体压力P勲 g为重力加速度£81 m sMo为储罐的横截面积EZ 为储罐内液面距小孔离度m “为泄漏时间2.2泄演后气体旳扩敵液氛蒸发为勺体之后在大气中的扩散可以采用高斯扩 散模型进行泄漏

6、極浓度估卄液氨从装卸软管中泄可以当 作零高度连续地直点源气体扩散设泄漏点为坐标原点取平 均风速的顺风方向为轴正方向轴为侧风方向垂直向上为轴 正方向。于是浓度分布公式为(2)式中tCrQ.z）为空何某一点的氨浓度kg m-2» M-风 速m s'SQc为AftX*«kg 广、2八s为分别为yt方 向的扩敵第数” a为侧风方向、垂直向上方向的扩散距离.令式中一 0 猫到地面锻度为；蔬exp-卸令式（3）中y = 0 得到地面釉线诫度为"0.0=对于扩散参U T 这里引用TNO有关的公式3计算与结果分析 31基本假设与初始董件假设罐内的茯氨在港洵过程保持气液平衡

7、车載金属软 甘发生爆裂产生长30 mm宽2 mm的长方形裂口 储罐的容 积为20 nA横截面枳A,为3l4mS装载率0. 52 T 液 氮的液体密度A>>/610kg-m-则可计算出储罐内液面戾度Z。为502 m, fit内压强几为1.15MPai泄漏时大气风速“ 为3.0m-s-1.大气稳定条件为中性:孔流系数C°取055 3.2世灣的质潦巳知液氨的厚尔质直为17X10 >kg mor>,液氨的泄 淘是非定常过程（Q随时间而变化）可以计算得到泄*总时 间为13& 2 mint为了处理何题方便起见我们卄算了液氨在 整个池漏时间内的平均质ft渍虽Q.为l

8、16kgs7.33泄*后性范BE计算忘前面的定性分析可知液氨一旦泄漏到大代中即蒸发 为气体可以不考虑形成液池所以可以将的质匾流 St当作扩散的代体流代入（4）进行计算。已知吸入氮5】0 min的致死浓度为05%切换算成质ft浓度为397X10 kg nTU国家規定気的车间最高允许浓度（MAC）为30 mg/ 当泄洞是风速“为3.0m-s"大气穩定条件为中性 时经卄算得在下风向的扩散距离分别为73.1 m和】3367 m。40以致死玻厦为值以気的车间最岛允许诫度为伺值下风向釣扩敵距烏X/m73.11336.7y方向的扩5.171.0地面扩559.$1419826«2 ftSJ

9、g的扩融范HI注;取貝速3.0 m-i"13020100-10-20-30-40、£圧<<3-1020 3d 40 ' 506070 ' 80下典向的扩敢距/S 1 地面的扩散范91 1（以致死瑕度为*ffi>» 1扩«t»ft与大气定娥件大气条件abcd&不H定A0. 5270. 8650. 280.9不»SB0.3710.8660. 230.85购不植定C0. 2090. 8970. 220.8中性D0.1280. 9050.20. 76弱*定E0. 0980. 9020.150. 730

10、. 0650. 902n. 120. 673908070605040134世3R后畫性的影响因素由式（4可以倉出气体的扩散和泄"环境龙切相关.所 以分析风速、大代稳定条件对泄“的影响十分««気气的5-10 min的致死浓度为阑值其他条件不变. 风速分别取2.0 m s-3.0 m 釘',40 m 虻、计算得图 3;假设其他条件不变风速保持3.0m-s-'.JK不同的大气 稳定条件计算得图4.从图3可以看出随着风速增大下风向的毒害距离减 小从20mL变化到40ms»下风向的灌書范国减 少34%这说明风速对气体浓度的稀释作用十分明显.图4 表

11、明不同的大气条件对气体的扩散影响十分巨大大气桧定 条件越好下风向的扩散距离超长从极不穩定的条件到中性 条件下风向的韋害范EH增加为345倍'从中性条件到稳定 条件下风向的毎害范围增加为了 274倍.4002000200-400、xMrx«*200400600 8do 10001200 1400下呉向的扩a 2堆面的扩敵范812（以氨的MAC为MM）«4大代“定度对««%的的响、«抵 £«<=4结论通过以上计算，可得到以下结论。1）对于20 m3的液氨储罐在对槽车冲装过程中发生的 车载金属软管爆裂而引起的液氨泄漏，其平均的质量流量Q 达到116 kg S-】，若