《化工安全与环保》课程教学资源（课件讲稿）第7章 化学品泄漏与扩散模型

第7章化学品泄漏与扩散模型 第一节化工中常见的泄露源 第二节化学品泄露模型 1.液体泄漏 2.气体或蒸汽泄漏 3.液体闪蒸 4.液池蒸发或沸腾 第三节扩散方式及扩散模型 1.扩散方式及其影响因素 2.中性浮力扩散模型 3.重气扩散模型 4.释放动量和浮力的影响

第7章 化学品泄漏与扩散模型 第一节 化工中常见的泄露源 第二节 化学品泄露模型 1. 液体泄漏 2. 气体或蒸汽泄漏 3. 液体闪蒸 4. 液池蒸发或沸腾 第三节 扩散方式及扩散模型 1. 扩散方式及其影响因素 2. 中性浮力扩散模型 3. 重气扩散模型 4. 释放动量和浮力的影响

本章知识要点 1、化工企业中常见泄露源 2、不同情况下泄漏速率的计算 3、预测泄漏物质在大气环境中的迁移扩散过程 4、模型预测泄漏物质在大气中的浓度分布

本章知识要点 1、化工企业中常见泄露源 2、不同情况下泄漏速率的计算 3、预测泄漏物质在大气环境中的迁移扩散过程 4、模型预测泄漏物质在大气中的浓度分布

典型化工火灾和爆炸事故类型 1、池火灾 可燃物（液态或固态）的液池表面上发生的火灾，通常指常 温下液态物质的火灾。包括：储罐、储槽等容器内火灾；泄世漏液 体汇集成液池后的火灾；气相液滴、雾、气体冷凝形成的液池火 灾等。 2、蒸汽云爆炸 可燃气体、蒸汽或液雾与空气混合而形成河燃蒸汽云遇点火 源发生的爆炸。 3、沸腾液体扩展蒸汽爆炸 温度高于常压沸点的加压液体突然释放并立即汽化而产生的 爆炸。多属于物理爆炸。若因外部火源加热导致超压液体突然释 放，通常可燃蒸汽会被外部火源点燃，爆炸同时常伴随大火球， 因此该爆炸类型往往与火灾、爆炸等灾害序贯发生

典型化工火灾和爆炸事故类型 1、池火灾 可燃物（液态或固态）的液池表面上发生的火灾，通常指常 温下液态物质的火灾。包括：储罐、储槽等容器内火灾；泄漏液 体汇集成液池后的火灾；气相液滴、雾、气体冷凝形成的液池火 灾等。 2、蒸汽云爆炸 可燃气体、蒸汽或液雾与空气混合而形成可燃蒸汽云遇点火 源发生的爆炸。 3、沸腾液体扩展蒸汽爆炸 温度高于常压沸点的加压液体突然释放并立即汽化而产生的 爆炸。多属于物理爆炸。若因外部火源加热导致超压液体突然释 放，通常可燃蒸汽会被外部火源点燃，爆炸同时常伴随大火球， 因此该爆炸类型往往与火灾、爆炸等灾害序贯发生

7.1化工中常见的泄露源 泄漏源：化工厂、化工过程有多种原因（事故、装 泄、开停车等)会导致有毒、易燃、易爆物质的释 放。 化工危机事件顺序：储罐或管道破裂→扩散传播 →火灾、爆炸、毒物释放→应急管理、人员疏散、 事后恢复等

7.1 化工中常见的泄露源  泄漏源：化工厂、化工过程有多种原因（事故、装 泄、开停车等）会导致有毒、易燃、易爆物质的释 放。  化工危机事件顺序：储罐或管道破裂 扩散传播 火灾、爆炸、毒物释放 应急管理、人员疏散、 事后恢复等

第7章化学品泄漏与扩散模型 事故致因： (1)由危化物质直接引起。如：Bhopali漏毒事故、 Sandoz化工厂国际性污染事故、吉化“11.13”特 大爆炸事故等。 (2)煤矿瓦斯爆炸。瓦斯主要成分是烷烃，在标准 状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为 液体。如遇明火即可燃烧，发生“瓦斯”爆炸；因 此瓦斯爆炸也可属于危险化学品事故范畴。在煤矿 开采中，除瓦斯爆炸、井喷事故外，还时常伴随一 些有毒有害和放射性物质的泄漏

 事故致因： （1）由危化物质直接引起。如：Bhopal漏毒事故、 Sandoz化工厂国际性污染事故、吉化“11.13”特 大爆炸事故等。 （2）煤矿瓦斯爆炸。瓦斯主要成分是烷烃，在标准 状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为 液体。如遇明火即可燃烧，发生“瓦斯”爆炸；因 此瓦斯爆炸也可属于危险化学品事故范畴。在煤矿 开采中，除瓦斯爆炸、井喷事故外，还时常伴随一 些有毒有害和放射性物质的泄漏。 第7章 化学品泄漏与扩散模型

