氟化氫儲罐泄漏應急疏散距離的計算

1、氟化氫儲罐泄漏應急疏散距離的計算2009 年，為消除原氟化氫（ HF 儲存罐區(qū)與生產(chǎn)廠房安全 距離不 足， 氟化氫泄漏后可能造成廠房內(nèi)工作人員中毒或灼傷的安全隱患， 公司投入 600 多萬元， 將原氟化氫儲存罐區(qū)搬遷至距 廠區(qū)邊界 200m 以 外的空曠地帶，建成了新的 HF 儲存罐區(qū)。新罐 區(qū)位于廠房的下風向， 周圍是戈壁灘，無居住區(qū)。新罐區(qū)內(nèi)現(xiàn)建 有 6 臺 55m3 的 HF 儲罐，并 預留了 4 臺 120m3HF 儲罐的位置。HF 是一種高毒物質，能夠危害人體健康，對人體呼吸道粘 膜及皮膚有強烈的刺激和腐蝕作用，吸入高濃度的 HF 可引起支 氣管炎和肺炎，吸收后會產(chǎn)生全身的毒作用，還

2、可導致氟骨癥。 接觸高 濃度 HF, 可引起眼及呼吸道粘膜刺激癥狀，嚴重者可發(fā) 生支氣管炎、肺 炎，甚至產(chǎn)生反射性窒息。HF 是公司工藝生產(chǎn)過程的主要原材料，無水氟化氫（ AHF 利用壓縮空氣由無水氟化氫生產(chǎn)區(qū) 120m3HF 儲罐壓送至新罐區(qū) 的 55m3 無水氟化氫儲罐儲存。若 HF 儲罐和輸送管道密封不嚴、 破壞 或儲罐設備缺陷、故障或操作不當導致 HF 外逸，將引起現(xiàn) 場人員中毒， 并對周圍環(huán)境造成破壞。 液態(tài)無水氟化氫腐蝕性極 強， 如果發(fā)生泄漏， 應急措施不利或處置不當， 可造成現(xiàn)場人員 化學性灼傷， 對生產(chǎn)設備和建筑物造成腐蝕并嚴重危害環(huán)境。 尤 其是 HF 對人的眼 睛、口腔、

3、齒齦發(fā)生腐蝕、炎癥及潰瘍，引起 牙齒損害。根據(jù)危險化學品重大危險源辨識GB18218-2009 的規(guī)定，HF 儲存量大于臨界量（ 1t ）即為重大危險源。依據(jù)標準，重大 危險源 辨識見下表：由于工藝生產(chǎn)的需要， 新建 HF 儲存罐區(qū)至少儲存有上百噸 的 HF, 旦泄漏，對臨近的人、生產(chǎn)設備、建筑物等將造成嚴 重危害。特別是 夏季， HF 儲罐的壓力和液態(tài)氟化氫的溫度將隨 環(huán)境溫度的上升而逐漸 升高， 產(chǎn)生氟化氫泄漏的可能性將進一步 加大。氟化氫儲罐由于自身 或外界原因發(fā)生泄漏， 大量的液態(tài)氟 化氫將急劇汽化為氟化氫氣體， 并 隨風飄移到很遠的地方， 造成 大面積的毒害區(qū)域。為做好新建 HF 儲

4、存罐區(qū)的應急響應和 HF 泄漏的處置工作， 確 保在發(fā)生泄漏后現(xiàn)場人員能及時有序地疏散， 避免對人體產(chǎn)生 危害， 下面采用傷害（或破壞）范圍評價法對氟化氫泄漏后的應 急疏散距離進 行定量計算， 為其安全管理和事故應急救援預案疏 散距離的確定提供 科學的參考依據(jù)。1. 基本假設（ 1 ）假設在夏季的同一時刻只有 1 臺氟化氫儲罐發(fā)生泄漏， 根 據(jù)最大危險性原則，僅就此 HF 儲罐泄漏擴散進行后果模擬；（ 2） 假設模擬儲罐中的液態(tài) HF 泄漏后將轉化成氣態(tài)， 并形 成 有毒氣體云團；（ 3） 根據(jù) TNO 勺絕熱擴散模型，泄漏后的氣態(tài) HF 呈半圓形 覆蓋于近地面。然后沿風向水平擴散和垂直擴散，

5、假設 t 秒后， 氣團近似于長方體2. 模擬分析程序 （ 1 ）氣團半徑 rg 計算mL= p LX VL=1140kg/m3A 55m3 80%=50160 kgmg=mL=50160 kgVg=mg/ p g=50160 kg/1.27 kg/m3=39496.1m3 式中， mL 液態(tài)氟 化氫的質量；p L - 液態(tài)氟化氫的密度， 1.14g/ml=1.14t/ m3 ;mg 氣態(tài)氟化氫的質量；Vg 氣態(tài)氟化氫的體積；p g 氣態(tài)氟化氫的密度， 1.27kg/m3 。則rg= = = 26.62 m（ 2 ）應急疏散距離計算 氟化氫泄漏后由于受氣體浮力（浮力作用下的加速度為 a ） 和風

