周 亮

(中國(guó)石化催化劑有限公司，北京 100029)

乙烯被列入《首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》(安監(jiān)總管三〔2011〕95號(hào))。乙烯極易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱或接觸氧化劑，有引起燃燒爆炸的危險(xiǎn)，火場(chǎng)溫度下易發(fā)生危險(xiǎn)的聚合反應(yīng)。乙烯可能引起昏昏入睡或眩暈，有較強(qiáng)的麻醉作用，吸入高濃度乙烯可立即引起意識(shí)喪失，液態(tài)乙烯可致皮膚凍傷；長(zhǎng)期接觸，可引起頭昏、全身不適、乏力、思維不集中。

乙烯在生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中，如管理不善，一旦發(fā)生事故，后果往往非常嚴(yán)重，易造成人員傷亡、環(huán)境污染及財(cái)產(chǎn)損失。乙烯儲(chǔ)罐泄漏后可導(dǎo)致的事故后果包括：噴射火、閃火、池火、火球、蒸氣云爆炸、中毒危害等。對(duì)乙烯泄漏進(jìn)行火災(zāi)爆炸和毒性危害事故后果模擬預(yù)測(cè)，得出易燃易爆及有毒物質(zhì)泄漏事故可能導(dǎo)致的危險(xiǎn)后果、危險(xiǎn)范圍和程度，可以為乙烯儲(chǔ)罐的安全管理、事故防范提供重要的參考。

1 評(píng)價(jià)分析方法

目前，定量評(píng)價(jià)方法比較多，本文主要采用事故后果模擬的方法進(jìn)行分析[1]。

2 事故后果模擬

2.1 事故模擬參數(shù)選擇

鑒于事故的危害程度、危害范圍與泄漏源、泄漏物質(zhì)的泄漏量、工藝狀態(tài)、氣候條件、事故模式等各項(xiàng)因素關(guān)系密切，上述任一條件變化都會(huì)導(dǎo)致事故的危害后果發(fā)生變化，因此要進(jìn)行事故后果模擬，首先要對(duì)這些因素進(jìn)行界定。

2.1.1氣候條件

根據(jù)模擬裝置所處的自然條件，大氣壓力、風(fēng)速、大氣溫度、相對(duì)濕度等取當(dāng)?shù)啬昶骄底鳛槟M的基本參數(shù)，事故模擬的氣候條件為：大氣壓力101.56 kPa，風(fēng)速2.7 m/s，大氣溫度20 ℃，相對(duì)濕度60.5%，大氣穩(wěn)定度中等(D)，大氣比熱1.004 kJ/(kg·K)，表面粗糙度0.17，大氣分子量28.97。

2.1.2事故模式

本文對(duì)乙烯儲(chǔ)罐出口管線中等泄漏火災(zāi)爆炸事故進(jìn)行模擬。模擬的乙烯儲(chǔ)罐基本參數(shù)：儲(chǔ)罐容積31.6 m3，工作壓力2.45 MPa，工作溫度-104 ℃，液相，乙烯數(shù)量12 t。泄漏孔徑50 mm，泄漏時(shí)間600 s。事故后果模擬包括火災(zāi)、爆炸危害的區(qū)域和程度。

2.1.3泄漏物質(zhì)

模擬泄漏對(duì)象為乙烯，其主要物性參數(shù)：LFL(體積分?jǐn)?shù))2.3%，UFL(體積分?jǐn)?shù))32.3%，燃燒熱1.323E6 kJ/kmol，分子量28.05 kg/kmol，臨界溫度9.19 ℃，臨界壓力5.041 MPa，標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)-103.7 ℃，溶點(diǎn)-169.1 ℃。

2.2 模擬結(jié)果及分析

2.2.1模擬圖形結(jié)果(圖1～圖4)

圖1 乙烯擴(kuò)散范圍分布(2.7 m/s,D)

圖2 乙烯閃火區(qū)域(2.7 m/s,D)

圖3 乙烯噴射火危害區(qū)域(2.7 m/s,D)

圖4 乙烯延遲爆炸危害區(qū)域(2.7 m/s,D)

2.2.2模擬數(shù)據(jù)結(jié)果

表1 乙烯泄漏事故后果匯總(2.7m/s,D)

