苯乙烯车间重大事故后果模拟与应急预案毕业论文(编辑修改稿)

苯乙烯车间重大事故后果模拟与应急预案毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

引起火灾、爆炸、中毒等事故。 此外，脱氢车间内的大型储罐、反应器、换热器等均需做好接地防雷击的措施，以防止雷击产生的电火花引起火灾事故。 （ 2）灼伤 乙苯蒸发器、热水储罐、蒸汽混合器、预热器、废热锅炉等设 备设施均通入高温介质，操作或维修过程中若违反操作规程，或未佩戴防护用具可能造成高温烫伤的危险。 （ 3）中毒窒息 乙烯储罐内所存的乙烯以及脱氢液储罐中存在的苯乙烯均为易燃易爆有毒物质，储罐、油泵或相连管线破裂、泄漏，不仅会引起火灾、爆炸，还可能造成人员中毒，而且造成环境污染。 （ 4）触电 当人体触及带电体，或者带电体与人体之间闪击放电，或者电弧波及人体，电流通过人体进入大地或其他导体，形成导电回路，这种情况就叫触电 [10]。 车间内有很多电气设备，如果电气设备接地不良、设备漏电、未设置防静电装置，将会发生人员触 电事故，造成人员伤亡，影响车间的正常生产日程。 （二）精制工段 精制工段的主要设备设施有分离塔、回收塔、全凝器、冷却器、尾气冷凝器、降膜蒸发器、再沸器、各类储罐、真空泵、回流泵以及辅助设备和仪表控制系统等。 河北工业大学 2020 届 本科 毕业论文 18 根据对精制工段的工艺流程分析，本工段存在的危险有害因素如下。 （ 1）火灾、爆炸 蒸汽状态下的苯乙烯 与空气可形成爆炸性 气体 ，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险 ；苯乙烯精制塔的平均塔温维持在 88℃左右，塔顶苯乙烯蒸汽经冷却器冷却后温度维持在 ℃。 因此若苯乙烯发生泄漏可能引起火灾事故。 运输 苯、甲苯、苯乙烯产品的罐车也应做好密封措施防止运输过程中存在泄露的危险，引发危险事故。 （ 2）中毒 苯乙烯精制工段不仅存在苯乙烯产品，生产过程中还会产生副产品苯和甲苯。 这些均属于有毒有害物质，一旦储存这些物质的罐区发生泄漏，将有可能导致人员中毒事故的发生。 此外，人员进入罐、釜内检修，若有毒有害物质置换不彻底，加之人员未佩戴劳动护具或护具失效，均可能造成人员中毒。 （ 3）机械伤害 打料泵、电动机、真空泵、安全联锁系统等电气运转设备在生产、检修过程中，因操作不慎，易发生机械伤害。 （ 4）噪声与震动 排风机、各 种泵、反应器运行过程中会产生噪声，存在噪声与震动的危险因素。 公用工程及辅助设施的危险分析 蒸汽过热炉是为整个车间提供热蒸汽和热水的装备，在正常的生产过程中，蒸汽过热炉内存储了大量的热能，所以制作该容器的材质必须是耐高温、耐高压、防腐蚀的。 如若发生泄漏，操作人员未能及时躲避，将会造成严重地高温灼伤。 电气装置的不正确使用，因其使用和运行过程中的发热、短路和高温及累计直接导致火灾事故的发生；火灾报警装置使用过程中出现漏报和失灵等现象而间接导致火灾事故的发生。 5 苯乙烯车间重大危险源辨识 重大危 险源辨识是预防生产过程中发生重大事故的有效手段之一，通过对生河北工业大学 2020 届 本科 毕业论文 19 产场所、危险品储存区域、危险工作区域内危险源的辨识，可以判断出重大危险源所在。 通过相关技术分析出重大危险源产生的原因及后果严重程度，在此基础上制定出防范措施，有效避免重大危险事故的发生。 重大危险源辨识标准 苯乙烯工艺过程中存在危险物质名称及其临界量如表 4所示 [11]。 表 51危险化学品名称及其临界量 单元内存在的危险化学品为多品种时，则按式 (51)计算，若满足式 (51)，则定为重大危险源： 1/...// 2211  nn QqQqQq （ 51） 式中： q1， q2，„， qn为物品的当前 储存量（ t） ； Q1， Q2，„， Qn为物品的临界储存量（ t）。 