化工安全工程課件：化工泄漏及其控制

化工安全工程

化工泄漏及其控制

一、泄漏事故案例

2005年7月14日，一列由20節(jié)苯罐槽車組成的火車行使到遼寧省撫順市望花區(qū)段時(shí)發(fā)生脫軌事故，其中一節(jié)槽車內(nèi)的液態(tài)苯泄漏并起火，現(xiàn)場(chǎng)約兩公里內(nèi)黑煙彌漫，空氣中飄蕩著芳香但刺鼻的氣味。導(dǎo)致千人大轉(zhuǎn)移2

2006年12月06日，撫順市液化氣有限公司由于職工違規(guī)操作造成100多噸的液化石油氣發(fā)生泄漏，形成3萬(wàn)立方米白茫茫的毒霧氣體，籠罩在6平方公里的土地上。

村莊迅即被“淹沒(méi)”在液化氣毒霧中

特警背出被液化氣嗆暈的婦女

消防員向罐體噴射泡沫稀釋現(xiàn)場(chǎng)的液化氣

工人逐個(gè)擰緊泄漏的閥門

3在池塘中投放燒堿現(xiàn)場(chǎng)氯氣不停向外泄露槽罐被吊至臨時(shí)建成的水塘里大片枯萎的植物牲畜大量死亡搶救傷員

2005年3月29日,在京滬高速淮安段發(fā)生了一起重大交通事故,一輛滿載液氯的鐵罐車側(cè)翻在公路旁,導(dǎo)致液氯泄漏,附近地面彌漫著一大片黃綠色氣體,致使周邊村莊有28個(gè)村民死去,350人中毒進(jìn)醫(yī)院救治住院二百多人,大概有15000頭的牲畜毒死，大量農(nóng)田被毀。4

2007年4月6日，沈陽(yáng)市南五馬路附近發(fā)生一起天然氣泄漏事故，并引發(fā)大火。火借風(fēng)勢(shì)燒斷了高壓線，造成附近地區(qū)已經(jīng)斷氣、停電。

2009年7月7日，吉林市江北哈龍大橋北端發(fā)生天然氣主管道泄漏事故，大量高壓天然氣從橋下管線噴涌而出，在橋下堆積并向四周擴(kuò)散，大橋遇險(xiǎn)。5二、泄漏事故的特點(diǎn)和類型特點(diǎn)：

a、突發(fā)性強(qiáng)；

b、危害性大；

c、應(yīng)急處理難度大。泄漏物質(zhì)主要有以下四種類型：

a、常壓液體；

b、加壓液化氣體；

c、低溫液化氣體；

d、加壓氣體。

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三、常見(jiàn)泄漏源

常見(jiàn)泄漏源小孔泄漏大面積泄漏化工廠中常見(jiàn)的小孔泄漏7蒸汽和液體以單相或兩相狀態(tài)從容器中泄漏出來(lái)8

四、泄漏量計(jì)算

1）液體經(jīng)過(guò)孔洞泄漏的泄漏量計(jì)算圖1液體在穩(wěn)定壓力圖2修圓小孔圖3厚壁小孔作用下經(jīng)薄壁小孔泄漏或器壁連有短管9

[例題1]

下午1:00，工廠的操作人員注意到輸送苯的管道中的壓力降低了，于是立即將壓力回復(fù)為690kPa。下午2:30，操作人員發(fā)現(xiàn)了管道上一個(gè)直徑為6.35mm的小孔并立即進(jìn)行了修補(bǔ)。請(qǐng)估算流出來(lái)的苯的總質(zhì)量。苯的密度按879.4kg/m3計(jì)算。102）液體通過(guò)儲(chǔ)罐上的孔洞泄漏[例題2]如圖所示某一盛裝丙酮液體的儲(chǔ)罐，上部裝設(shè)有呼吸閥與大氣連通。在其下部有一泄漏孔，直徑為4cm。已知丙酮的密度為800kg/m3。求：（1）最大泄漏量；（2）泄漏質(zhì)量流量隨時(shí)間變化的表達(dá)式；（3）最大泄漏時(shí)間；（4）泄漏量隨時(shí)間變化的表達(dá)式。113）液體經(jīng)過(guò)管道泄漏的泄漏量計(jì)算

