Influence of wind speed and leakage rate on the damage space of carbonyl chloride leakage and diffusion
-
+ English摘要:目的 建立某化工厂TDI生产泄漏事故的计算流体动力学（CFD）模型，减少甲苯二异氰酸酯（TDI）生产过程中碳酰氯泄漏造成的危险。方法 研究环境风速和泄漏速率对碳酰氯阈浓度和致死浓度危害三维空间范围的影响，利用结果数据拟合了两种因素共同作用下阈浓度云团危害空间的快速估算式。结果 模拟结果显示风速增大，阈浓度和致死浓度云团危害范围均减小，且风速从1.5 m/s增大到4.5 m/s，阈浓度云团危害范围减半，阈浓度云团危害长度远大于宽度和高度；泄漏速率增大，阈浓度和致死浓度云团危害范围均呈线性增长；最不利条件下，泄漏速率分别为0.018 kg/s、0.031 kg/s、0.045 kg/s时，阈浓度云团危害长度刚好到达下风向1 000 m、1 500 m、2 000 m安全防护距离的位置；对于一般规模的泄漏事故，致死浓度云团不会危害到厂区以外。结论 研究结果可为碳酰氯泄漏事故应急救援提供理论和数据支持。
-
作者声明 本文无实际或潜在的利益冲突
-
![]()
图 7 Q = 0.124 kg/s时，致死浓度云团形态
注：碳酰氯泄漏后在下风向形成类似椭圆的为危害区域，所以x-y平面最大危害长度必定出现在泄漏口的正下风向，因而只需研究泄漏口正下风向的x-z截面危害形态，即可确定其致死浓度危害区域形态与长度。
表 1 不同浓度碳酰氯对无防护人员的危害程度
危害云团 云团中碳酰氯质量浓度/（mg/m3） 危害程度 阈浓度云团 5 阈浓度，长期（10 min以上）处于该浓度将有害健康 不可耐浓度云团 20 不可耐浓度，该浓度下作用1 min会产生典型中毒症状恶心、咳嗽和呕吐，人体已经能感觉到明显不适 致死浓度云团 500 致死浓度，该浓度下15 min内会使90%以上无防护人员死亡 
下载: 导出CSV
表 2 拟合关系式估算精度验证
[关系式计算值（CFD实验值）] 验证编号 风速/（m/s） 泄漏速率/（kg/s） 阈长度 阈宽度 阈高度 拟合度 1 1.5 0.030 1 478（1 480） 80（78） 36.2（36.5） ＞0.97 2 4.0 0.031 935（955） 44（45） 25.4（24.8） ＞0.97 3 7.0 0.043 896（862） 37（38） 23.5（23.3） ＞0.96
下载: 导出CSV
-
[1] 张素雅, 张健健. 光气检测用小分子荧光探针的研究进展[J]. 精细化工, 2020, 37(11): 2229-2237. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXHG202011009.htm [2] 顾建栋, 刘桂玲, 夏昕, 等. 光气生产装置事故后果分析及提高装置安全性的对策措施[J]. 中国安全科学学报, 2006, 16(12): 117-122. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZAQK200612021.htm [3] 李沁怡, 蔡旭晖, 王雪, 等. 太原煤化工区有毒气体泄漏环境风险分析[J]. 环境科学学报, 2012, 32(3): 537-544. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HJXX201203005.htm [4] 李文博. 某TDI生产项目光气泄漏事故气相环境风险防范与应急措施研究[J]. 福建轻纺, 2020(12): 45-49. doi: 10.3969/j.issn.1007-550X.2020.12.010 [5] 邓云峰, 李群, 盖文妹. 有毒气体泄漏场景模拟与区域疏散分析[J]. 中国安全生产科学技术, 2014, 10(6): 12-19. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-LDBK201406002.htm [6] LAKEHAL D. Computation of turbulent shear flows over rough-walled circular cylinders[J]. J Wind Eng Ind Aerod, 1999, 80(1): 47-68.
[7] 江攀, 杨俊佳, 张琼, 等. CFD瞬态模拟楼宇布局对城镇燃气管道泄漏的影响[J]. 油气储运, 2019, 38(12): 1383-1390. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YQCY201912011.htm [8] 秦雅琦, 李玉星, 韩辉, 等. 障碍物对大型LNG储罐泄漏蒸气扩散影响的模拟研究[J]. 石油与天然气化工, 2019, 48(2): 103-110. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-STQG201902022.htm [9] 郦胜, 张小会. FLUENT仿真计算在丝网印刷作业环己酮弥散分析中的应用[J]. 职业卫生与应急救援, 2019, 37(1): 5-10. doi: 10.16369/j.oher.issn.1007-1326.2019.01.002 [10] EDWARD N FULLER, PAUL D SCHETTLER, J CALVIN GIDDINGS. A new method for prediction of binary gas-phase diffusion coefficients[J]. Ind Eng Chem, 1966, 58(5): 18-27. doi: 10.1021/ie50677a007
[11] 国家环保总局环境工程评估中心. 建设项目环境风险评价技术导则: HJ 169-2018[S]. 北京: 中国环境出版社, 2018. [12] 陈金周, 陈海平, 王玄玉, 等. 化学武器效应及销毁[M]. 北京: 兵器工业出版社, 2003: 11-14. [13] 周云飞, 冯文奂, 王洪胜, 等. 煤矿自然环境下瓦斯气体预混燃烧污染物的扩散规律数值模拟研究[J]. 环境科学与管理, 2020, 45(4): 58-61. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BFHJ202004013.htm [14] 化学工业第二设计院. 光气及光气化产品生产安全规程: GB 19041-2003[S]. 北京: 中国标准出版社, 2003.
计量
- 文章访问数: 192
- HTML全文浏览量: 66
- PDF下载量: 38
