２０１０年第６期 ２５６ ｗｗｗｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ ．第３７卷总第２０６期 液氯钢瓶泄漏扩散分析 彭登奎 （广东劳安职业安全事务有限公司，广东广州５１０３００） 【摘要】液氯是导致许多安全事故的危险化学品，通过对其进行滋漏扩散风险分析，对企业的安全规划和安全管理具有重要的指导意义。采 用具体案例进行分析，计算出泄漏的液氯蒸气在一定的大气条件下和在一定时间内的影响范围和浓度分布情况，该计算结果有助于企业的应急 管理，以便实现对风险的预防和控制，使事故导致的人员伤亡降到最低。 【关键词】液氯；泄漏；中毒；扩散 ［中图分类号］ＴＱ ［文献标Ｓｎ￣ｊ］Ａ ［文章编号１１００７ １８６５（２０１０）０６．０２５６ ０３ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｌｏｒｉｎｅ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｌｅａｋ Ｐｅｎｇ Ｄｅｎｇｋｕｉ （Ｇｕａｎｇ Ｄｏｎｇ Ｌａｏ Ａｎ Ｓａｆｅｔｙ Ａｆｆａｉｒｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １０３００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｉｓ ａ ｈａｚａｒｄ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈａｐｐｅｎｅｄ ｍａｎｙ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ．Ｉｔ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｔｏ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｒｉｓｋｓ ｏｆ ｃｈｌｏｒｉｎｅ．Ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｉｅｄ，ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｌｅａｋｅｄ ｏｕｔ Ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｉｎ ｃｅｒｔａｉｎ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎ ｃｅｒｔａｉｎ ｔｉｍｅ，ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｄｏ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｏｆｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ｒｉｓｋ ａｎｄ ｒｅａｃｈ ｔｏ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｒａｔｅ ｏｆ ｓｔａｆｆ ｉｎｊｕｒｉｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈｌｏｒｉｎｅ；ｌｅａｋ ｏｕｔ；ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ；ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ 液氯为属于剧毒品＿ｌ Ｊ，氯气是我国化学事故发生率最多的 危险化学品事故之一Ｌ２Ｊ，液氯广泛用于纺织、造纸、自来水净 化、农药生产、医药等，在运输、储存、使用过程由于操作失 误、设备事故等，导致液氯泄漏事故，一旦液氯钢瓶爆炸或泄 漏，对生命财产构成严重的威胁。 表２不同大气稳定度下的扩散参数 Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ｄｉｆｎＪｓｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ １事故场景设定 文章以某农药厂储存、使用的液氯钢瓶为实例，选取单个 液氯瓶的爆炸破裂导致液氯瞬时泄漏进行分析，采用高斯扩散 模型（Ｇａｕｓｓ）对氯气的毒害区进行定量分析，估算液氯扩散的 影响范围及人员的撤离距离，为事故应急处理提供科学的依 据。钢瓶规格，质量：１０００ｋｇ，压力：０．６Ｍｐａ。当地自然条 件：年均风速１．６ ｒｒｄｓ，大气稳定度为Ｄ，周边为山地。 