甲醇储罐环境风险事故类型及预测评价方法

甲醇储罐环境风险事故类型及预测评价方法甲醇储罐环境风险事故类型及预测评价方法 企业储罐区甲醇储罐可能发生的环境风险事故类型及预测 评价方法进行了探讨。 关键词甲醇；环境风险；事故类型；预测评价 作者简介杨 媚（1983），女，沈阳人，工程师，主 要从事环境影响评价、环境风险、清洁生产及循环经济方面的 研究工作。1 引言 甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料，在有机 合成、医药、农药、涂料、染料、汽车和国防等工业中均有广 泛应用，是制造甲醛、对苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸甲酯、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产 品的基础原料之一。同时，甲醇作为结构最为简单的饱和一元 醇，可由煤、天然气及其他生物质制取，其物理和化学性质与 汽油相近，可作为汽油的代用燃料[1]，故甲醇作为潜在的新 能源，其生产与应用也越来越受到国家重视。 但甲醇在生产、储运过程中产生环境风险问题也引起了社 会的广泛关注。20__年 7 月 1 日天津中维药业有限公司 4 号甲 醇储罐连续发生 3 次爆炸；20__年 6 月 6 日广东云浮市郁南 县大湾工业园精细化工基地 1 座甲醇储罐爆炸起火；20__年 8 第 1 页 共 8 页 月 19 日广东惠州市惠阳区淡水山子顶一个临时储存甲醇的仓 库起火并爆燃。可见，政府管理部门及企业均应重视甲醇的环 境风险评价工作，加强甲醇在生产、储运过程中的环境风险管 理，将风险事故防范于未然。 环境风险评价是预防环境污染事故并提供有效应急措施的 必要工作[2]。建设项目环境风险评价是对建设项目建设和运 行期间发生的可预测突发性事件或事故（一般不包括人为破坏 及自然灾害）引起有毒有害、易燃易爆等物质泄漏，或突发事 件产生的新的有毒有害物质，所造成的对人身安全与环境的影 响和损害，进行评估，提出防范、应急与减缓措施[3]。 其目的是分析和预测建设项目存在的潜在危险、有害因 素，建设项目建设和运行期间可能发生的突发性事件或事故 （一般不包括人为破坏及自然灾害），引起有毒有害和易燃易 爆等物质泄漏，所造成的人身安全与环境影响和损害程度，提 出合理可行的防范、应急与减缓措施，以使建设项目事故率、 损失和环境影响达到可接受水平[3]。 本文主要针对企业储罐区的甲醇储罐泄漏及由泄漏引发的 火灾爆炸事故的环境风险事故类型及预测评价方法进行分析探 讨。 2 甲醇的性质 甲醇的理化性质见表 1。 第 2 页 共 8 页 由表 1 可见，甲醇的危害性主要体现在毒性、易燃液体、 易挥发且挥发蒸汽与空气混合后达爆炸极限可形成爆炸性蒸气 云。 3 甲醇储罐环境风险事故类型及预测评价方法 3.1 甲醇泄漏中毒事故及预测评价方法 由于甲醇属于中等毒性物质，且具有挥发性。假设甲醇储 罐发生泄漏，外泄液体将在罐体围堰内形成液池，液池内的部 分液体发生热量蒸发和质量蒸发。 液体泄漏速率QLCdAρ2（P-P0）ρ2gh（1） QL液体泄漏速率，kg/s；Cd液体泄漏系数，取 0.62；A裂口面积，m2；ρ介质密度，kg/m3；P容器内 介质压力，Pa；P0环境压力，Pa；g重力加速度；h裂口 之上液位高度，m。 热量蒸发的蒸发速度 Q2 按下式计算 Q2λS（T0-Tb）Hπαt（2） Q2热量蒸发速度，kg/s；T0环境温度，k；Tb沸点 温度，k；S液池面积，m2；H液体气化热，J/kg；λ表 面热导系数，W/mk；α表面热扩散系数，m2/s；t蒸发 时间，s。 