石化液氨儲罐泄漏風險及應急處置研究

魏傳深，張燕良，李 寧

(1.中國石油大學(華東)，山東 青島 266580；2.中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南 洛陽 471001；3.中國化工正和集團股份有限公司，山東 東營 257342)

化工廠液氨泄漏事故的關注度高，并且已經成為日常生活和社會經濟中的敏感問題。在化工生產中，液氨泄漏事故時有發生。2018年3月22日河南某公司制冷機房液氨儲罐發生泄漏，造成1人死亡[1]。液氨泄漏容易引發中毒事故和火災爆炸事故的發生，造成大量的人員傷亡和財產損失，并且還會引發不良的負面輿情效應。田濤[2]采用ALOHA模型，分析和預測液氨泄露后的擴散、閃火、蒸汽云爆炸等場景。黃兆杰等[3]利用ALOHA和Google earth軟件在液氨泄露事故圖像化顯示風險距離，為泄漏后應急救援提供技術支持。郭家秀[4]通過對液氨儲罐泄漏后的中毒、火災、爆炸等不同事故后果進行危害分析，給出了對策和建議。李寧等[5]通過ALOHA研究了儲罐泄露后環境條件變化對后果嚴重程度的影響。本文通過模擬石化液氨儲罐泄漏后的事故場景，擬對ALOHA模擬了泄漏高度和泄漏孔徑對泄漏后果場景的影響，并對泄漏后應急處置措施提出了建議措施，為做好石化企業液氨儲罐泄露應急管理奠定基礎，對企業安全管理工作具有重要的意義。

1 研究對象

研究對象為所在公司的液氨儲罐，400m3球罐。儲存介質為液氨，液氨參數由ALOHA軟件數據庫得到，如表1所示。根據有毒氣體擴大的不同危害影響程度劃分三個等級AEGL-1、AEGL-2、AEGL-3。當有毒氣體濃度達到1級時，暴露在有毒氣體60分鐘人體會明顯感覺刺激和不適；2級時會嚴重影響人體健康，3級時會造成生命危險或導致死亡。表1中給出了相應級別的濃度臨界值。

表1 液氨技術參數Table 1 the technical parameter of ammonia

2 泄露風險模擬

通過ALOHA軟件輸入本文研究的相關項目和輸入參數，具體設置見表2。球罐內儲存液體占罐體容積的80%。根據不同泄露高度和泄漏孔徑研究泄露后果不同場景的影響，通過泄漏后擴散的風險距離大小表示影響的后果嚴重程度。

表2 ALOHA軟件參數Table 2 the technical parameter of ALOHA

圖1為泄露孔徑D為0.5cm、泄露高度H為1m泄露后的場景，三級濃度危險距離123m，二級濃度危險距離338m，一級濃度危險距離813m。圖2為泄露孔徑為1cm、泄露高度為1m泄露后的場景，三級濃度危險距離251m，二級濃度危險距離699m，一級濃度危險距離1700m。由圖1和圖2比較，當泄露孔徑增大時，危險距離明顯增加。

圖1 孔徑為0.5cm高1m時模擬結果Fig.1 Simulation result when D=0.5cm，H=1m

圖2 孔徑為1cm高1m時模擬結果Fig.2 Simulation result when D=1cm，H=1m

圖3為泄露孔徑為0.5cm、泄露高度為3m泄露后的場景，三級濃度危險距離123m，二級濃度危險距離337m，一級濃度危險距離808m。由圖1和圖3比較，泄露高度增加時，因儲罐內部溫度、壓力等工藝參數未發生變化，對泄漏后擴散的危險距離影響變化不大。

圖3 孔徑為0.5cm高3m時模擬結果Fig.3 Simulation result when D=0.5cm，H=3m

圖4 孔徑為1cm高3m時模擬結果Fig.4 Simulation result when D=1cm，H=3m

圖4為泄露孔徑為1cm、泄露高度為3m泄露后的場景，三級濃度危險距離251m，二級濃度危險距離697m，一級濃度危險距離1700m。圖4進一步驗證了上述得出的結果。