苯乙烯车间重大危险源辨识 基于以上关于重大危险源表示的标准和方法，对北京燕山石化化工一厂苯乙烯车间罐区进行重大危险源辨识。 苯乙烯车间罐区参数数据如表 5所示。 河北工业大学 2020 届 本科 毕业论文 20 表 52 苯乙烯车间罐区参数 假设各储罐存储量为总容积的 70%，可得出单台储罐储存产品的质量 ： 苯： M= 103 120 =73920kg 约为 74 吨 50 吨 苯乙烯： M= 103 298 =189826kg 约为 190吨 500 吨 甲苯： M= 103 70 =42630kg 约为 43 吨 500 吨 通过比较 74 吨 50 吨可以判断出苯的储存量大于苯的临界储存量。 同时根据式 51进行计算：  因此该苯储罐区为重大危险源。 6 储罐区泄露重大事故后果模拟分析 根据 上述重大危险源辨识结果，重大危险源是苯储罐区。 下面将对危险性最高的苯储罐进行事故后果模拟分析。 苯具有易燃易爆、有毒有害的特性， 在生产、运输的过程中均 存在很大的危险性，容易发生事故。 根据我国化工系统发生的重大电型事故的统计结果显示，苯泄漏的事故发生 的可能性最高 [12]。 苯发生泄漏后可能导致的后果包括 BLEVE火球、闪火、蒸气云爆炸、池火灾和扩散中毒。 苯泄漏可能引发的事故后果事件树如图 61。 河北工业大学 2020 届 本科 毕业论文 21 苯储罐池火灾事故后果模拟分析 北京燕山石化化工一厂苯乙烯车间在生产过程中产生副产品苯，车间内有 1 个容积为 120 m3的苯储罐。 若苯储罐发生泄漏，在罐体附近形成一定厚度的液池。 此时如果遇到火源或火星，泄露 的液体很有可能会燃烧起来，发生池火灾事故。 下面将对 池火灾进行事故后果模拟 [13]。 （ 1）苯的燃烧速度 苯的燃烧热 Hc=，比热容 Cp= k，沸点 Tb=，汽化热 H=。 环境温度 )303(300 KCT  ，液体表面上单位体积的燃烧速度 dm/dt 为： )/(0 )( 0 20 smkgHTTC Hdtdm bp c  （ 61） （ 2）液池半径 苯储罐隔堤所谓液池面积 S=400m2，计算液池当量半径： mSr )(   （ 62） （ 3）火焰高度 设环境温度 To=30℃（ 303K），此时空气密度 30 / mkg ；重力加速度g=。 因此 池火灾时的火焰高度 h 为： 苯泄漏 BLEVE 火球 立即点燃 形成液池 点燃 池火灾 形成可燃 气体云团 延迟点燃 闪火或蒸气云爆炸 没有点燃 泄漏扩散中毒 图 61 苯泄漏事故后果事件树 河北工业大学 2020 届 本科 毕业论文 22 mgrdtdmrh )2(/84210 （ 63） （ 4）热辐射通量 热辐射通量计算过程中效率因子  （ — ），液池燃烧时放出的总热辐射通量 Q为： kWdtdmHdtdmrhrQ c )(72/)2(    （ 64） （ 5）目标入射热辐射强度 液 池火灾的最大危害来自火焰的强度热辐射，表 61为不同入射热辐射强度造成伤害或损失的情况。 根据 上表的标准进行判断 ，用式（ 65）估算出池火灾可能的损失 距离 X： )4( ItQX c  （ 65） 式中 X：目标点到液池中心的距离， m； I：热辐射强度， 2/mW ； Q：总热辐射通量， W； ct ：热传导系数，取值 1。 由此得出火灾对设备与人的伤害情况，如表 62。 河北工业大学 2020 届 本科 毕业论文 23 表 62火灾对人与设备的伤害情况 （ 6）池 火灾事故模拟结果分析 根据 上述池火灾事故后果模拟计算 ，假设苯储罐内的液体苯全部泄漏并引发池火灾，在以防火堤几何中心为圆心的 远处基本没有影响，对距离几何中心 的环形区域内的工作人员影响较小 ，对距几何中心 区域 以内的 工作人员，发生烧伤伤害 的可能性较大。 该池火灾事故主要的影响范围为储罐区，对车间区域基本没有影响。 