合成氨廠液氨泄漏擴(kuò)散危險(xiǎn)區(qū)域分析研究

趙朋朋 段艷紅 丁一

山東華魯恒升化工股份有限公司 山東德州 253000

1 氨的特性與液氨儲(chǔ)罐事故分析

近年來(lái)，在化學(xué)分析領(lǐng)域，在合成氣體里使用一氧化碳來(lái)進(jìn)行制作氨是化工研究領(lǐng)域的主要研究課題。使社會(huì)各階層以及國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究者對(duì)其進(jìn)行注意。該技術(shù)已經(jīng)被大范圍的使用在環(huán)境衛(wèi)生、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等方面，受到了國(guó)內(nèi)外所有社會(huì)階層和相關(guān)專(zhuān)家的關(guān)注和研究。在其與空氣進(jìn)行接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生具有爆炸性的物質(zhì)。如果將其暴露于明火或高溫高壓條件下，會(huì)引起爆炸現(xiàn)象。其爆炸極限可以到達(dá)16.7%至28.9%。即使我國(guó)對(duì)合成氨設(shè)備里液氨流出和擴(kuò)散的危險(xiǎn)區(qū)域的分析起步較晚，但該方法在化學(xué)工業(yè)中的理論和實(shí)踐研究中仍處于起步時(shí)期。跟發(fā)達(dá)國(guó)家相比，化工企業(yè)的安全管控要進(jìn)行逐步完善和加強(qiáng)。按照有關(guān)法規(guī)和化學(xué)制作管控標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究和操作。液氨不但很容易燃燒和爆炸，同時(shí)還伴隨著有劇毒的危險(xiǎn)，它容易在制作和運(yùn)輸過(guò)程中引起安全事故發(fā)生，例如火災(zāi)或爆炸，從而導(dǎo)致大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。它對(duì)呼吸系統(tǒng)有刺激性和腐蝕性作用。通過(guò)研究結(jié)果可以知道，所有癌癥死亡人數(shù)的增加關(guān)鍵在于氨濃度高達(dá)570mg/m3，這表明長(zhǎng)期暴露于氨中的人或化學(xué)公司的工人患腫瘤的幾率要比不接觸氨的人高得多，普遍發(fā)生在工齡大于五年的男性的員工里。它的濃度太高，在一定程度上破壞人體的中樞神經(jīng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成心臟停止跳動(dòng)，危害到生命安全。

2 PHAST軟件模擬分析

在現(xiàn)階段，我國(guó)已經(jīng)是世界上合成氨制作的最大國(guó)家之一，它的制作數(shù)量每一年都在飛速增長(zhǎng)。當(dāng)前關(guān)于合成氨廠氨氮排放和擴(kuò)散危險(xiǎn)區(qū)域的實(shí)踐分析還不是很完整，經(jīng)過(guò)使用PHAST程序來(lái)更加熟悉它的氨氮排放和擴(kuò)散危險(xiǎn)區(qū)域的問(wèn)題，通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)參數(shù)模型來(lái)考證該泄露和擴(kuò)散范圍與因素之間的關(guān)系，為企業(yè)制定應(yīng)急救援預(yù)案提供科學(xué)參數(shù)依據(jù)。在現(xiàn)如今，有關(guān)合成氨設(shè)備里液氨泄漏和擴(kuò)散的危險(xiǎn)范圍的實(shí)踐分析很少，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的討論與分析，對(duì)該廠液氨泄漏擴(kuò)散的危險(xiǎn)范圍經(jīng)過(guò)了實(shí)踐研究，該方法的方便之處在于，在合成氨工廠中把控液氨流出和擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)增加的原因之一。

