【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 引起火災(zāi)、爆炸、中毒等事故 。 此外，脫氫車間內(nèi)的大型儲(chǔ)罐、反應(yīng)器、換熱器等均需做好接地防雷擊的措施，以防止雷擊產(chǎn)生的電火花引起火災(zāi)事故。 （ 2）灼傷 乙苯蒸發(fā)器、熱水儲(chǔ)罐、蒸汽混合器、預(yù)熱器、廢熱鍋爐等設(shè) 備設(shè)施均通入高溫介質(zhì)，操作或維修過程中若違反操作規(guī)程，或未佩戴防護(hù)用具可能造成高溫燙傷的危險(xiǎn)。 （ 3）中毒窒息 乙烯儲(chǔ)罐內(nèi)所存的乙烯以及脫氫液儲(chǔ)罐中存在的苯乙烯均為易燃易爆有毒物質(zhì)，儲(chǔ)罐、油泵或相連管線破裂、泄漏，不僅會(huì)引起火災(zāi)、爆炸，還可能造成人員中毒，而且造成環(huán)境污染。 （ 4）觸電 當(dāng)人體觸及帶電體，或者帶電體與人體之間閃擊放電，或者電弧波及人體，電流通過人體進(jìn)入大地或其他導(dǎo)體，形成導(dǎo)電回路，這種情況就叫觸電 [10]。 車間內(nèi)有很多電氣設(shè)備，如果電氣設(shè)備接地不良、設(shè)備漏電、未設(shè)置防靜電裝置，將會(huì)發(fā)生人員觸 電事故，造成人員傷亡，影響車間的正常生產(chǎn)日程。 （二）精制工段 精制工段的主要設(shè)備設(shè)施有分離塔、回收塔、全凝器、冷卻器、尾氣冷凝器、降膜蒸發(fā)器、再沸器、各類儲(chǔ)罐、真空泵、回流泵以及輔助設(shè)備和儀表控制系統(tǒng)等。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 18 根據(jù)對(duì)精制工段的工藝流程分析，本工段存在的危險(xiǎn)有害因素如下。 （ 1）火災(zāi)、爆炸 蒸汽狀態(tài)下的苯乙烯 與空氣可形成爆炸性 氣體 ，遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險(xiǎn) ；苯乙烯精制塔的平均塔溫維持在 88℃左右，塔頂苯乙烯蒸汽經(jīng)冷卻器冷卻后溫度維持在 ℃。因此若苯乙烯發(fā)生泄漏可能引起火災(zāi)事故。運(yùn)輸 苯、甲苯、苯乙烯產(chǎn)品的罐車也應(yīng)做好密封措施防止運(yùn)輸過程中存在泄露的危險(xiǎn)，引發(fā)危險(xiǎn)事故。 （ 2）中毒 苯乙烯精制工段不僅存在苯乙烯產(chǎn)品，生產(chǎn)過程中還會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)品苯和甲苯。這些均屬于有毒有害物質(zhì)，一旦儲(chǔ)存這些物質(zhì)的罐區(qū)發(fā)生泄漏，將有可能導(dǎo)致人員中毒事故的發(fā)生。 此外，人員進(jìn)入罐、釜內(nèi)檢修，若有毒有害物質(zhì)置換不徹底，加之人員未佩戴勞動(dòng)護(hù)具或護(hù)具失效，均可能造成人員中毒。 （ 3）機(jī)械傷害 打料泵、電動(dòng)機(jī)、真空泵、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)等電氣運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備在生產(chǎn)、檢修過程中，因操作不慎，易發(fā)生機(jī)械傷害。 （ 4）噪聲與震動(dòng) 排風(fēng)機(jī)、各 種泵、反應(yīng)器運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生噪聲，存在噪聲與震動(dòng)的危險(xiǎn)因素。 公用工程及輔助設(shè)施的危險(xiǎn)分析 蒸汽過熱爐是為整個(gè)車間提供熱蒸汽和熱水的裝備，在正常的生產(chǎn)過程中，蒸汽過熱爐內(nèi)存儲(chǔ)了大量的熱能，所以制作該容器的材質(zhì)必須是耐高溫、耐高壓、防腐蝕的。如若發(fā)生泄漏，操作人員未能及時(shí)躲避，將會(huì)造成嚴(yán)重地高溫灼傷。 電氣裝置的不正確使用，因其使用和運(yùn)行過程中的發(fā)熱、短路和高溫及累計(jì)直接導(dǎo)致火災(zāi)事故的發(fā)生；火災(zāi)報(bào)警裝置使用過程中出現(xiàn)漏報(bào)和失靈等現(xiàn)象而間接導(dǎo)致火災(zāi)事故的發(fā)生。 