甲基丙烯酸儲罐泄漏事故危險區(qū)域分析

王 閃 管佳林 俞祚福

(1.國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東 廣州 510555；2.廣州安是一應(yīng)急技術(shù)有限公司，廣東 廣州 511458)

0 引言

水泥助磨劑是一種改善水泥粉磨效果和性能的化學(xué)添加劑，可以顯著提高水泥各齡期水泥強度、改善其流動性，且具有不損害水泥性能的特點。水泥助磨劑技術(shù)由“助磨劑母液合成技術(shù)、助磨劑復(fù)配技術(shù)和助磨劑應(yīng)用技術(shù)”三項技術(shù)構(gòu)成。甲基丙烯酸是生產(chǎn)水泥耐磨劑的重要原料，甲基丙烯酸具有健康危害與火災(zāi)危險特征[-2]。甲基丙烯酸存儲使用過程的安全管控和應(yīng)急防范是水泥耐磨劑生產(chǎn)企業(yè)的重要工作內(nèi)容。

辨識企業(yè)重點風(fēng)險部位和可能的事故類型，進而進行事故分析，模擬分析事故影響范圍，確定因各類事故造成的危險區(qū)域，可以作為企業(yè)制定應(yīng)急預(yù)案，特別是人員疏散方案的重要依據(jù)。確定危險區(qū)域范圍目前主要有理論計算、模擬計算分析以及經(jīng)驗公式方法估算等確定。ALOHA軟件收錄了常見危險化學(xué)品的理化特性參數(shù)，可以模擬計算儲罐、管道等場景的泄漏事故[3-7]。其具有使用方便等特點，目前已在不少領(lǐng)域應(yīng)用。

結(jié)合某大型水泥助磨劑生產(chǎn)企業(yè)實際，參考甲基丙烯酸的理化特性，分析了甲基丙烯酸的火災(zāi)危險性和健康危險性，結(jié)合某企業(yè)甲基丙烯酸存儲現(xiàn)狀，設(shè)定了泄漏擴散場景，采用ALOHA分析了不同外界風(fēng)速條件下，對于甲基丙烯酸存儲桶發(fā)生泄漏事故，分析外界不同風(fēng)速條件下，風(fēng)速從1m/s到8m/s條件下，由于甲基丙烯酸物質(zhì)的毒性特性造成的危險區(qū)域，泄漏后健康危害和泄漏后火災(zāi)高溫危害危險區(qū)域分布范圍，為企業(yè)科學(xué)制定泄漏應(yīng)急預(yù)案提供指導(dǎo)。

1 甲基丙烯酸危險特性分析

1.1 火災(zāi)危險性分析

甲基丙烯酸分子式為C4H6O2，無色結(jié)晶或透明液體，有刺激性氣味?？扇苡跓崴瑫r可溶于乙醇、乙醚等多數(shù)有機溶劑。易聚合成水溶性聚合物?？扇?，遇高熱、明火有燃燒危險，受熱分解能產(chǎn)生有毒氣體。

甲基丙烯酸蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱易引起燃燒爆炸事故，與強氧化劑發(fā)生激烈反應(yīng)。若遇高熱，可發(fā)生聚合反應(yīng)，放出大量熱量容易發(fā)生容器爆炸事故。能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限(體積分?jǐn)?shù))為2.1%～12.5%。

表1 甲基丙烯酸理化參數(shù)

1.2 健康危險性分析

甲基丙烯酸對鼻、喉有刺激性作用，長時間高濃度接觸可能引起肺部病變。對皮膚和黏膜有較強的刺激性和腐蝕性，可致灼傷。眼接觸可致失明，造成永久性損害?？諝庵凶畲笕菰S濃度400mg/m3。

急性暴露指導(dǎo)濃度(AEGLs)指標(biāo)分為3個等級：AEGL-1表示超過該值包括敏感人群在內(nèi)的大多數(shù)人員暴露在這一毒氣環(huán)境中會出現(xiàn)不適或某些無癥狀的喪失知覺的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象是暫時的，暴露停止就可以恢復(fù)。AEGL-2表示超過該值包括敏感人群在內(nèi)的大多數(shù)人員暴露于這一毒氣環(huán)境中會出現(xiàn)不可逆的或其他嚴(yán)重的、長期的對健康有害的影響。AEGL-3表示超過該值包括敏感人群在內(nèi)的大多數(shù)人員暴露在這種環(huán)境會出現(xiàn)危及生命的影響或者死亡。甲基丙烯酸的AEGL-3濃度值為220ppm，AEGL-2濃度值為61ppm，AEGL-1濃度值為6.7ppm。

2 甲基丙烯酸存儲狀態(tài)與泄漏場景分析

根據(jù)事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)，泄漏事故多發(fā)生在儲罐的底部，本場景泄漏點在高度約罐體總高的5%處，因儲罐外有圍堰，可以防止泄漏后甲基丙烯酸無限制流淌，泄漏后液體流淌半徑設(shè)定為5m。罐體直徑4.4m，高6.6m，最大容積100m3。從泄漏后未引發(fā)火災(zāi)和泄漏后發(fā)生火災(zāi)兩種情況設(shè)置分析場景。

表2 甲基丙烯酸泄漏事故場景

圖1 儲罐泄漏源強度情況

3 甲基丙烯酸儲罐泄漏危險區(qū)域分析

3.1 泄漏后毒性危險區(qū)域分布情況分析

對于甲基丙烯酸儲罐發(fā)生泄漏事故，分析外界不同風(fēng)速條件下，風(fēng)速從1m/s到8m/s條件下，由于甲基丙烯酸物質(zhì)的毒性特性造成的危險區(qū)域。

