氯气泄漏重大事故后果模拟分析经典

X10-7〜6.9X 10-8/年左右，一般发生的泄漏事故多为进出料管道连接处的泄漏。据我国不完全统计，设备容器一般破裂泄漏的事故概率在1X10-5/年。此外，据储罐事故分析报道，储存系统发生火灾爆炸等重大事故概率小于1X 10-6,随着近年来防灾技术水平的提高，呈下降趋

势。

第七章氯气泄漏重大事故后果模拟分析

7.1 危险区域的确定

概述:

泄漏类型分为连续泄漏（小量泄漏）和瞬间泄漏（大量泄漏），前者是指容器或管道破裂、阀门损坏、单个包装的单处泄漏，特点是连续释放但流速不变，使连续少量泄漏形成有毒气体呈扇形向下风扩散；后者是指化学容器爆炸解体瞬间、大包装容器的泄漏、许多小包装的多处泄漏，使大量泄漏物形成一定高度的毒气云团呈扇形向下风扩散。

氯泄漏后虽不燃烧，但是会造成大面积的毒害区域，会在较大范围内对环境造成破坏，

致人中毒，甚至死亡。根据不同的事故类型、氯气泄漏扩散模型，危害区域会有所不同。氯设备泄漏、爆炸事故概率低，一旦发生可造成严重的后果。

以下液氯钢瓶中的液氯泄漏作为事故模型进行危险区域分析。

毒害区域的计算方法:

（1）设液氯重量为W（kg）,破裂前液氯温度为t「C），液氯比热为C（kj/kg「C），当钢瓶破裂时瓶内压力降至大气压，处于过热状态的液氯迅速降至标准沸点t o（C），此时全部液氯放出的热量为:

Q=WC(t-t 0)

设这些热量全部用于液氯蒸发，如汽化热为q(kj/kg)，则其蒸发量W为: W=Q/q=WC(t-t 0)/q

氯的相对分子质量为M r,则在沸点下蒸发的液氯体积V g(m3 )为：

V g =22.4W/M r273+t0/273

V g =22.4WC(t-t0)/ M r q273+t0 /273

氯的有关理化数据和有毒气体的危险浓度如下:

相对分子质量:71

沸点：-34 C

液体平均此热：0.98kj/kg「C

汽化热： 2.89X 10F kj/kg

吸入5- 10mim致死浓度:0.09%

吸入0.5- 1h 致死浓度：0.0035-0.005%

吸入0.5- 1h致重病浓度：0.0014-0.0021%

已知氯的危险浓度，则可求出其危险浓度下的有毒空气体积:

氯在空气中的浓度达到0.09%时，人吸入5〜10min即致死。贝U V g(m3)的液氯可以产生令人致死的有毒空气体积为:

V i = V g X 100/0.09 = 1111V g(m3)

氯在空气中的浓度达到0.00425(0.003〜0.005)%时，人吸入0.5〜1h,则V g(m3)的液氯可以产生令人致死的有毒空气体积为:

V2=V g X 100/0.00425=23529V g(m3)

氯在空气中的浓度达到0.00175(0.001〜0.0021)%寸，人吸入0.5〜1 h,则V g(m3)的液氯可以产生令人致重病的有毒空气体积为:

V3=V g X 100/0.00175=57l43V g(m3)

假设这些有毒空气以半球形向地面扩散，则可求出该有毒气体的扩散气体半径为:R= [(V g

/C)/(1/2 X 4/3 n1/3

式中: R —有毒气体半径m

V g—液氯的蒸汽体积m3

C —有毒介质在空气中危险浓度值%

7.2 液氯泄漏事故毒害区域模拟计算

以一只液氯钢瓶(1000kg发生严重泄漏事故后果计量

如液氯泄漏量W =1000kg,环境温度（瓶内）t=250C，计算有毒气体扩散半径

液氯蒸发热Q:

Q = WC (t-t 0)

=1000X 0.98X[ 25-(-34)]

= 56640(kj)

蒸发量W:

W = Q/q

= 56640/2.89X102

= 196(kg)

液氯沸点下蒸发气体体积V g:

V g = 22.4W/M r X (273+t0)/273

= 22.4X196/71X[273+(-34)]/ 273

3

= 54.14(m3)

氯气在致死的浓度C l的体积V i和有毒气体的扩散半径R i：

V1 = V g X 100/C1

=54.14X 100/0.09 = 60155(m3)

R1 = (V1/2.0944)1/3

= 30.62(m)

氯气在致死的浓度c2 时的体积V2 和有毒气体的扩散半径R2: V2 = V g X 100/C2

=54.14X 100/0.00425

= 1273882 (m3)

R2 = (V2/2.0944)1/3

= 84.73(m)

氯气在致重病的浓度C3时的体积V3和有毒气体的扩散半径R3 V3 = V g X100/C3

= 54.14X 100/0.00175

= 3093714(m3)

R3 = (V3/2.0944)1/3

=113.89(m)

氯气泄漏静风状态毒害区域:

图9-1氯钢瓶泄漏在静风状态下的毒害区域

注：① 吸入5〜10mim浓度0.09%的致死半径:R i= 30.62m

②吸入0.5-1 h浓度0.00425%的致死半径:R2 = 84.73m

③吸入0.5〜1 h浓度0.0017%的致重病半径：R3= 113.89m

7.3事故后果模拟分析及建议

以上是以氯钢瓶严重泄漏造成的事故后果的模拟，其危害是相当严重的。

由于该建设项目在用氯过程中，涉及用氯的设备设施有液氯钢瓶、液氯汽化器、氯管线、反应釜等，因此都可能存在氯的泄漏。风向决定毒气云团的扩散方向，风速决定毒气云团的下风向的扩散范围，气压和地形影响毒气对人的危害程度，如果空气流动性小、温度大，毒气在低洼处停留不易扩散，可造成人畜中毒，甚至死亡。

氯气泄漏后，在有风的条件下，氯气通常呈60 °左右的夹角向下风向扩散，在扩散的过程中由于空气的补充，浓度会逐渐降低，但相应下风向的防护距离增加。一般在小泄漏状态下（泄漏量w 200L）,首次隔离距离为30m,下风向撤离范围白天为0.3km,夜间为1.1km。在大量泄漏状态下（泄漏