合成氨廠液氨泄漏擴散危險區(qū)域分析研究

趙朋朋 段艷紅 丁一

山東華魯恒升化工股份有限公司 山東德州 253000

1 氨的特性與液氨儲罐事故分析

近年來，在化學分析領(lǐng)域，在合成氣體里使用一氧化碳來進行制作氨是化工研究領(lǐng)域的主要研究課題。使社會各階層以及國內(nèi)外有關(guān)研究者對其進行注意。該技術(shù)已經(jīng)被大范圍的使用在環(huán)境衛(wèi)生、生物醫(yī)學、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等方面，受到了國內(nèi)外所有社會階層和相關(guān)專家的關(guān)注和研究。在其與空氣進行接觸時，會產(chǎn)生具有爆炸性的物質(zhì)。如果將其暴露于明火或高溫高壓條件下，會引起爆炸現(xiàn)象。其爆炸極限可以到達16.7%至28.9%。即使我國對合成氨設備里液氨流出和擴散的危險區(qū)域的分析起步較晚，但該方法在化學工業(yè)中的理論和實踐研究中仍處于起步時期。跟發(fā)達國家相比，化工企業(yè)的安全管控要進行逐步完善和加強。按照有關(guān)法規(guī)和化學制作管控標準進行研究和操作。液氨不但很容易燃燒和爆炸，同時還伴隨著有劇毒的危險，它容易在制作和運輸過程中引起安全事故發(fā)生，例如火災或爆炸，從而導致大量人員傷亡和財產(chǎn)損失。它對呼吸系統(tǒng)有刺激性和腐蝕性作用。通過研究結(jié)果可以知道，所有癌癥死亡人數(shù)的增加關(guān)鍵在于氨濃度高達570mg/m3，這表明長期暴露于氨中的人或化學公司的工人患腫瘤的幾率要比不接觸氨的人高得多，普遍發(fā)生在工齡大于五年的男性的員工里。它的濃度太高，在一定程度上破壞人體的中樞神經(jīng)，嚴重時會造成心臟停止跳動，危害到生命安全。

2 PHAST軟件模擬分析

在現(xiàn)階段，我國已經(jīng)是世界上合成氨制作的最大國家之一，它的制作數(shù)量每一年都在飛速增長。當前關(guān)于合成氨廠氨氮排放和擴散危險區(qū)域的實踐分析還不是很完整，經(jīng)過使用PHAST程序來更加熟悉它的氨氮排放和擴散危險區(qū)域的問題，通過創(chuàng)建一個參數(shù)模型來考證該泄露和擴散范圍與因素之間的關(guān)系，為企業(yè)制定應急救援預案提供科學參數(shù)依據(jù)。在現(xiàn)如今，有關(guān)合成氨設備里液氨泄漏和擴散的危險范圍的實踐分析很少，經(jīng)過國內(nèi)外研究學者的討論與分析，對該廠液氨泄漏擴散的危險范圍經(jīng)過了實踐研究，該方法的方便之處在于，在合成氨工廠中把控液氨流出和擴散的風險持續(xù)增加的原因之一。

PHAST是一種新型程序，其專門使用在石油、石化和天然氣范圍中的危害研究和安全計算，它可以選取各種氣候條件和參數(shù)來進行模擬事故。具體而言，PHAST程序是經(jīng)過輸入有關(guān)設備數(shù)據(jù)、工序數(shù)據(jù)和氣象條件數(shù)據(jù)來建立特定的事故現(xiàn)場場景，并為合成氨工廠中液氨流出和擴散的危險范圍建立過程移動模型，然后進行研究液氨的泄露和擴散到合成氨工廠中，對危險范圍進行全面分析，并使用實踐方法來驗證分析液氨在合成氨中泄漏和分散的風險程度和路徑的分析價值。在對全國市場數(shù)據(jù)進行處理和分析的基礎(chǔ)上，對特定范圍市場進行了深層次研究，以反映合成氨設備里液氨的泄露和擴散危險范圍的問題。重點是模擬連接管道的破裂、設備孔的泄漏以及它的功能性損壞，進而創(chuàng)造出各種事故場景和各種事故模型的影響范圍。

第二步是輸入?yún)?shù)。不同國家或地區(qū)對液氨的接觸極限有不一樣的標準。當下，在我國車間的空氣中的液氨平均濃度為30mg/m3。由于液氨的接觸會對人們的健康帶來嚴重的傷害，所以有必要增加合成氨廠中液氨流出和擴散的危險范圍的研究強度。把風速設置為3個級別，小孔泄漏的直徑為5mm，中孔直徑是15mm，而大孔則是85mm，泄漏時間為1分鐘、2分鐘、5分鐘，大氣壓強為0.1MPa。在對合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散的研究與分析的基礎(chǔ)上，充分明白和熟悉合成氨廠液氨泄露和擴散危險范圍的影響因素，所以，有必要參考合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散的歷史數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)有的結(jié)果、分析、比較、處理及歸納，然后采取指導性分析辦法，使用定量分析的方式掌握合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散與影響因素之間關(guān)系的，以及了解合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散的性質(zhì)，進一步揭示了影響合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散的重要原因。泄漏高度距地面約1m，合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散濃度是25m3，存儲容量為1000m3，其填充率是80%。

3 運行結(jié)果分析

首先，風速對擴散范圍的影響。在泄露時間、大氣穩(wěn)定性和風速穩(wěn)定的條件下，合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散與風速之間的關(guān)系成正比。伴隨風速的持續(xù)增加，合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散也會增加，并且從3m / s提升到6m/ s，尤其是下風向的距離大大減小。

第二，大氣穩(wěn)定性對范圍擴大的影響。在泄露時間、大氣穩(wěn)定性和風速穩(wěn)定的條件下，合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散與大氣穩(wěn)定性之間的關(guān)系。伴隨大氣變得更加穩(wěn)定，合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散會變小，這意味著大氣穩(wěn)定性與，合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散成反比。

最后，泄露孔直徑對擴散范圍的影響。在泄露時間、大氣穩(wěn)定性和風速穩(wěn)定的條件下，合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散與泄露孔直徑之間的關(guān)系，從參數(shù)結(jié)論分析來看，伴隨泄露孔直徑不斷增大，下風向合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散明顯增加。

4 結(jié)語

根據(jù)上文可以知道，此文從多個方面對合成氨設備的液氨流出物和危險范圍擴散進行了全面研究，同時利用PHAST程序全面考慮風速、大氣穩(wěn)定性和泄露孔直徑等因素對泄露后果的干預。該工廠必須建立一個全面的氣象數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)本文的研究結(jié)果，來做好平時的日常檢查和安全管控。