Fanning摩擦系數(shù)，是雷諾數(shù)Re和管道粗糙度的函數(shù)。雷諾數(shù)（Reynoldsnumber）一種可用來(lái)表征流體流動(dòng)情況的無(wú)量綱數(shù)，以Re表示，Re=ρvr/η，其中v、ρ、η分別為流體的流速、密度與黏性系數(shù)，r為一特征線度。例如流體流過(guò)圓形管道，則r為管道半徑。

對(duì)于層流，摩擦系數(shù)由下式給出：

對(duì)于湍流，可以用Colebrook方程表示：

對(duì)于粗糙管道中完全發(fā)展的湍流，

獨(dú)立于雷諾數(shù)，在雷諾數(shù)數(shù)值很高處，

接近于常數(shù)，對(duì)于這種情況上式可以簡(jiǎn)化為：12[例題3]

如圖所示有一含苯污水儲(chǔ)罐，氣相空間表壓為0，在下部有一直徑為100mm的輸送管線通過(guò)一閘閥與儲(chǔ)罐相連。在苯輸送過(guò)程中閘閥全開(kāi)，在距儲(chǔ)罐20m處，管線突然斷裂。已知水的密度為1000kg/m3，黏度為1.0×10-3kg/m/s，閘閥全開(kāi)，局部阻力系數(shù)為0.17。計(jì)算泄漏的最大質(zhì)量流量。

134）氣體蒸汽經(jīng)過(guò)孔洞泄漏的泄漏量計(jì)算由式（3-28）得到：

（3-30）

由式（3-29）、（3-30）得：

（3-31）則，氣體蒸汽泄漏質(zhì)量流量為：14五泄漏物質(zhì)擴(kuò)散方式及擴(kuò)散模型物質(zhì)連續(xù)泄漏形成的典型煙羽物質(zhì)瞬時(shí)泄漏形成的煙團(tuán)無(wú)風(fēng)條件下，泄漏的影響范圍示意圖15表1Pasqujll—Gifford擴(kuò)散模型的大氣穩(wěn)定度等級(jí)A—極度不穩(wěn)定；B—中度不穩(wěn)定；C—輕微不穩(wěn)定；D—中性穩(wěn)定；E—輕微穩(wěn)定；F一中度穩(wěn)定。①夜間是指日落前1h到破曉后1h這一段時(shí)間；②對(duì)于白天或夜晚的多云情況以及日落前或日出后數(shù)小時(shí)的任何天氣情況，不管風(fēng)速有多大，都應(yīng)該使用中等穩(wěn)定度等級(jí)D。16泄漏位于鄉(xiāng)村時(shí)Pasqujll—Gifford煙羽模型的擴(kuò)散系數(shù)17泄漏位于城市時(shí)Pasqujll—Gifford煙羽模型的擴(kuò)散系數(shù)18表2煙羽擴(kuò)散模型擴(kuò)散系數(shù)方程19Pasqujll—Gifford煙團(tuán)模型的擴(kuò)散系數(shù)20表3煙團(tuán)擴(kuò)散模型擴(kuò)散系數(shù)方程21【例題】在氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中，大量使用氯氣作為原料。在某生產(chǎn)廠突然發(fā)生氯氣泄漏。根據(jù)源模式估算約有1.0kg氯氣在瞬間泄漏。泄漏時(shí)為有云的夜間，初步觀測(cè)發(fā)現(xiàn)云量<4/10，風(fēng)速為2m·s-1。泄漏源高度很低，可近似為地面源處理。居民區(qū)距泄漏源處為400m。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)泄漏發(fā)生后，大約經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間煙團(tuán)中心到達(dá)居民區(qū)?(2)煙團(tuán)到達(dá)居民區(qū)后，地面軸線氯氣濃度為多少?是否超過(guò)國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)?(3)試判斷經(jīng)多遠(yuǎn)距離后，氯氣的地面濃度才被大氣稀釋至可接受水平。(4)估算煙團(tuán)擴(kuò)散至下風(fēng)向5km處，其覆蓋的范圍。22【例題