5 苯乙烯車間重大危險(xiǎn)源辨識(shí) 重大危 險(xiǎn)源辨識(shí)是預(yù)防生產(chǎn)過程中發(fā)生重大事故的有效手段之一，通過對(duì)生河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 19 產(chǎn)場(chǎng)所、危險(xiǎn)品儲(chǔ)存區(qū)域、危險(xiǎn)工作區(qū)域內(nèi)危險(xiǎn)源的辨識(shí)，可以判斷出重大危險(xiǎn)源所在。通過相關(guān)技術(shù)分析出重大危險(xiǎn)源產(chǎn)生的原因及后果嚴(yán)重程度，在此基礎(chǔ)上制定出防范措施，有效避免重大危險(xiǎn)事故的發(fā)生。 重大危險(xiǎn)源辨識(shí)標(biāo)準(zhǔn) 苯乙烯工藝過程中存在危險(xiǎn)物質(zhì)名稱及其臨界量如表 4所示 [11]。 表 51危險(xiǎn)化學(xué)品名稱及其臨界量 單元內(nèi)存在的危險(xiǎn)化學(xué)品為多品種時(shí)，則按式 (51)計(jì)算，若滿足式 (51)，則定為重大危險(xiǎn)源： 1/...// 2211 ???? nn QqQqQq （ 51） 式中： q1， q2，?， qn為物品的當(dāng)前 儲(chǔ)存量（ t） ； Q1， Q2，?， Qn為物品的臨界儲(chǔ)存量（ t） 。 苯乙烯車間重大危險(xiǎn)源辨識(shí) 基于以上關(guān)于重大危險(xiǎn)源表示的標(biāo)準(zhǔn)和方法，對(duì)北京燕山石化化工一廠苯乙烯車間罐區(qū)進(jìn)行重大危險(xiǎn)源辨識(shí)。 苯乙烯車間罐區(qū)參數(shù)數(shù)據(jù)如表 5所示。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 20 表 52 苯乙烯車間罐區(qū)參數(shù) 假設(shè)各儲(chǔ)罐存儲(chǔ)量為總?cè)莘e的 70%，可得出單臺(tái)儲(chǔ)罐儲(chǔ)存產(chǎn)品的質(zhì)量 ： 苯： M= 103 120 =73920kg 約為 74 噸 50 噸 苯乙烯： M= 103 298 =189826kg 約為 190噸 500 噸 甲苯： M= 103 70 =42630kg 約為 43 噸 500 噸 通過比較 74 噸 50 噸可以判斷出苯的儲(chǔ)存量大于苯的臨界儲(chǔ)存量。同時(shí)根據(jù)式 51進(jìn)行計(jì)算： ??? 因此該苯儲(chǔ)罐區(qū)為重大危險(xiǎn)源。 6 儲(chǔ)罐區(qū)泄露重大事故后果模擬分析 根據(jù) 上述重大危險(xiǎn)源辨識(shí)結(jié)果，重大危險(xiǎn)源是苯儲(chǔ)罐區(qū)。下面將對(duì)危險(xiǎn)性最高的苯儲(chǔ)罐進(jìn)行事故后果模擬分析。 苯具有易燃易爆、有毒有害的特性， 在生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)倪^程中均 存在很大的危險(xiǎn)性，容易發(fā)生事故。 根據(jù)我國(guó)化工系統(tǒng)發(fā)生的重大電型事故的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，苯泄漏的事故發(fā)生 的可能性最高 [12]。苯發(fā)生泄漏后可能導(dǎo)致的后果包括 BLEVE火球、閃火、蒸氣云爆炸、池火災(zāi)和擴(kuò)散中毒。苯泄漏可能引發(fā)的事故后果事件樹如圖 61。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 21 苯儲(chǔ)罐池火災(zāi)事故后果模擬分析 北京燕山石化化工一廠苯乙烯車間在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生副產(chǎn)品苯，車間內(nèi)有 1 個(gè)容積為 120 m3的苯儲(chǔ)罐。若苯儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏，在罐體附近形成一定厚度的液池。此時(shí)如果遇到火源或火星，泄露 的液體很有可能會(huì)燃燒起來，發(fā)生池火災(zāi)事故。 