质量蒸发速度 Q3 按下式计算 第 3 页 共 8 页 Q3αpM/（RT0）u（2-n）/（2n）r（4n）/ （2n）（3） Q3质量蒸发速度，kg/s；a，n大气稳定度系数；p 液体表面蒸气压，Pa；M摩尔质量，kg/mol；R气体常数； J/molk；T0环境温度，k；u风速，m/s；r液池半径， m。 T 时间内甲醇的泄漏量为 QQLT（4） T 时间内甲醇的蒸发量为 Q1（Q2Q3）T（5） 采用建设项目境风险评价技术导则（HJ/T169-20__） 中的烟团模式分别对不同气象条件下甲醇泄漏 T 时间内的地面 浓度分布进行预测，计算公式为 C（X，Y，O）2Q2π3/2σXσYσZexp-（X-X0） 22σX2exp-（Y-Y0）22σY2exp-Z202σZ2（6） C（X，Y，O）下风向地面（x，y）坐标处的空气中污染 物浓度，（mg/m3）；X0、Y0、Z0烟团中心坐标；Q事故期 间烟团排放量；σx、σy、σz为 X、Y、Z 方向的扩散参数 （m）。 根据预测结果即可分别得到地面浓度大于半致死浓度、短 时间允许接触浓度和居住区大气中有害物质的最高容许浓度的 范围，由此判断影响范围内敏感点的分布情况及应采取的风险 防范措施。 第 4 页 共 8 页 3.2 甲醇泄漏形成液池遇明火引发池火灾事故及预测评价 方法 甲醇发生泄漏事故后，外泄液体将在罐体围堰内形成液 池，此时如遇明火，则可能引发池火灾。美国学者 R.Merrifield 和 T.A.Roberts 提出，可燃液体引起的池火 灾，其主要危害是热辐射[4]。热辐射对人体的伤害主要通过 不同热辐射通量对人体产生的不同伤害程度来表示[5]。池火 火灾模型主要通过池火燃烧速度、火焰高度、热辐射通量、辐 射强度 4 个参数来表述[6]，具体计算公式如下 rs（7） r液池半径，m；s液池面积，m2。 燃烧速度 mf（0.001Hc）Cp（Tb-T0）H）（8） Hc液体燃烧热，J/kg；Cp液体定压比热容， J/kgK；Tb液体沸点，K；T0环境温度，K；H液体汽化 热，J/kg。 池火焰高度 h84rmfρ0（2gr）1/20.61（9） h池火焰高度，m；mf液体的燃烧速度，kg/m2s； r液池半径，m；ρ0空气密度，kg/m3；g重力加速度， m/s2。 火焰表面热辐射通量 Qf（πr22πrh） mfηHC/ （72mf0.61）（10） 第 5 页 共 8 页 Qf热辐射通量，w；η热辐射系数；HC甲醇燃烧 热；J/kg。 目标入射热辐射强度（点源模型）IQtc4πx2（11） I热辐射强度，W/m2；Q总热辐射通量，W；tc热传 导系数； x目标点到液池中心距离，m。 将目标热辐射强度与损失等级相对照，估算池火灾危害程 度，不同的辐射强度造成伤害或损失的情况见表 2[7]。 3.3 甲醇泄露进围堰，挥发的甲醇蒸汽达到爆炸极限遇明 火发生蒸汽云爆炸 首先根据公式（1）～（5）计算甲醇储罐的泄漏蒸发量， 然后采用建设项目境风险评价技术导则（HJ/T169-20__） 中的烟团模式（见公式（6））分别对不同气象条件下甲醇泄 漏 T 时间内的地面浓度分布进行预测。根据预测结果判断地面 浓度处于甲醇爆炸极限内的范围。采用蒸汽云爆炸伤害模型预 测蒸汽云爆炸效应，采用的计算公式如下 爆炸发生时的 TNT 当量WTNT1.8αWfQf/QTNT（12） WTNT蒸气云的 TNT 当量，