2.2.3模擬結(jié)果分析

乙烯儲(chǔ)罐出口管線發(fā)生泄漏時(shí)，隨乙烯擴(kuò)散導(dǎo)致的事故形態(tài)可能出現(xiàn)閃火、噴射火、延遲爆炸等進(jìn)行分析。

a)在當(dāng)?shù)仄骄L(fēng)速(2.7 m/s)條件下，泄漏的乙烯擴(kuò)散至爆炸極限2.3%～32.3%(體積分?jǐn)?shù))的下風(fēng)向距離范圍為297.6～17.8 m；達(dá)到二分之一燃爆下限濃度(1.15%)的下風(fēng)向影響距離為420.5 m。

b)乙烯閃火區(qū)域是以泄漏點(diǎn)為中心，從295 m到420 m的區(qū)間范圍。

c)泄漏出的乙烯如果立即遭遇火源可能發(fā)生噴射火。發(fā)生噴射火的影響范圍，輕度危害熱輻射強(qiáng)度(4 kW/m2，人體接受輻射20 s以上感覺(jué)疼痛，可能燒傷，無(wú)人員傷亡[2])會(huì)達(dá)到下風(fēng)距離179.9 m；中等危害熱輻射強(qiáng)度(12.5 kW/m2，人體接受輻射1 min可導(dǎo)致1%人員死亡，人體接受輻射10 s可導(dǎo)致人員一度燒傷)會(huì)達(dá)到下風(fēng)距離141.1 m；嚴(yán)重危害熱輻射強(qiáng)度(37.5 kW/m2，人體接受輻射1 min可導(dǎo)致100%人員死亡，人體接受輻射10 s可導(dǎo)致l%人員死亡)會(huì)達(dá)到下風(fēng)距離117.6 m。

d)泄漏乙烯在受限空間如果遇到延遲點(diǎn)火，可導(dǎo)致延遲點(diǎn)火爆炸，爆炸沖擊波的危害范圍將因點(diǎn)火源位置和泄漏出的乙烯擴(kuò)散達(dá)到的距離不同而不同，延遲爆炸沖擊波導(dǎo)致的最壞事故點(diǎn)將發(fā)生在泄漏點(diǎn)下風(fēng)距離420 m處。以此最壞事故點(diǎn)為中心，選取了如下3種超壓傷害情形：爆炸超壓0.01 MPa(沖擊波超壓0.006～0.015 MPa情形下，對(duì)人體的傷害作用不大，對(duì)建筑物的破壞作用可導(dǎo)致受壓面的門窗玻璃大部分破碎[3])會(huì)達(dá)到下風(fēng)距離553.3 m；爆炸超壓0.035 MPa(沖擊波超壓0.03～0.05 MPa情形下，對(duì)人體的傷害作用可導(dǎo)致聽(tīng)覺(jué)器官損傷或骨折，對(duì)建筑物的破壞作用可導(dǎo)致墻裂縫、屋瓦掉下)會(huì)達(dá)到下風(fēng)距離480.7 m；爆炸超壓0.075 MPa(沖擊波超壓0.05～0.1 MPa情形下，對(duì)人體的傷害作用可導(dǎo)致內(nèi)臟嚴(yán)重?fù)p傷或死亡，對(duì)建筑物的破壞作用可導(dǎo)致屋瓦掉下、房架松動(dòng)、磚墻倒塌)會(huì)達(dá)到下風(fēng)距離459 m。隨著距離逐漸減小，沖擊波超壓逐漸增大，對(duì)人體傷害和建筑物的破壞作用也逐漸增大。因此，對(duì)于人員集中場(chǎng)所以及重要的生產(chǎn)設(shè)施均應(yīng)布置在危險(xiǎn)范圍以外。

3 結(jié)語(yǔ)

如果能夠提供比較詳細(xì)和全面的數(shù)據(jù)、選擇正確的事故模型，商用軟件就能夠計(jì)算出比較全面的數(shù)據(jù)和提供形象的圖示，對(duì)事故的后果進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。針對(duì)乙烯泄漏可能導(dǎo)致的乙烯擴(kuò)散、閃火、噴射火、延遲爆炸等主要危險(xiǎn)事件及其對(duì)人員傷害、建筑物破壞進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，為裝置設(shè)計(jì)及事故應(yīng)急救援提供重要依據(jù)。