下面將對(duì) 池火災(zāi)進(jìn)行事故后果模擬 [13]。 （ 1）苯的燃燒速度 苯的燃燒熱 Hc=，比熱容 Cp= k，沸點(diǎn) Tb=，汽化熱 H=。 環(huán)境溫度 )303(300 KCT ?? ，液體表面上單位體積的燃燒速度 dm/dt 為： )/(0 )( 0 20 smkgHTTC Hdtdm bp c ????? （ 61） （ 2）液池半徑 苯儲(chǔ)罐隔堤所謂液池面積 S=400m2，計(jì)算液池當(dāng)量半徑： mSr )( ?? ? （ 62） （ 3）火焰高度 設(shè)環(huán)境溫度 To=30℃（ 303K），此時(shí)空氣密度 30 / mkg?? ；重力加速度g=。 因此 池火災(zāi)時(shí)的火焰高度 h 為： 苯泄漏 BLEVE 火球 立即點(diǎn)燃 形成液池 點(diǎn)燃 池火災(zāi) 形成可燃 氣體云團(tuán) 延遲點(diǎn)燃 閃火或蒸氣云爆炸 沒有點(diǎn)燃 泄漏擴(kuò)散中毒 圖 61 苯泄漏事故后果事件樹 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 22 mgrdtdmrh )2(/84210????????????? （ 63） （ 4）熱輻射通量 熱輻射通量計(jì)算過程中效率因子 ?? （ — ），液池燃燒時(shí)放出的總熱輻射通量 Q為： kWdtdmHdtdmrhrQ c )(72/)2( ???????? ????? ??? （ 64） （ 5）目標(biāo)入射熱輻射強(qiáng)度 液 池火災(zāi)的最大危害來自火焰的強(qiáng)度熱輻射，表 61為不同入射熱輻射強(qiáng)度造成傷害或損失的情況。 根據(jù) 上表的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷 ，用式（ 65）估算出池火災(zāi)可能的損失 距離 X： )4( ItQX c??? ? （ 65） 式中 X：目標(biāo)點(diǎn)到液池中心的距離， m； I：熱輻射強(qiáng)度， 2/mW ； Q：總熱輻射通量， W； ct ：熱傳導(dǎo)系數(shù)，取值 1。由此得出火災(zāi)對(duì)設(shè)備與人的傷害情況，如表 62。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 23 表 62火災(zāi)對(duì)人與設(shè)備的傷害情況 （ 6）池 火災(zāi)事故模擬結(jié)果分析 根據(jù) 上述池火災(zāi)事故后果模擬計(jì)算 ，假設(shè)苯儲(chǔ)罐內(nèi)的液體苯全部泄漏并引發(fā)池火災(zāi)，在以防火堤幾何中心為圓心的 遠(yuǎn)處基本沒有影響，對(duì)距離幾何中心 的環(huán)形區(qū)域內(nèi)的工作人員影響較小 ，對(duì)距幾何中心 區(qū)域 以內(nèi)的 工作人員，發(fā)生燒傷傷害 的可能性較大 。 該池火災(zāi)事故主要的影響范圍為儲(chǔ)罐區(qū)，對(duì)車間區(qū)域基本沒有影響。 同時(shí)，苯儲(chǔ)罐泄漏發(fā)生 池火災(zāi)事故還有可能引發(fā)其他設(shè)備發(fā)生其他類型的事故，導(dǎo)致事故范圍的擴(kuò)大和蔓延 。 苯儲(chǔ)罐爆炸事故后果模擬分析 蒸氣云爆炸事故后果模擬 分析 在化工過程工業(yè)中，蒸氣云爆炸時(shí)破壞性最大、危險(xiǎn)性最高的一類爆炸性事故。蒸氣云爆炸是由于大量的可燃蒸氣突然大量快速泄漏和著火所導(dǎo)致的事故。構(gòu)成蒸氣云爆炸的參量：泄漏物質(zhì)的量、物質(zhì)蒸發(fā)百分比、氣云燃燒的可能性、引燃前氣云運(yùn)動(dòng)的路程、氣云引燃前的延遲時(shí)間、物質(zhì)臨界量等。蒸氣云爆炸的劈壞影響時(shí)產(chǎn)生沖擊波對(duì)周圍人員和建筑物的傷害。爆炸沖擊波的破壞影響最大，影響范圍也最大。 該工廠的儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)有 1個(gè)苯產(chǎn)品的儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐容量 120m3，存量可達(dá) 74噸（ 70%的裝填量）。