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”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)場的液化氣

工人逐個擰緊泄漏的閥門

3在池塘中投放燒堿現(xiàn)場氯氣不停向外泄露槽罐被吊至臨時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散，大橋遇險。5二、泄漏事故的特點和類型特點：

a、突發(fā)性強；

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、常見泄漏源

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

四、泄漏量計算

1）液體經(jīng)過孔洞泄漏的泄漏量計算圖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)了管道上一個直徑為6.35mm的小孔并立即進(jìn)行了修補。請估算流出來的苯的總質(zhì)量。苯的密度按879.4kg/m3計算。102）液體通過儲罐上的孔洞泄漏[例題2]如圖所示某一盛裝丙酮液體的儲罐，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)量流量隨時間變化的表達(dá)式；（3）最大泄漏時間；（4）泄漏量隨時間變化的表達(dá)式。113）液體經(jīng)過管道泄漏的泄漏量計算

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）一種可用來表征流體流動情況的無量綱數(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。例如流體流過圓形管道，則r為管道半徑。

對于層流，摩擦系數(shù)由下式給出：

對于湍流，可以用Colebrook方程表示：

對于粗糙管道中完全發(fā)展的湍流，

獨立于雷諾數(shù)，在雷諾數(shù)數(shù)值很高處，

接近于常數(shù)，對于這種情況上式可以簡化為：12[例題3]

如圖所示有一含苯污水儲罐，氣相空間表壓為0，在下部有一直徑為100mm的輸送管線通過一閘閥與儲罐相連。在苯輸送過程中閘閥全開，在距儲罐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，局部阻力系數(shù)為0.17。計算泄漏的最大質(zhì)量流量。

134）氣體蒸汽經(jīng)過孔洞泄漏的泄漏量計算由式（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)擴散方式及擴散模型物質(zhì)連續(xù)泄漏形成的典型煙羽物質(zhì)瞬時泄漏形成的煙團(tuán)無風(fēng)條件下，泄漏的影響范圍示意圖15表1Pasqujll—Gifford擴散模型的大氣穩(wěn)定度等級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這一段時間；②對于白天或夜晚的多云情況以及日落前或日出后數(shù)小時的任何天氣情況，不管風(fēng)速有多大，都應(yīng)該使用中等穩(wěn)定度等級D。16泄漏位于鄉(xiāng)村時Pasqujll—Gifford煙羽模型的擴散系數(shù)17泄漏位于城市時Pasqujll—Gifford煙羽模型的擴散系數(shù)18表2煙羽擴散模型擴散系數(shù)方程19Pasqujll—Gifford煙團(tuán)模型的擴散系數(shù)20表3煙團(tuán)擴散模型擴散系數(shù)方程21【例題】在氯乙烯生產(chǎn)過程中，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。泄漏時為有云的夜間，初步觀測發(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。請回答以下問題：(1)泄漏發(fā)生后，大約經(jīng)多長時間煙團(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?是否超過國家衛(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)擴散至下風(fēng)向5km處，其覆蓋的范圍。22【例題