低温压力容器发生物理爆炸的事故后果模拟分析

刘炜

（中国医药集团重庆医药设计院)

0 前言

在安全评价工作中，需要对低温常压液体储罐发生物理爆炸的事故后果进行模拟分析。但查阅有关安全评价方面的资料，没有合适的数学模型可供运用，因此只能以低温液体的蒸发潜热作为爆破能量来进行事故后果的模拟分析。本文通过计算，定量地给出了低温常压液体储罐发生爆炸时的致死、致伤以及建筑物受损的程度。

1 蒸发潜热的计算过程

某液氧储罐为常压容器，容积为300 m3，装料系数按0.92考虑，液氧储罐中液氧的实际质量为314.64 t。假设液氧储罐接触到外界热源，造成储罐中5%的低温液氧气化，即有15.73 t低温液氧温度迅速升高而全部蒸发为氧气，在受限的空间里体积迅速膨胀，且蒸发潜热全部转化为爆破能量。

根据Riedel法，正常沸点下的蒸发潜热ΔHvb=1.093RTc[Tbr(lnpc-1)/（0.93-Tbr）]，查得液氧的Tb=90 K，Tc=155 K，pc=5.08 MPa，R=8.326×10-3kJ/(mol·K)，则

式中E——爆破能量；

w——蒸发的液氧的质量。

2 冲击波的超压计算

将爆破能量E换算成TNT当量q：

爆炸的模拟比α：

在1000 kg TNT爆炸试验中的相当距离R0=R/α，其中R为实际距离。1000 kg TNT爆炸时的冲击波超压如表1所示。冲击波超压对人体和建筑物的伤害作用如表2所示。

表1 1000 kg TNT爆炸时的冲击波超压

表2 冲击波超压对人体和建筑物的伤害作用

3 伤害范围

当液氧储罐因接触到外界热源而造成储罐中5%的低温液氧气化时，有15.73 t低温液氧因温度迅速升高而全部蒸发为氧气，在受限的空间里体积迅速膨胀，放出大量的蒸发潜热。若这些蒸发潜热全部转化为爆破能量，则根据表1、表2和上述计算出的α推算，液氧蒸发爆破能量所产生的伤害作用为：在距离小于20.68 m时，造成大部分人员死亡；在距离为20.68～29.51 m时，人体内脏严重损伤或死亡，砖墙倒塌；在距离为29.51～38.59 m时，听力损伤或骨折，墙产生大裂缝；在距离为38.59～50.85 m时，人体轻微损伤，墙出现裂缝。

4 结论

在进行安全评价的事故后果模拟分析时，用低温液体的蒸发潜热作为爆破能量来计算低温常压液体储罐发生物理爆炸时冲击波超压的破坏范围，不失为一种可靠、简便的评价方法。

[1] 国家安全生产监督管理总局.安全评价 （上册） [M].第3版.北京：煤炭工业出版社，2005.

[2] 中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册（上册） [M].第4版.北京：化学工业出版社,2009.