甲苯储罐区池火灾事故后果模拟分析_甲苯储罐设计

来源:医学教育网 发布时间:2020-03-30 点击:

  近年来,国内外危险化学品储罐的火灾爆炸事故频发,不同程度地造成人员伤亡或财产损失。危险化学品储罐潜在的事故隐患已对人身和财产安全构成极大威胁,因此预防此类场所火灾爆炸事故的发生越来越受到企业的重视。通过对危险化学品储罐区可能发生的火灾、爆炸事故进行模拟分析,能够预测危险物质火灾爆炸事故造成后果的影响区域,有利于帮助企业划定事故状态下的防护距离和隔离区域,为企业安全管理部门加强安全管理、建立重大危险源监控、制定事故救援预案和事故应急处理措施提供科学依据,同时对减少人员伤亡及财产损失也具有重要意义。
  甲苯是生产甲苯衍生物、炸药、染料中间体、药物等的重要化工原料,在化工、医药等企业中大量使用。它是一种无色,带特殊芳香味的易挥发液体,其分子量为92.14,沸点110.6℃,闪点4℃,自燃点353℃,燃烧热3905KJ/mol,爆炸极限范围为1.2%~7.0%,30℃时饱和蒸气压4.89kPa,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热能会引起燃烧爆炸。通常采用储罐的方式储存。如果储罐设计失误、在生产或储存中因设备损坏、安全设施失效或操作过程的人为失误等造成甲苯泄漏,则很有可能导致火灾爆炸事故的发生。甲苯储罐一旦发生事故,后果较为严重,因此对事故的影响范围和伤害程度进行定量评价,针对定量评价结果制定有针对性、可操作性的安全对策措施,能够最大限度地减少事故危害。
  
  一、甲苯储罐火灾爆炸危险特性分析
  
  根据甲苯的燃爆特性、理化性质、储存条件以及储罐区所处周边环境影响等因素进行分析,甲苯储罐区存在以下火灾、爆炸危险特性:
  (1)易燃性
  甲苯的闪点为4℃,属第3.2类中闪点易燃液体,其火灾危险性类别属于甲类。因此,如果甲苯罐区遇到明火、电气火花、摩擦和撞击产生的机械火花、汽车排气管火星、静电火花、雷击等都可能引燃甲苯,导致火灾爆炸事故的发生。
  (2)易挥发性
  甲苯储罐若发生溢流、泄漏,暴露在空气中的甲苯会很快地挥发为气体。如果储罐布置在窝风地段,或者周围空间的空气不流通,甲苯蒸气与空气混合达到甲苯的爆炸极限范围时,遇火源就会发生爆炸事故。
  (3)流动扩散性
  甲苯有较强的流动性,其蒸气比空气重,在甲苯装卸、储存过程中,如发生溢流、泄漏或储罐破裂等现象,物料就会很快沿着地面向四周扩散,并易积聚在地势低洼地带或人工边界形成液池,液体表面由于池表面风的对流而缓慢蒸发,若遇火源会引着回燃并导致火灾爆炸事故的发生。
  (4)易产生静电
  由于甲苯具有较强的流动性,如果流速过快,电阻率升高,极易产生静电积聚,火灾、爆炸危险性较大。
  (5)热膨胀性
  甲苯具有受热膨胀性,若储罐内甲苯充装量超过安全高度,随着环境温度升高,液体体积膨胀,密度变小的同时会使蒸气压升高,当超过容器的承受能力时,储罐就会破裂,导致甲苯溢出,遇火源会引起火灾事故。
  
  二、甲苯储罐池火灾事故后果模拟
  
  某公司在TDI生产过程中需要甲苯作为原料,该公司在厂区内设置有2个容积均为1000m3的甲苯储罐。若甲苯从设备及管路中泄漏到地面后,将向四周流淌、扩展,形成一定厚度的液池,若受到防火堤、隔堤的阻挡,液体将在限定区域内得以积聚,形成一定范围的液池。这时,若遇到火源,液池可能被点燃,发生地面液池火灾,下面将对其影响范围进行预测。
  (1)甲苯的燃烧速度
  
  
  (5)目标入射热辐射强度
  液池火灾的主要危害来自火焰的强烈热辐射,而且燃烧的持续时间比较长,属于稳定火灾,因而采用稳态火灾作用下热辐射强度准则来确定它对周围人员和设备设施的烧伤或破坏距离。当火灾产生的热辐射强度足够大时,可使周围的物体燃烧或变形,强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤亡等。火灾损失估算建立在辐射强度与损失等级的相应关系基础上。表1为不同入射热辐射强度造成伤害或损失的情况。
  (6)液池火灾事故模拟结果分析
  以上对甲苯储罐泄漏发生池火灾事故进行了模拟计算,通过计算可知,如果甲苯储罐内的甲苯全部发生泄漏引发池火灾,在以隔堤的几何中心为圆心,143.2m远处基本没有影响,对外径90.5m、内径51.2m范围内的人员伤害不大,对51.2m范围以内的人员将有烧伤甚至死亡的危险,周围的可燃物有可能被引燃造成火灾事故,操作设备将受到不同程度损坏。
  甲苯储罐区池火灾还会影响到罐组或罐区内的其它储罐,如果火灾不能得到及时控制,可能会引起其它储罐发生二次事故,使事故的影响范围进一步扩大。
  
  三、预防甲苯储罐火灾爆炸事故的安全措施
  
  通过对甲苯储罐火灾爆炸危险特性分析和池火灾事故后果模拟分析,建议采取以下安全对策措施预防甲苯储罐火灾爆炸事故的发生。
  (1)合理布置储罐位置,甲苯储罐应尽量布置在地势平坦、自然通风良好的地段,不得布置在窝风低洼地段,避免出现死角、窝风,以控制甲苯蒸气与空气混合物的浓度。另外,必须在储罐区内设置可燃气体报警器,及时监控。
  (2)合理设置人工边界(如防火堤、岸墙等),防止形成火灾液池的半径过大,尽量降低对人员伤害和设备的损害。
  (3)在甲苯储罐上设液位计、高液位报警器以及自动联锁切断进料设施,高液位报警器应与自动切断进料设施联锁,可以防止甲苯充装量超过安全高度而造成火灾爆炸事故。
  (4)由于甲苯具有流动扩散性,罐区与周围设施应保持足够的安全距离。
  (5)必须对甲苯储罐及输送管道设置防雷接地及防静电接地措施。
  (6)制定相应的安全管理措施,加强安全管理,杜绝火源。
  (7)作业人员在进行装卸作业时必须严格按照操作规程进行操作。

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