PHAST是一種新型程序，其專(zhuān)門(mén)使用在石油、石化和天然氣范圍中的危害研究和安全計(jì)算，它可以選取各種氣候條件和參數(shù)來(lái)進(jìn)行模擬事故。具體而言，PHAST程序是經(jīng)過(guò)輸入有關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)、工序數(shù)據(jù)和氣象條件數(shù)據(jù)來(lái)建立特定的事故現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，并為合成氨工廠中液氨流出和擴(kuò)散的危險(xiǎn)范圍建立過(guò)程移動(dòng)模型，然后進(jìn)行研究液氨的泄露和擴(kuò)散到合成氨工廠中，對(duì)危險(xiǎn)范圍進(jìn)行全面分析，并使用實(shí)踐方法來(lái)驗(yàn)證分析液氨在合成氨中泄漏和分散的風(fēng)險(xiǎn)程度和路徑的分析價(jià)值。在對(duì)全國(guó)市場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析的基礎(chǔ)上，對(duì)特定范圍市場(chǎng)進(jìn)行了深層次研究，以反映合成氨設(shè)備里液氨的泄露和擴(kuò)散危險(xiǎn)范圍的問(wèn)題。重點(diǎn)是模擬連接管道的破裂、設(shè)備孔的泄漏以及它的功能性損壞，進(jìn)而創(chuàng)造出各種事故場(chǎng)景和各種事故模型的影響范圍。

第二步是輸入?yún)?shù)。不同國(guó)家或地區(qū)對(duì)液氨的接觸極限有不一樣的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)下，在我國(guó)車(chē)間的空氣中的液氨平均濃度為30mg/m3。由于液氨的接觸會(huì)對(duì)人們的健康帶來(lái)嚴(yán)重的傷害，所以有必要增加合成氨廠中液氨流出和擴(kuò)散的危險(xiǎn)范圍的研究強(qiáng)度。把風(fēng)速設(shè)置為3個(gè)級(jí)別，小孔泄漏的直徑為5mm，中孔直徑是15mm，而大孔則是85mm，泄漏時(shí)間為1分鐘、2分鐘、5分鐘，大氣壓強(qiáng)為0.1MPa。在對(duì)合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散的研究與分析的基礎(chǔ)上，充分明白和熟悉合成氨廠液氨泄露和擴(kuò)散危險(xiǎn)范圍的影響因素，所以，有必要參考合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散的歷史數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)有的結(jié)果、分析、比較、處理及歸納，然后采取指導(dǎo)性分析辦法，使用定量分析的方式掌握合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散與影響因素之間關(guān)系的，以及了解合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散的性質(zhì)，進(jìn)一步揭示了影響合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散的重要原因。泄漏高度距地面約1m，合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散濃度是25m3，存儲(chǔ)容量為1000m3，其填充率是80%。

3 運(yùn)行結(jié)果分析

首先，風(fēng)速對(duì)擴(kuò)散范圍的影響。在泄露時(shí)間、大氣穩(wěn)定性和風(fēng)速穩(wěn)定的條件下，合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散與風(fēng)速之間的關(guān)系成正比。伴隨風(fēng)速的持續(xù)增加，合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散也會(huì)增加，并且從3m / s提升到6m/ s，尤其是下風(fēng)向的距離大大減小。

第二，大氣穩(wěn)定性對(duì)范圍擴(kuò)大的影響。在泄露時(shí)間、大氣穩(wěn)定性和風(fēng)速穩(wěn)定的條件下，合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散與大氣穩(wěn)定性之間的關(guān)系。伴隨大氣變得更加穩(wěn)定，合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散會(huì)變小，這意味著大氣穩(wěn)定性與，合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散成反比。

最后，泄露孔直徑對(duì)擴(kuò)散范圍的影響。在泄露時(shí)間、大氣穩(wěn)定性和風(fēng)速穩(wěn)定的條件下，合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散與泄露孔直徑之間的關(guān)系，從參數(shù)結(jié)論分析來(lái)看，伴隨泄露孔直徑不斷增大，下風(fēng)向合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散明顯增加。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上文可以知道，此文從多個(gè)方面對(duì)合成氨設(shè)備的液氨流出物和危險(xiǎn)范圍擴(kuò)散進(jìn)行了全面研究，同時(shí)利用PHAST程序全面考慮風(fēng)速、大氣穩(wěn)定性和泄露孔直徑等因素對(duì)泄露后果的干預(yù)。該工廠必須建立一個(gè)全面的氣象數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)本文的研究結(jié)果，來(lái)做好平時(shí)的日常檢查和安全管控。