由四個圖比較，泄漏后果與泄漏的位置高度相差不大，但與泄漏孔徑有明顯關系。數值模擬結果可為我們處理泄漏后的事故應急提供了技術支持。

3 液氨儲罐泄漏的應急措施

在液氨儲罐發生泄漏事故時，具體的應急措施有如下三點。

3.1 工藝堵漏的可行性

采用堵漏的方法制止液氨泄漏具有極大的危險性。尤其在儲罐的泄漏孔直徑大于1cm，堵漏比較困難，建議首要考慮的是通過估計或遠距離監測泄露孔徑，分析工藝堵漏的可行性，做到第一時間人員疏散。實施帶壓堵漏操作的人員須做好防護措施，戴上正壓式空氣呼吸器、穿好防護服等。在進行帶壓堵漏時，需配合用消防霧狀水噴淋，且在儲罐區外部有醫護人員及時待命。做好進行帶壓堵漏的工作人員及時撤退的有效措施，且帶壓堵漏工作人員進行作業的時間不宜過長。

3.2 環保應急工作

液氨在空氣中會迅速氣化，變成易燃氣體，氨氣在空氣中會隨空氣擴散，不僅會污染自然環境，且當人體吸入氨后，會造成中毒。考慮氨氣溶于水會變成呈堿性的氨水溶液，故可用霧狀消防水噴淋，以阻止氨氣的擴散。為順利堵截、流稀釋后的氨水，需關閉罐區雨水排放閥，阻止稀氨水流向罐區外污染自然環境。當泄漏情況嚴重時，需在儲罐區外圍筑堤壩，修建管線將氨水排入污水緩沖區，切莫將氨水流入明溝，造成外部環境勿擾。企業負責人需將情況及時上報政府環保部門，服從進行污水處理和事故應急工作。

3.3 人員疏散和消防滅火

液氨泄漏事故發生時，儲罐區負責人需及時派出偵察隊偵查儲罐區內部的情況，以便提出合理的解決措施。在偵查前，需重點觀察儲罐區周圍的環境，注意風向，選擇合適地點偵查泄漏情況，搜索受傷或者受困的工作人員，迅速檢測罐區泄漏氨氣的濃度，并將情況及時反映給救援指揮小組。人員疏散時，根據泄露情況模擬計算大致危險距離，結合環境監測數據、風速、風向、地理環境等劃分三級防中毒、防火和防爆警戒區。一級警戒區，需要及時撤離周圍的全部人員；二級警戒區只能有防護措施完善的防護搶救人員；三級警戒區只能有防護救援人員、作業部操作工作人員等。還需考慮對周邊社區的影響，向當地政府部門協助組織疏散。

消防滅火要點。當出現火災事故時，消防局及時派出消防車進行滅火。儲罐區所在地區的市政府應該在液氨儲罐發生泄漏事故的同時，及時成立疏散應急救援指揮小組，設置人員疏散通道，在儲罐區周圍使用擴音設備組織附近的人員進行有序疏散。在儲罐區指揮疏散的人員需要攜帶濕毛巾進行簡單的自我防護，疏散人員在疏散人群的過程中需將情況及時反饋給指揮部。指揮部按事先規定疏散路線，安排交警大隊車輛道路引導和道路管制，做好人員疏散。險情處理好做好輿情和媒體發布。

4 結論

通過對液氨泄漏后果模式研究，得出如下結論：

(1)采用ALOHA模擬了泄漏后果場景的影響，泄漏后果與泄漏的位置高度相差不大，但與泄漏孔徑有明顯關系。

(2)從工藝堵漏、環保、人員疏散、消防滅火等方面為液氨泄漏應急管理提供了建議措施，對石化企業液氨泄露應急管理具有指導意義。