6、速（ U ）的雙重作用a =gX （ p 空氣-p g） / p g=9.8m/s2 X （1.293kg/m3 -1.27 kg/m3 ） /1.27 kg/m3=0.178 m/s2式中，g重力加速度，9.8m/s2 ;p 空氣空氣的密度， 1.293kg/m3 。根據(jù)資料，四 O 四地區(qū)夏季（ 6、7、8 三個月）的室外環(huán)境 溫度最高，平均氣溫為 22.8 C,最高氣溫為38.8 C夏季發(fā)生泄漏時，氟化氫儲罐內(nèi)液態(tài)氟化氫的溫度 ( t ) 相 當于夏 季室外平均環(huán)境溫度22.8 C,氟化氫的標準沸點t0=19.4 C,氟化氫泄漏時，氟化氫汽化使剩余的液態(tài)氟化氫溫 度降至標準沸點，其總的汽

7、化熱=mg C X( t-t0 )=50160 kg x 3.35/ kJ? CX(22.8 C -19.4 C) =571322.4 kJ式中， C 液態(tài)氟化氫的比熱， 3.35/ kJ? Co 氟化氫的蒸發(fā)量即 發(fā)生泄漏后汽化飄浮在空氣中的氟化氫 的質量 mm = = =585.97 kg式中，q -氟化氫的汽化熱，975kJ/ kg。根據(jù)相關資料，空氣中氟化氫的濃度為400? 430mg/m3 時，人會急性中毒致死；濃度達到 100 mg/m3 時，人僅能耐受不到 1 分鐘；濃度為 50 mg/m3 時，人可感到皮膚刺痛、 粘膜刺激。 而 根據(jù)工 作場所有害因素職業(yè)接觸限值 第1部分：化

8、學有害因 素GBZ2.2-2007 的規(guī)定，工作場所空氣中氟化氫的最高允許濃 度為 2 mg/m3 o假設 t 秒后有毒的氟化氫氣團的濃度分別降至400mg/m3 、100 mg/m3 、50 mg/m3 和 2 mg/m3 ，此時的氣團接近長方體，貝 U 體 積為V=2xrgxLxH式中，L 氣團在水平方向擴散的距離;H 氣團上升的高度四 O 四地區(qū)夏季主導風向為東風，最大平均風速（27m/s ，L=ut=27tH=0.5 a t2=0.5 X 0.178 t2=0.089 t2V=2X rg X LX H=2X 26.62 X 27t X 0.089 t2=127.984t3 下面分別計算

9、有毒氣團的濃度分別為400mg/m3 、100 mg/m3 、50 mg/m3 和 2 mg/m3 時的應急疏散距離：有毒氣團的濃度為 400mg/m3 的應急疏散距離 有毒氣團的 體積 V=m /400 X 10-6=585.97/400 X 10-6=1465000 m3因此t= =22.54 s此時，有毒氣團的濃度為 400mg/m3 時在水平方向擴散的距 離即濃度為 400mg/m3 的應急疏散距離 LL= ut=27t=27 X 22.54=608.58 m有毒氣團的濃度為 100mg/m3 的應急疏散距離 有毒氣團的 體積 V=m /100 X 10-6=585.97/100 X

10、10-6=5859700 m3因此t= =35.78 s此時，有毒氣團的濃度為 100mg/m3 時在水平方向擴散的距離即濃度為 100mg/m3 的應急疏散距離 LL= ut=27t=27 X 35.78=966.06 m有毒氣團的濃度為 50mg/m3 的應急疏散距離有毒氣團的體積 V=m /50 X 10-6=585.97/50 X 10-6=11719400 m3因此t= =45.07 s此時，有毒氣團的濃度為 50mg/m3 時在水平方向擴散的距離即濃度為 50mg/m3 的應急疏散距離 LL= ut=27t=27 X 45.07=1216.89 m有毒氣團的濃度為 2mg/m3 的

11、應急疏散距離 有毒氣團的體積V=m /2 X 10- 6=585.97/2 X 10-6=292985000 m3因此t= =131.79 s此時，有毒氣團的濃度為 2mg/m3 時在水平方向擴散的距離即濃度為 2mg/m3 的應急疏散距離 LL= ut=27t=27 X 131.79=3558.33 m由以上計算可以看出， 夏季氟化氫儲罐發(fā)生泄漏后， 下風向 608.58m 范圍內(nèi)的濃度將在 22.54s 內(nèi)達到 400mg/m3 此范圍內(nèi) 的人員 有造成急性中毒致死的危險；下風向 966.06 m 范圍內(nèi)的 人員如不能在 1 分鐘內(nèi)撤離，將造成中毒；下風向 1216.89 m 范 圍內(nèi)的濃度將在 45.07s 達到 50mg/m3 此范圍內(nèi)的人員可感到 皮膚刺痛、粘膜刺激；下 風向 3558.33m 范圍內(nèi)濃度將