第7章化学品泄漏与扩散模型 事故致因： (3)自然次生灾害。在地震、泥石流、滑坡、洪水、 海啸、台风等重大自然灾害过后，由于环境的改 变，往往伴随毒气泄漏与扩散（含放射性物质）。 (4)化学毒剂的恐怖袭击。居安思危是“安全发展” 必不可少的国防战略，我国必须时刻警防境内外 恐怖分子释放化学毒剂。如日本“东京地铁沙林 恐怖事件”就是一个惨痛的教训。 不同事故致因蕴含着共性的科学问题，危险 化学品事故按照时间序列可以分为事前、事中、 事后的不同阶段

 事故致因： （3）自然次生灾害。在地震、泥石流、滑坡、洪水、 海啸、台风等重大自然灾害过后，由于环境的改 变，往往伴随毒气泄漏与扩散（含放射性物质）。 （4）化学毒剂的恐怖袭击。居安思危是“安全发展” 必不可少的国防战略，我国必须时刻警防境内外 恐怖分子释放化学毒剂。如日本“东京地铁沙林 恐怖事件”就是一个惨痛的教训。 不同事故致因蕴含着共性的科学问题，危险 化学品事故按照时间序列可以分为事前、事中、 事后的不同阶段。 第7章 化学品泄漏与扩散模型

第7章化学品泄漏与扩散模型 释放事件的选择 ■管线、设备的破裂、断裂、失效 ■ 贮罐或管线上的小孔 反应失控 外部火焰对容器的作用 其他. ■释放总量（或释放 持续时间) 选择释放事件源模型，描述释放事件、结果包括： ■释放速率 ■物质状态 中性浮力 选择扩散模型 ◆ 重气 ■其他 Atmospheric Dispersion Models 结果可能包括： ■下风向浓度 ■影响区域 ■持续时间 可燃和/或有毒？ 可 燃 有 后果分析程序

后果分析程序 P70 页 教材 第 4 章 第 5 章 可燃和/或有毒？ 可 燃 有 毒 第六章  管线、设备的破裂、断裂、失效  贮罐或管线上的小孔  反应失控  外部火焰对容器的作用  其他. 释放事件的选择 选择释放事件源模型，描述释放事件、结果包括：  释放总量 （或释放 持续时间）  释放速率  物质状态 选择扩散模型 Atmospheric Dispersion Models  中性浮力  重气  其他 结果可能包括：  下风向浓度  影响区域  持续时间 关 联 第7章 化学品泄漏与扩散模型

可 燃 有 火灾爆炸模型 效果棋型 ■ TNT当量 ■反应—剂量 ■多能爆炸 ■ 概率模型 ■ 火球 ■其他 ■Baker-Strehlow 结果可能包括 结果可能包括 ■ 毒性反应 ■冲击波超压 受影响的人的数量 辐射热通量 财产破坏 救助、救援、消 烟气 除事故影响 缓解因素： ■逃离 应急响应 后果模型 ■ 避难场所 防液堤 ■ 其他 评估、总结、 立法的基础 后果分析程序（续）

后果分析程序(续) （图 4-1 续） 可 燃 有 毒 第 2 章 第 6 章 效果模型  反应—剂量  概率模型  其他 结果可能包括  毒性反应  受影响的人的数量  财产破坏 缓解因素：  逃离  应急响应  避难场所  防液堤  其他 后果模型 评估、总结、 立法的基础 救助、救援、消 除事故影响 火灾爆炸模型  TNT 当量  多能爆炸  火球  Baker-Strehlow 结果可能包括  冲击波超压  辐射热通量  烟气  财产破坏

7.1化工中常见的泄漏源 1、源模型：是后果模拟的重要一个部分。 依据描述物质释放时所表现出的物理化学过程的理论， 或（传递过程理论）经验方程。 源模型给出了流出速率、流出总量（总时间）和流出状态。 ●对存在多种源的过程、设备或工厂，需要多种源来描述释 放。 ●对不确定性问题，参数选择应针对释放速率和释放量最大 化，以确保设计是安全的

7.1 化工中常见的泄漏源 1、源模型：是后果模拟的重要一个部分。 依据描述物质释放时所表现出的物理化学过程的理论， 或（传递过程理论）经验方程。 源模型给出了流出速率、流出总量(总时间)和流出状态。  对存在多种源的过程、设备或工厂，需要多种源来描述释 放。  对不确定性问题，参数选择应针对释放速率和释放量最大 化，以确保设计是安全的

7.1化工中常见的泄漏源 2、释放机理 大孔或大面积（瞬时释放，instantaneous release) —短时 间内大量释放，如储罐的超压爆炸、槽车倾覆等。 小孔（连续源释放，continuous release）—连续释放，有 限孔释放。 安全阀 裂纹 裂纹 孔洞 阀门（主体+垫片） 泵 裂开或 接头 破裂的 孔洞 管道 图7-1各种类型有限孔释放

2、释放机理  大孔或大面积（瞬时释放，instantaneous release）——短时 间内大量释放，如储罐的超压爆炸、槽车倾覆等。  小孔（连续源释放，continuous release）——连续释放，有 限孔释放。 安全阀 裂纹 孔洞 孔洞 接头 泵 阀门（主体+垫片） 裂纹 裂开或 破裂的 管道 图7-1 各种类型有限孔释放 7.1 化工中常见的泄漏源