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 24 （ 1） TNT 當(dāng)量計(jì)算 假設(shè)儲(chǔ)罐按 70%的容量裝填 切全部泄漏形成蒸汽云參加爆炸反應(yīng) [15]，則苯的最大儲(chǔ)存量 Wf=74 103kg；蒸氣云爆炸的效率因子 ? ，取 ?? ；苯的燃燒熱值 kgMJQ f /? ； TNT 爆炸熱量 kgMJQTNT /? 。由此得到 TNT 當(dāng)量： kgW T N TfT N T 4f ???? ? （ 66） （ 2）死亡半徑 RD 如果該儲(chǔ)罐區(qū)域內(nèi)未設(shè)人員防護(hù)裝置，一旦發(fā)生泄漏導(dǎo)致爆炸，將會(huì)造成人員死亡的重大事故。 設(shè)該區(qū)域的內(nèi)徑為零，外徑即為死亡半徑 RD，表示在外徑為RD 的區(qū)域內(nèi)發(fā)生人員因受到?jīng)_擊波的作用至內(nèi)臟嚴(yán)重受損死亡的事故。 RD 與 WTNT之間的關(guān)系如式（ 67）所示： mW T N T ????????? （ 67） （ 3）重傷半徑 RH 如果該儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)的防護(hù)應(yīng)急裝置不健全，一旦發(fā)生爆炸事故，則很有可能導(dǎo)致人員重傷。期內(nèi)景為死亡半徑 RD，外徑為重傷半徑 RH，則 RH可按照式（ 69）進(jìn)行計(jì)算： 21020 ????????? qqRRH （ 68） 21020 ????????? qqRRH （ 69） 式中， q0=1000kg， q2=WTNT= 104kg； 由表 63~65可查得，重傷 )( 52 PaP ??? ，并由此查得 )(280 mR ? ，則重傷半徑 RH可得： mR H 0 0 314????????? ??? （ 610） （ 4）輕傷半徑 RL 根據(jù)表 8~10 可查得輕傷 ? ?PaP 53 ??? ，對(duì)應(yīng)的 R0=43m， q0=1000kg，河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 25 q3=WTNT= 104kg；則 RL可由式（ 611）算得： mqqRR L 1030 ??????????? （ 611） （ 5）財(cái)產(chǎn)損失半徑 RM 儲(chǔ)罐區(qū)周圍的建筑大部分為鋼筋混凝土建造而成，因此取沖擊波超壓? ?PaP ??? ，對(duì)應(yīng)的 mR 190 ? ， kgq 10000 ? ， kgWq TNT 44 ??? ，則RM，可由式（ 612）解得： mqqRR L 1040 ??????????? （ 612） 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 26 （ 6）蒸 氣云爆炸事故模擬結(jié)果分析 該儲(chǔ)罐區(qū)以蒸氣云爆炸模型模擬事故，以儲(chǔ)罐區(qū)的幾何中心為圓心，半徑小于 的圓形區(qū)域內(nèi)會(huì)導(dǎo)致人員死亡：距離幾何中心 ~ 的環(huán)形區(qū)域內(nèi)發(fā)生人員重傷事故；距幾何中心 ~ 的環(huán)形區(qū)域內(nèi)發(fā)生人員輕傷事故。在以幾何中心為爆炸中心， 為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)將發(fā)生財(cái)產(chǎn)損失。根據(jù)燕山石化化工一廠苯乙烯車間平面布置圖可知，儲(chǔ)罐區(qū)處在死亡區(qū)域，整個(gè)車間處在輕傷區(qū)域。一旦發(fā)生爆炸，精制工段車間將受到破壞。 沸騰液體擴(kuò)展蒸氣云爆炸（ BLEVE）事故后果模擬 相較于蒸氣云爆炸事故， 沸騰液體擴(kuò)展蒸汽云爆炸事故傷害能力更大，事故造成 的后果損失更為巨大 。此類爆炸主要是釋放大量的熱輻射對(duì)人員和設(shè)備造成傷害和損失 [16]。 假設(shè)苯儲(chǔ)罐在外火焰的烘烤下關(guān)內(nèi)液體快速氣化病泄放的空中，進(jìn)而導(dǎo)致苯儲(chǔ)罐發(fā)生 BLEVE。 （ 1）火球半徑 RF 根據(jù) Moorhouse 和 Pritchard 模型，發(fā)生火球和爆燃燃燒時(shí)，火球的最大半徑 RF為： mMR F 0 46 6 ?? （ 613）