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1、液氨储罐重大危险源风险分析摘要：针对液氨的化学特点，结合常州某化工企业建设项目的环境影响评价工作，展开了液氨储罐泄漏的环境风险评价。通过对液氨泄漏后进入环境的相关行为特征的分析，对所产生的氨气团扩展范围及其危险半径进行了定量模拟计算。本项目的事故泄漏危害是较为严重，液氨泄漏速度为 49.34 kg/s，闪蒸蒸发速度约为 11r/S，热量蒸发速度为约 76.76 kg/s，质量蒸发速度约为 006 kg/s, 距球罐 350m范围内均应撤离人群。关键词：液氨；泄漏；风险评价；危险半径【中图分类号】X8 【文献标识码】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、生产过程中的重要原料。氨气属可燃性气体，同时又是有毒物质，常温常压下易溶于水形成氨水，加压易被液化为无色液体。为便于储存和运输 ，工业上通常采用常温高压或低温加压的方式将氨液化。氨的危险l生表现如下 ：（1）氨气的物理性质表现为无色、有刺激性恶臭味，分子式N H3，分子量l7.03，相对密度0.7714 g/L，熔点-77.7，沸点33.35，自燃点651.1l，遇火源会引发火灾或爆炸。液氨蒸气与空气混合物爆炸极限16 25 (最易引燃浓度17 )，溶于氯仿、乙醚，是许多元素和化合物的良好溶剂。（2）液氨的化学性质表现为水溶液呈碱性。液态氨将侵蚀某些塑料制品、橡胶和涂层。液氨遇热、明火等难以点
6、燃，其危险性较低，但氨和空气混合物达到16 25 浓度范围时遇明火会燃烧和爆炸，如有油类或其它可燃性物质存在，则危险性更高。液氨不能与乙醛、丙烯醛、硼、卤素、双氧水等物质共存 。(3)液氨毒理学：氨气经呼吸道侵入人体，对粘膜和皮肤有碱性剌激及腐蚀作用，可造成组织溶解性坏死，高浓度时可引起反射性呼吸停止和心脏停搏。眼睛接触液氨或高浓度氨气可引起灼伤，严重者可发生角膜穿孔。皮肤接触液氨可致灼伤。当空气中氨浓度达700 mg/;m，人体吸入30 m in即可中毒 ，浓度达1750 4500 mg/m时，可危及生命1。（4）此外，液氨在泄漏时形成的气体、溶于水形成的混合物对环境有严重危害作用，对水体、
7、土壤和大气可造成污染。近年来，国内外因氨气泄漏导致急性中毒的各类重大事故时有发生。通过环境风险事故定量计算，科学、准确、及时地评价液氨泄漏事故的危害半径、人员伤害情况及危害纵深，不仅对于企业的安全生产具有重要的指导意义，同时也有助于制定泄漏事故应急救援方案、为政府及行业管理部门做出对应决策提供科学依据。为此，文章结合广州某化工企业的液氨储罐具体实例，定量进行液氨储罐的环境风险分析。1 液氨泄漏及蒸发量计算分析1.1 液氨泄漏速度与泄漏时间某化工企业共建设液氨贮槽3个，每个液氨贮槽最大储存量为30 m 。液氨储存温度为34，储存压力为1.4 M Pa，密度为820 kg/m ，液氨体积占贮槽容积
8、的最大值为70 。则每个贮槽内液氨的总质量为:W = 30*820*0.7= 1 7.22(t)液氨泄漏速度可用流体力学的柏努利方程计算2，即 （1）式中：Q液体泄漏速度 ，kg/s；一液体泄漏系数 ，按表1选取3 ； 一裂口面积 ，m ；p一 泄漏液体密度，取 820kg/m ；P一容器内介质压力，取 1.4*Pa；P r厂一环境压力，取 1.013*Pa；g一重力加速度，9.8 m /s ; 一裂口之上液位高度，取液氨高度为 1.4 m 。表 1液体泄漏系数Tab 1 Liquid leak age coefficient雷偌数裂口形状圆形（多边形）三角形长方形1000.650.600.5
9、5 1000.500.450.40常压下液体的泄漏速度取决开裂VI之上液位的高低。假设裂口形状为直径 150 m m 的圆形孔，则裂 VI面积：,考虑最不利情况，运用公式(1)进行计算，可知液氨的泄漏 速 度 = 49.34(kg/s) 。 单个液氨贮槽泄漏时间为:。1.2 泄漏液氨蒸发速度计算泄漏液体的蒸发可以分为闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发三种 ，其蒸发总量为这三种蒸发量之和。液氨泄漏到大气中，因压力瞬间变为常压，其中一部分会迅速蒸发为气体，从高压的气液平衡状态转化为常压下的气液平衡状态，即闪蒸。这种直接蒸发的比值又称为闪蒸率 F ，它与温度等有关，已知液氨的F 值为 0.1 83 时，将
10、有 91.5 的液氨气化。剩余液体将如细小雾滴扩散那样保留在云团中，有一部分将随着空气在环境温度下与液体喷雾混合而蒸发。如果空气传来的热量不足以蒸发所有的液体，有一些将滴落在地面形成液池，液池吸收地面热量而气化称为热量蒸发。它会在液池表面形成蒸气云并向大气中扩散，从而危害作业人员及周围人群的健康安全。当热量蒸发结束，转由液池表面气流运动使液体蒸发，称之为质量蒸发。（1） 闪蒸蒸发当液氨贮槽破裂时，液氨贮槽内压力降到1 atm (0.1M Pa)，处于过热状态的液氨温度迅速降到标准沸点，此时泄漏液氨所放出的热量为：式中：Q一液氨放出的热量，kJ；W一容器内液氨的质量，kg ；C一平均比热，液氨取