表１ 液氯对人的急－眭毒性标准 Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ａｃｕｔｅ ｔｏｘｉｃ ｒｕｌｅｓ ｏｆ ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｔｏ ｈｕｍａｎ 地面粗糙地形扩散参数按下各式修正： Ｏ＇ｙ＝Ｃｒｙｏｆｙ ＝ ｏｆｚ （ｚ。）＝ｌ＋ａ。Ｚ。 Ｊｚ（Ｘ，Ｚ。）＝（ｂ。一ｃ。ＩｎｘＸｄ。＋ ｌｎｘ）一ｚ 表３地面有效粗糙度长度 Ｔａｂ．３ Ｔｈｅ １ｅｎｇｔｈ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ 表４不同大气稳定度下的系数值 ２泄漏模型 采用世界银行提供的中等密度云瞬时扩散模型（高斯扩散 模型） 进行分析： ｃ ， Ｔａｂ．４ Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ２Ｑ ｅｘ ＋言＋ 式中：ｃ（ｘ，ｙ，ｚ，ｆ）——瞬时排放时，给定地点（ ，ｚ）和时问ｔ 的泄漏物浓度，ｍｇ／ｍ ； 瞬时排放的物料流量，ｍｇ／ｓ； ｆ＿一瞬时排放时，泄漏的时问，Ｓ； “——平均风速，ｍ／ｓ； 下风向距离，ｍ； 】—一横风向距离，ｍ； ｚ——离地面的距离，ｍ； ｏ－ｘ，ｏｙ，仃ｚ—— ，ｚ方向扩散参数，按表２选择。 【收稿日期】２０１０．０５—０９ 【作者简介】彭登奎（１９７９一），男，广东汕头人，助理工程师，主要从事安全评价工作。 ２０１０年第６期 第３７卷总第２０６期 ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ 一 ｌ钿 ４ｏｏ … 日Ｈ ２５７ 瞬时源时，给定取样时间ｔ（ｓ），则按下式修正 喜｝ 蚴 啪 ｛砉 雠 垦¨ 一— ———— 。 霉¨砌帼｛； ＝Ｏ＇ｙ（１Ｏｍｉｎ）（，／６００。 ）；盯 ＝ ３扩散风险分析 本次分析以泄漏的氯气的几个特定浓度扩散范围来讨论， 设定Ｘ轴方向为风速的顺风向，氯气在空间的浓度分布见以下 各图。 （１）有风速为１．６ ｍ／ｓ情况下，氯气在水 Ｆ面上随Ｘ轴的扩 散浓度分布图见图１。 ｇ。ｏ ４ｏ０ ８０ｏ ８００，ｏ０ｏ １２００ １４ｏ。１６。０ １８００ ２。００ 矗僚 图１ 风速为１．６ ｍ／ｓ时，氯气浓度随 轴扩散的浓度分布图 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｓ １．６ ｍ／ｓ ｉｎｘ ａｘｉｓ （２）浓度为３０００ ｍｇ／ｍ 的氯气随 轴的最大扩散范围图见 图２。 茹 ／７ 』／ ／＿ 图２在风速为１．６ ｍ／ｓ下，氯气的最大扩散范围图（１７９ ｓ， ２６５ ｍ） Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｓ １．６ ｍ／ｓ（１ ７９ Ｓ，２６５ ｍ） （３）浓度为３００ ｍｇ／ｍ 的氯气随 轴的最大扩散范围图 见图３。 ４ＯＯ ￥∞ｊ ９ ２∞Ｉ 岛 龟 董０ ３００ Ｓ －｛０ｏ． ≈∞ ｉ ４００ ８ｏｏ ８００ ’０ｏｏ ｔ２ＯＯ 碡尊 ｍ 图３在风速为１．６ ｍ／ｓ下，氯气的最大扩散范围图（３８５ ｓ， ５７９ ｍ） Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｓ １．６ ｍ／ｓ（３８５ Ｓ，５７９ ｍ） （４）浓度为１２０ ｍｇ／ｍ 的氯气随Ｘ轴的最大扩散范围图 见图４。 ３００ 教抬 １舶 董¨ａ １２ 。８ ∞ 《∞ ？ ｊ 幽８０ｏ…１０００㈣ ｊ 图４在风速为１．６ ｍ／ｓ下。氯气的最大扩散范围图（５２６ ｓ， ７８９ ｍ） Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉ ｎｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｓ １．６ ｍ／ｓ（５２６ Ｓ，７８９ ｍ） （５）浓度为９０ ｍｇ／ｍ 的氯气随 轴的最大扩散范围图见 图５。 ； 晏 。ｍ｛；ｌ；Ⅲ 图５在风速为１＿６ ｌｍ／ｓ下，氯气的最大扩散范围囹（５８ｏ Ｓ， ８５９ ｍ） Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｓ １．６ ｍ／ｓ（、５８０ Ｓ，８５９ ｍ） （６）浓度为ｌ８。ｍｇ／ｍ 的氯气随Ｘ轴的最大扩散范围图见 图６。 ∞ｂ 一 ２１：１０ １００ ∞ 簧 。 ｂ ４，ａ －１００ －ｚｏｏ ∞ ￣ｄｌ￣ ０。一 。 ２０。００ 图６在风速为１．６ｍ／ｓ下，氯气的最大扩散范围图（１０２５ ｓ， １５２１ ｍ） Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｓ １．６ ｍ／一ｓｌ １０２５ Ｓ，１ ５２１ ｍ） （７）浓度为９ ｍｇ／ ｍ 的氯气随ｘ轴的最大扩散范围图见 图７。 ４讨论 （１）发生氯泄漏后，其氯气可向四周扩散，同一泄漏源， 在静风和有风条件下，静风条件氯气扩散较慢，危害更为严重； 在有风条件下，毒物危害面积虽相对较大，但危害时间较短。 （２）人吸入氯中毒程度不但与环境氯气浓度有关，而且还 与人在该环境中接触氯的时间有关，接触时间越长，实际毒害 越严重。 （３）文章采用高斯扩散模型估算泄漏的氯气在下风向的浓 度分布，但现实中，风速、风向会随季节、气象条件等变化， 若风速、风向有显著变化，不同的时间问隔内，轴线方向就不 ｍ ｍ｛广２５８ 东化工 ２０１０年第６期 第３７卷总第２０６期 ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ 固定了，因此，当以此作为应急救援的参考时，应在此基础上 根据结合该厂所在地的不同季节、气象条件、周边环境的改变 等实际情况来判断、调整可能的受影响区域。 参考文献 ［１］“国家安全生产髓督管理局、公安部、国家环境保护总局、卫生部、国 家质量监督检验栓疫总局、铁道部、交通部、中国民用航空总局公告））（２００３ 年第２号）， 剧毒化学品目录》（２００２版）及《关于印发 剧毒化学品目录 （２００２年版）补充和修正表 的通知 ［Ｓ］． ［２］常占华．氯气泄漏爆炸和中毒事故应急处置．安全、健康和环境 ［Ｃ］．２００４，４：２５－２７． ［３］夏元洵． 化学物质毒性全书 ［Ｍ］．上海：上海科学技术文献出版社， １９９１． 辅 ＝¨ ： Ｉ ！∞ ［４］蔡风英，谈宗山，孟郝，等．化工安全工程［Ｍ］．北京：科学出版社， ２００１，１９１． Ｉ 图７ （１３１９ Ｓ， １９５０ ｍ） Ｆｉｇ．７ Ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｓ （本文文献格式：彭登奎．液氯钢瓶泄漏扩散分析［Ｊ］＿广东化 工，２０１０，３７（６）：２５６－２５８） １．６ ｍ／ｓ（１３１９ Ｓ，１９５０ ｍ） （上接第２５５页） Ｎｒ 尸 图８压力与氨产量和出口氨含量关系 Ｆｉｇ．８ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ａｍｍｏｎｉａ ａｍｏｕｎｔ 图７空速（ＮＴ）与氨产量和出口氨含量关系 Ｆｉｇ．７ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆＮＴ ａｎｄ ａｍｍｏｎｉａ ａｍｏｕｎｔ 参考文献 ３．２．４压力对出口氨含量和产量影响 其他条件不变，只改变压力。见图８。 ４优化试验结果 ３８０℃，ｒ－３．０，ＹＮＨ ０．３４６， （１）ｔ１＝３８０℃，ｔ２＝３９０℃， ： Ｙ ＝０．３４１，ＮＴ＝１６８７０．８ Ｋｍｏｌ／ｈ， Ｐ＝Ｉ５．６８ ＭＰａ时，三塔的生 ［１］叶启亮，房鼎业．大型合成装置卧式氨合成塔的数据模拟［Ｊ１＿化学反应 与工艺，１９９９，１１５（２）：１９６—２０２． ［２］于遵宏，朱炳辰，沈才大，等．大型合成氨厂工艺过程分析［Ｍ］．北京： 中国石化出版社，１９９４，９７—１０２． 产能力达到日产干吨氨。 （２）第一塔入口温度３８０℃最佳；第二塔入１３温度３９０℃ 最佳；第三塔入口温度３８０℃最佳；入塔气体Ｈ２，Ｎ２＝ｒ在２Ｉ４ 时最佳；入塔气体压力越高，氨含量越低，惰气含量越低，空 速越大，氨含量越大。 适当调低入塔氢氮比将有利于增产。 ［３］沈浚，朱世勇．合成氨［Ｍ］．化学工业出版社，２００１：７７３—７７５． ［４］陈五平．无机化工工艺学『Ｍ】．北京：化学工业出版社，２００２，６—１１． ［５］姚玉英．化工原理上册［Ｍ］．天津大学化工原理教研室，ｌ９９２： ２２７．２２９． （本文文献格式：何秀娟．对布朗氨合成塔操作条件优化分析 【Ｊ］．广东化工，２０１０，３７（６）：２５４—２５５） 一一…一…一…一…一…一…一…一 …一…一…一…。………’…一…一…一………一。一…一…一…一…一…一…一…一…一…； ～ ； 《广东化工》征稿启事 ｉ 广东化工 创刊于１９７４年， 广东化工 是广东省内唯一的省级化工综合性科技期刊，月刊，每月２５日出版，全； 国发行。刊号为：ＣＮ４４—１２３８／ＴＱ，ＩＳＳＮ １００７－１８６５。欢迎投稿Ｉｌ 投稿方式：方式１、请登陆：ｗＷＷ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ 广东化工 杂志网（在线投稿）。方式２、若网上在线投稿不便，也 可发电子邮件至编辑部。邮箱：ｇｄｃｉｃ２００＠１６３．ｃｏｍ；邮件主题：作者：ｇ／单位／文章题目。 …．…．…．…．…．．．…．…．…．…．…．．．…．．．…．…．．．…．．．…．…。……………．……．．…．………… ．…一………．……………．．．……………一 ；