ALOHA軟件提供了3種不同毒物危害臨界濃度指標(biāo)，分別為急性暴露指導(dǎo)濃度(AEGLs)指標(biāo)、緊急響應(yīng)規(guī)劃指導(dǎo)濃度(ERPGs)指標(biāo)、化學(xué)品泄漏事故保護措施標(biāo)準(zhǔn)值(PAC)指標(biāo)。應(yīng)用AEGLs指標(biāo)對泄漏的毒性影響范圍進行劃分。

表3 不同風(fēng)速條件下健康危害影響區(qū)域分布

按照設(shè)定的泄漏場景，在泄漏后，出現(xiàn)AEGL-3濃度值(220ppm)和AEGL-2濃度值(61ppm)的危險區(qū)域范圍均在離泄漏點10m內(nèi)，出現(xiàn)AEGL-1濃度值(6.7ppm)的危險范圍離泄漏點最大距離為39m。

3.2 泄漏后火災(zāi)高溫危險區(qū)域分布情況分析

熱輻射超過10.0kW/m2，無有效防護條件下，60s內(nèi)可導(dǎo)致人員死亡。熱輻射超過了5.0kW/m2，無有效防護條件下，60s內(nèi)可導(dǎo)致人員二度燒傷。熱輻射超過了2.0kW/m2，無有效防護條件下，60s內(nèi)人員會感到疼痛。

對于外界風(fēng)速為1m/s時，沿下風(fēng)側(cè)方向距離泄漏口最遠不超過10m處熱輻射超過了PAC-3標(biāo)準(zhǔn)，即熱輻射超過了10.0kW/(sqm)。沿下風(fēng)側(cè)方向距離泄漏口最遠不超過10m處熱輻射超過了PAC-2標(biāo)準(zhǔn)，即熱輻射超過了5.0kW/(sqm)。沿下風(fēng)側(cè)方向距離泄漏口最遠12m處熱輻射超過了PAC-1標(biāo)準(zhǔn)，即熱輻射超過了2.0kW/(sqm)。

圖2 儲罐泄漏1m/s風(fēng)速條件下危險區(qū)域分布

對于外界風(fēng)速為5m/s時，沿下風(fēng)側(cè)方向距離泄漏口最遠不超過10m處熱輻射超過了PAC-3標(biāo)準(zhǔn)，即熱輻射超過了10.0kW/(sqm)。沿下風(fēng)側(cè)方向距離泄漏口最遠不超過10m處熱輻射超過了PAC-2標(biāo)準(zhǔn)，即熱輻射超過了5.0kW/(sqm)。沿下風(fēng)側(cè)方向距離泄漏口最遠13m處熱輻射超過了PAC-1標(biāo)準(zhǔn)，即熱輻射超過了2.0kW/(sqm)。

圖3 儲罐泄漏5m/s風(fēng)速條件下危險區(qū)域分布

通過計算表明，按照設(shè)定的泄漏場景，在泄漏后，沿下風(fēng)側(cè)方向距離泄漏口最遠不超過10m處熱輻射超過了PAC-3標(biāo)準(zhǔn)，即熱輻射超過了10.0kW/(sqm)。沿下風(fēng)側(cè)方向距離泄漏口最遠不超過10m處熱輻射超過了PAC-2標(biāo)準(zhǔn)，即熱輻射超過了5.0kW/(sqm)。沿下風(fēng)側(cè)方向距離泄漏口最遠13m處熱輻射超過了PAC-1標(biāo)準(zhǔn)，即熱輻射超過了2.0kW/(sqm)。即不會形成大面積的危險區(qū)域。

4 結(jié)論

結(jié)合某水泥助磨劑生產(chǎn)企業(yè)實際，首先辨識了廠區(qū)內(nèi)火災(zāi)重點部位，基于廠區(qū)內(nèi)甲基丙烯酸實際存儲情況，建立了相應(yīng)的分析場景，采用ALOHA軟件分析確定了各場景火災(zāi)爆炸事故的危險區(qū)域分布情況。可用于表征廠區(qū)本質(zhì)火災(zāi)危險性。

1)按照設(shè)定的泄漏場景，危險區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)AEGL-3濃度值(220ppm)和AEGL-2濃度值(61ppm)的危險區(qū)域范圍均在離泄漏點10m內(nèi)，出現(xiàn)AEGL-1濃度值(6.7ppm)的危險范圍離泄漏點最大距離為39m。

2)按照設(shè)定的泄漏場景，在泄漏后，沿下風(fēng)側(cè)方向距離泄漏口最遠10m處熱輻射超過了10.0kW/(sqm)。沿下風(fēng)側(cè)方向距離泄漏口最遠10m處熱輻射過了5.0kW/(sqm)。沿下風(fēng)側(cè)方向距離泄漏口最遠13m處熱輻射超過了2.0kW/(sqm)。即不同風(fēng)速條件下，因熱輻射形成的危險區(qū)域最遠不超13m，不會形成大面積的危險區(qū)域。

分析計算結(jié)果可為制定更為科學(xué)的應(yīng)急處置預(yù)案提供參考，確定相應(yīng)類型事故發(fā)生時的緊急疏散范圍，預(yù)先確定可能受到影響的儲罐或設(shè)備，并提前做出防范對策。

*基金項目：廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃(1955011500001)。