11、 4.6 kJ/(kg)；t一球罐内液氨温度，；一液氨标准沸点，-33 。（2） 热量蒸发泄漏液氨热量蒸发的蒸发速度 可按下式计算2: （2）式中：Q：热量蒸发速度，kg/s；:环境温度 ，K ；:沸点温度，K ；S液池面积 ，取氨库占地面积 133 m ；H:液体气化热 ，1.37x10 kJ/K g ；一表面热导系数(见表 2)，W /m K ;一表面热扩散系数(见表 2)，m 2/s；t一蒸发时间，S。表 2 部分地面的热传递系数T ab 2 Heat transfer coefficient of some kinds of ground地面类型水泥1.11.29土地（含水8%）0.9
12、4.3干燥土地0.32.3湿地0.63.3沙硕地2.511.0将上述参数代入公式(2)，经计算可知泄漏液氨的热量蒸发速度为76.76 kg/s。（3） 质量蒸发 泄漏液氨质量蒸发速度 可按下式计算2： （3）式中：Q：质量蒸发速度，kg/s；a 、n大气稳定度系数，见表3；p一液体表面蒸气压，即液体表面所存在的该物质蒸汽对液体表面产生的压强，对液氨取 88 kPa；M一液池质量，kg ；R气体常数，取 8.3 145 J/(molK )；一环境温度K ，取 21.9换算为热力学温度；u一风速，取 1.5 m /s；r一液池半径，取氨库面积的等效半径 6.5 m。表 3 液池蒸发模式参数Tab
13、3 Evaporation parameters of liquid pool稳定条件na不稳定0.23.846中性0.254.685稳定0.35.285液池最大直径取决于泄漏点附近的地域构型、泄漏的连续性或瞬时眭。有围堰时，以围堰最大等效半径为液池半径；无围堰时，设定液体瞬问扩散到最小厚度时，推算液池等效半径。评价中假设液氨在罐区泄漏并形成液池，有关参数的选取见4表 ：表 4 液池蒸发参数选取Tab 4 Evaporation parameters o f liquid pool物质液池面积地面类型环境温度大气稳定度风速液氨133混凝土21.9中性1.5将上述参数代入公式(3)，经计算可知泄
14、漏液氨的质量蒸发速度为0.06 kg/s。综上所述，本项目发生上述泄漏事故时，液氨泄漏速度为49.34 kg/s。泄漏后会液氨发生液体蒸发，主要为闪蒸蒸发和热量蒸发。其中，闪蒸蒸发速度约为11 kg/s，热量蒸发速度为约 76.76 kg/s，质量蒸发速度约为0.06 kg/s。2.事故后果计算分析上述在沸点下蒸发的氨气体积3为:将氨气浓度划分4个等级如下表：程度氨气浓度（）危害半径（R)微弱76476.6（m）轻度190351.1（m）中度1900163（m）重度3800129（m）其中危害半径为。由上述计算结果可知，一旦该项目的液氨球罐发生泄漏，危害非常严重。在以球罐为圆心，半径35116
15、3 m 的区域范围内，人吸入氨气会造成轻度危害；在半径163129 m 的区域范围内，人吸入氨气会造成中毒危害；在半径129 m 范围内，人吸入氨气会导致死亡。因此，事故应急处理中应首先将距球罐350 m 范围内的人群撤离至安全地带。3结论及建议文章探讨了某项目液氨储罐突发性泄漏引发的环境风险评价问题，文中结合项 II 实际具体研究了液氨泄漏后进入环境后的相关特征 ，对液氨泄漏速度及蒸发量进行了定量计算分析 ，同时对所产生氨气团的扩展范围及其危险半径进行了探讨。计算结果表明，液氨事故泄漏危害是较为严重的，其泄漏速度为49.34 kg/s，闪蒸蒸发速度约为11 kg/s，热量蒸发速度为约 76.
16、76 kg/s，质量蒸发速度约为0.06 kg/s。在事故应急处理与救援中，距球罐350 m的范围内的人群均应撤离。上述信息对控制和处理这类突发性环境危机及寻求最佳对策至关重要，同时也为液氨储罐突发性泄漏事故的应急处理和决策提供了科学依据 。参考文献1赵淑岚 ，封琳敏 液氨储罐泄漏污染的定量预测J。中华劳动卫生职业病杂志，2002 ，(6)：2023 2国家环境保护总局建设项目环境风险评价技术导FI(H J/T 1692004)S3国家生产监督管理局危险化学品安全评价M 】北京：中国石化出版社，2003 ：140，158-1 59 4刘勇 液氨储罐在电厂中的布置问题J电力勘测设计，2008，(5)：3 5 4 0 学号： （13103310） 常 州 大 学 课程设计（论文）题 目 欧 盟 化 工 园 区 学 生 付 小 磊 学 院 环境与安全工程学院 专业班级 安 全 研 一校内指导教师 王 新 颖 专业技术职务 副 教 授 二一四年一月
