化工安全工程

UFL 7.5 15.0 32 13.0 48.0
二乙醚： 1.9
对于a组：
%V 正己烷： 0.5 甲烷： 乙烯： 丙酮： 二乙醚： 1.0 0.5
yi（为组分占可燃物质部分的摩尔分数） 0.5/2.0=0.25 1.0/2.0=0.50 0.5/2.0=0.25
由公式6-2和6-3，算得LFL和UFL分别为：
3
j
ln y j / y 0 ln P L / P H

ln( 0 . 01 / 0 . 21 ) ln 20 mmHg / 760 mmHg
j 0 . 837
所以只需要一次 （2）由公式7-12：
PL y y j OXY P y j0 yOXY H
j
20mmHg j ) (0.21 0.009) （0.01 0.009） ( 760mmHg
0.001 ) j 0.201 1.46 20 ln 760 ln(
需要两次真空惰化
所需要的全部水量：
200 ft 2 0.5 gal / min ft 2 100 gal / min
上述表格数据中概率一列的数据可由课本第二章31页中 表2-4 百分比与概率的转换查得，或者也可以使用课本中公式（2-4） 推导： （1）受影响的百分比-鱼藤酮剂量的自然对数的关系图如下
(%) 分 昆 受 影
0 1.2 1.8 2.4
90
比 虫 响
30
百
60
对 数 鱼 酮 藤 的 剂 量
(mg/L)
3
j
ln y j / y 0 ln P L / P H

ln( 0 . 01 / 0 . 02 ) ln 14 . 7 psia / 154 . 7 psia
0 . 29
所以一共需要1.29次，即2次N2加压过程
由公式7-7
Vn Nz 总 j PH PL
V RT
150 ft 3 10.73 psia ft 3 / Ib mole R 540 R
25
-
0.75 (T 25 ) Hc
（6-4） （6-5）
UFL
TEM
UFL
25

0 . 75 （ T - 25 ） Hc
从附录B可查得燃烧热 Hc 数据： 正己烷：4194.5 Kj/mol=1002 kcal/mol 甲烷: 乙烯: 890.3 Kj/mol=212.8 kcal/mol 411.2 Kj/mol=337.3 kcal/mol
解：液体通液体通过贮罐上的孔洞流出模型，参考例题4-2
原油密度 =0.9 62.4 lb m /ft 3 =56.16 lb m /ft 3 3.14 1002 贮罐的横截面积A t = = 7850ft 2 4 4 d 2 3.14 6in 2 0.196ft 2 贮罐上管道的横截面积A= = 4 4
解：由题意做计算可得下表
（mg/L) 10.2 7.7 5.1 3.8 2.6 0 昆虫数 量 50 49 46 48 50 49 受影响的数 量 44 42 24 16 6 0 鱼藤酮的剂 量的自然对 数 2.32 2.04 1.63 1.34 0.96 受影响昆虫百分 比（%） 88.00 85.71 52.17 33.33 12.00 概率(表2-4) 6.18 6.08 5.05 4.56 3.82 概率（拟合 公式） 6.36 5.85 5.09 4.55 3.85 误差 （%） 2.91 -3.86 0.82 -0.15 1.01 -
1 2.6% LFL 0.25 0.5 0.25 yi LFL 1.2 5.3 3.1 i
1
UFL
1 yi UFL i