同时，苯储罐泄漏发生 池火灾事故还有可能引发其他设备发生其他类型的事故，导致事故范围的扩大和蔓延。 苯储罐爆炸事故后果模拟分析 蒸气云爆炸事故后果模拟 分析 在化工过程工业中，蒸气云爆炸时破坏性最大、危险性最高的一类爆炸性事故。 蒸气云爆炸是由于大量的可燃蒸气突然大量快速泄漏和着火所导致的事故。 构成蒸气云爆炸的参量：泄漏物质的量、物质蒸发百分比、气云燃烧的可能性、引燃前气云运动的路程、气云引燃前的延迟时间、物质临界量等。 蒸气云爆炸的劈坏影响时产生冲击波对周围人员和建筑物的伤害。 爆炸冲击波的破坏影响最大，影响范围也最大。 该工厂的储罐区内有 1个苯产品的储罐，储罐容量 120m3，存量可达 74吨（ 70%的装填量）。 河北工业大学 2020 届 本科 毕业论文 24 （ 1） TNT 当量计算 假设储罐按 70%的容量装填 切全部泄漏形成蒸汽云参加爆炸反应 [15]，则苯的最大储存量 Wf=74 103kg；蒸气云爆炸的效率因子  ，取  ；苯的燃烧热值 kgMJQ f / ； TNT 爆炸热量 kgMJQTNT /。 由此得到 TNT 当量： kgW T N TfT N T 4f   （ 66） （ 2）死亡半径 RD 如果该储罐区域内未设人员防护装置，一旦发生泄漏导致爆炸，将会造成人员死亡的重大事故。 设该区域的内径为零，外径即为死亡半径 RD，表示在外径为RD 的区域内发生人员因受到冲击波的作用至内脏严重受损死亡的事故。 RD 与 WTNT之间的关系如式（ 67）所示： mW T N T  （ 67） （ 3）重伤半径 RH 如果该储罐区内的防护应急装置不健全，一旦发生爆炸事故，则很有可能导致人员重伤。 期内景为死亡半径 RD，外径为重伤半径 RH，则 RH可按照式（ 69）进行计算： 21020  qqRRH （ 68） 21020  qqRRH （ 69） 式中， q0=1000kg， q2=WTNT= 104kg； 由表 63~65可查得，重伤 )( 52 PaP  ，并由此查得 )(280 mR  ，则重伤半径 RH可得： mR H 0 0 314  （ 610） （ 4）轻伤半径 RL 根据表 8~10 可查得轻伤  PaP 53  ，对应的 R0=43m， q0=1000kg，河北工业大学 2020 届 本科 毕业论文 25 q3=WTNT= 104kg；则 RL可由式（ 611）算得： mqqRR L 1030  （ 611） （ 5）财产损失半径 RM 储罐区周围的建筑大部分为钢筋混凝土建造而成，因此取冲击波超压 PaP  ，对应的 mR 190  ， kgq 10000  ， kgWq TNT 44  ，则RM，可由式（ 612）解得： mqqRR L 1040  （ 612） 河北工业大学 2020 届 本科 毕业论文 26 （ 6）蒸 气云爆炸事故模拟结果分析 该储罐区以蒸气云爆炸模型模拟事故，以储罐区的几何中心为圆心，半径小于 的圆形区域内会导致人员死亡：距离几何中心 ~ 的环形区域内发生人员重伤事故；距几何中心 ~ 的环形区域内发生人员轻伤事故。 在以几何中心为爆炸中心， 为半径的圆形区域内将发生财产损失。 根据燕山石化化工一厂苯乙烯车间平面布置图可知，储罐区处在死亡区域，整个车间处在轻伤区域。 一旦发生爆炸，精制工段车间将受到破坏。 沸腾液体扩展蒸气云爆炸（ BLEVE）事故后果模拟 相较于蒸气云爆炸事故， 沸腾液体扩展蒸汽云爆炸事故伤害能力更大，事故造成 的后果损失更为巨大。 此类爆炸主要是释放大量的热辐射对人员和设备造成伤害和损失 [16]。 假设苯储罐在外火焰的烘烤下关内液体快速气化病泄放的空中，进而导致苯储罐发生 BLEVE。 （ 1）火球半径 RF 根据 Moorhouse 和 Pritchard 模型，发生火球和爆燃燃烧时，火球的最大半径 RF为： mMR F 0 46 6  （ 613）。