1 13.4% 0.25 0.5 0.25 7.5 15 32
b,c,d组计算 方法相同
根据公式6-4和6-5：
LFL TEM LFL
d2
贮罐与大气相通，表压 取 以使所计算的流量最大， 则所有原油泄漏完的时间（式4-20）
g=32.17ft/s2
所以有足够的时间进行补救措施。
有两种方法可以估算原油的最大泄漏量： 式4-18
1.当t=30min，
则泄漏的原油的体积为 2.原油刚泄露时的初始流率最大，即当t=0时，有最大流率
式4-19
有甲苯饱和蒸气压计算公式
（P66给出）
得85℉=302.59K=544.670R下，甲苯的饱和蒸气压Psat=35.65mmHg=0.047atm 液池面积
蒸发速率式3-12
甲苯相对密度为0.866（由习题3-16给出），42gal=0.159m3， （1）桶内甲苯蒸发完的时间为:
866kg/m3*0.159m3
347.46 * 10 -6 kg/m 3
解上述方程得x=602.53 m
甲醇闪点：12.2 0C=285.6 K 从蒸汽压表（附录E）可知，甲醇闪点的压强为 lnP 18.5875
3626.55 T甲醇 34.29
P 甲醇 62mmHg
根据Raoult定律
P 甲醇 xP 混合
假如以初始速率泄漏，则最大泄漏量
V Qm t / 12006.09ft 3
解： 1.贮罐破损等造成释放 2.贮罐阀门失效导致泄漏 3.阀门调节不当导致泄漏 4.调节器失效导致泄漏 5.软管老化导致泄漏等。
解： 1.污染甲苯、干净甲苯和污染水的溢出 2.供给管线的泄漏 3.干净甲苯或污染水管线的泄漏 4.离心提取器的泄漏 5.泵的泄漏 6.阀门的泄漏
喷头数量： 100 gal / min
50 gal / min
2
功率=
Ib in 2 min ft 3 ft Ib 75 2 144 2 100 gal / min 2406 in ft 60 s 7.48 gal s 2406 / 550 4.37 hp
0 0
2 （ 154.7 14.7）psia 7.24 Ib mole 202.8 Ib
（1）由公式7-6：
3 j n y j y0 L y0 nH PL V RT PH V RT j 3 PL j y0 PH
根据情况13：由公式5-50 可得取样站的浓度为<C>(1488.82, 182.80,0)=1.78×10-4g/m3
解：由题意可知，Qm=100 lb/s=45.359 kg/s v风=6 mile/h=9.656 km/h=2.68 m/s 采用Pasquill-Gifford扩散模型，假设环境为农村环境，以泄漏点为原点、风 向为X轴建立坐标系，假设氨气连续泄漏
（2）以k作为参考常数，由式3-14有
k的值在0.5～1.0之间，根据k的值，桶附近甲苯的浓度在(630～3150)×10-6 之间变化，具体数值去采样分析.
解：模型可以简化为补充入氮气的同时，贮罐内的空气被排出于贮罐外
1000ft3
（1）VO2 % = 19.5%，代入公式，可解得VN2进=71.432 ft3
解：查课本表2-8（各种化学物质的TLVs和PEL值）
可知：四氯化碳的TLV-TWA为 10×10-6，1,1-二氯乙烷的TLV-TWA为 100×10-6由混合物的计算公式有
10
空中混合物的整体浓度为（4+25）×10-6=29×10-6 < 44.62×10-6 所以没有超过。
解：甲苯的相对分子质量为92，以水作为参考物质，由式（3-18）估算 传质系数可得
（2）VO2 =16%，代入公式，可解得VN2进=238.1 ft3
液体通过孔洞流出模型，参考例题4-1
对于圆滑的孔洞，取C0=0.61，代入式4-7
43ft 50psig 100ft 40psig
解：液体通过孔洞流出模型，解法同上题，参考例题4-1假设压降随管道均 匀下降，则孔洞处的表压为
则有
制定紧急计划，必须考虑到最坏的情形，由图5-10～12可知大气稳定度等 级为A时，扩散系数最大，此时最有利于氨气扩散，根据情况12和表5-2有： 扩散系数δy=0.22x(1+0.0001x)-1/2，δz=0.20x <C>(x, y,z)=500×10-6
由上述公式，假设大气压为1atm，温度为25℃，由式2-7得
（2）使用公式7-6和7-7分别计算惰化次数和所需氮气量 第一次N2加压后氧气的浓度 y0 0.21( P0 14.7 psia ) 0.21 0.02 PH (140 14.7) psia
代入公式7-6
3 j n y j y0 L y0 nH PL V RT PH V RT j 3 PL j y0 PH
单位10-6转化为mg/m3
C X C
ppm
mg
/ m
3
求下风向人员撤离（下风向烟羽中心的浓度），所以令y=z=0，由式5-48
Qm
Baidu Nhomakorabea
C (x, y,z)
x y u
45.359kg/s * 0.22 x(1 0.0001x) -1/2 * 0.20 x * 2.68m/s
解：由表5-1可知大气等级为B，
Y Y’
2030 300 X 70
183m
风向X‘
15μm的颗粒可假设使用中性浮力扩散模型，而气体自烟窗连续排放为为典 型的烟羽模型，故本题采用Pasquill-Gifford扩散模型，以水泥厂的烟囱为原 点风向为Ｘ轴建立坐标系后取样站的坐标为： x=1500cos7°=1489m y=500sin7°=183m z=0 稳定点源Qm=750 lb/h=340.194 kg/h=94.498 g/s 水泥厂一般会建在远离城市的地方，所以假设该环境为农村环境 大气稳定度等级为B，由表5-2有，扩散系数 δy=0.16x(1+0.0001x)-1/2=222.24m δz=0.12x=178.66m
代入式6-4和式6-5得到 LFL50=2.56%，UFL50=13.44% LFL75=2.51%，UFL75=13.48% LFL100=2.47%，UFL100=13.5%
作图
150 ft3 空气
温度T=800F=5400R
（1）由式7-15
Q V t v ln
C1 C 0 21 0 150 ln 457 ft 3 C2 C0 1 0
P混合
sat
sat
62 P 124mmHg 甲醇 / x 0.5
lnP sat 18.5875 3626.55 T混合 34.29
所以混合溶液的闪点，
3626.4 T混合 34.3 13.74
T 298 K 25.2 o C
LFL 正己烷： 1.2 甲烷： 乙烯： 丙酮： 5.3 3.1 3.0
课后习题解答
张建军
解：
（1）同时暴露在这三个单元中，风险将是叠加的，则 FAR（总）=FAR(1)+ FAR(2)+ FAR(3) =0.5+0.3+1.0 =1.8 （2）由FAR定义知FAR与暴露时间有关，则有 FAR（总）= FAR(1)*t1+ FAR(2)*t2+ FAR(3)*t3 =0.5*20%+0.3*40%+1.0*40% =0.62
（2）受概率-鱼藤酮剂量的自然对数的关系图如下
得拟合曲线方程Y=1.84*X+2.09，Y-概率，X-鱼藤酮剂量的自然对数，代入 数据可得上表中概率(拟合公式计算)列的数据和误差(图2-9或式2-6)列的数 据。
解：由2-2结果可知Y=1.84*X+2.09，Y-概率，X-鱼藤酮剂 量的自然对数，可知概率常数为k1=1.84，k2=2.09 当死亡人数为50% 时，由表2-4得到概率Y=5.0，代入公式 可解得鱼藤酮剂量为 4.86mg/L 所以 LC50=4.86mg/L
解：查课本表1-4可知，FAR(开车)=57 死亡/108小时，FAR(飞 机)=240 死亡/108小时 开车旅行暴露时间=2800/50=56h 飞机旅行暴露时间=4.5h 则 FAR’(开车)=56/108*57=3.19×10-5 FAR’(飞机)=4.5/108*240=1.08×10-5 可知FAR’(开车)> FAR’(飞机) 所以坐飞机旅行比较安全。