LPG储罐泄漏后果模拟及预防措施研究

张燕良，魏传深，李 宁

(1.中国石油大学(华东)，山东 青岛 266580，2.中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南 洛阳 471001；3.中国化工正和集团股份有限公司，山东 东营 257342)

化工厂液化石油气(Liquefied Petroleum Gas，以下简称LPG)泄漏后会造成着火爆炸事故[1]，造成人员伤害、环境破坏和财产损失，并同步带来负面舆情影响。艾婵[2]采用事故树法寻找LPG储罐失效的原因分析，并对失效事故指标进行优化选取。李宁等[3]通过ALOHA研究了储罐泄漏后环境条件变化对后果严重程度的影响。本文分析了泄漏事故的原因和事故分类分析，通过ALOHA模拟石化LPG储罐泄漏后的不同事故场景，提出针LPG泄漏防范措施议，为做好石化企业LPG储罐泄漏应急管理奠定基础，对企业安全管理工作具有重要的意义。

1 LPG储罐系统介绍

表1 液化石油气的理化性质Table1 corresponding general situation of LPG in fixed conditions

LPG是油田开采和石油炼制过程中产生的副产品，是一种伴生气，其主要成分是C3和C4，另外还有少量的甲烷、乙烷、乙烯、水蒸气等化合物。某炼油厂的LPG储罐区有4个球罐、多个卧式圆筒形储罐，两个在用的球罐其单罐容积均为400m3,相关的操作规格有：充装率小于85%、温度控制在-10～50℃、压力为0.82MPa. LPG相应理化性质如表1。

2 LPG储罐泄漏事故原因

LPG储罐泄漏后，着火并引发爆炸的原因有以下几方面：

(1) 设计施工不合理，储罐实际承压能力低于设计压力，投入运行后容易发生罐体爆裂事故。

(2) 设备质量问题有：所选材料规格不达标、设计不合理、焊接技术差、相关部件密封性差等导致储罐整体质量不好。

(3) 缺少必要的关键性安全附件，如：安全阀、压力计、液面计、检测仪、温度计等。

(4) 储罐温度过高导致罐内介质过热气化，实际运行压力超过设计压力，若安全阀等装置失效，随时会发生爆炸。

(5) 因腐蚀导致器壁变薄，容器强度下降，容易出现裂缝，引起泄漏爆炸。(6) 罐体局部泄漏，内部钢材发生冷脆，引发物理爆炸。

LPG泄漏事故归类分析如表2。

表2 LPG泄漏事故归类分析Table2 Classification analysis of LPG leakage accidents

3 泄漏风险模拟

罐内介质为油品成分液态丙烯为例，研究不同场景的影响。通过ALOHA软件输入相关参数，具体设置见表3。球罐内储存液体占罐体容积的80%。

表3 ALOHA软件参数Table3 the technical parameter of ALOHA

图1为泄漏后的有毒重气扩散的事故场景，造成中毒伤害的三个等级的危险距离分别是：PAC-3为120m、PAC-2为268m、PAC-1为268m。图2为泄漏后发生喷射火事故场景模拟后果，可能在60秒内致命(10.0kW/m2)距离为11m，60s内二级烧伤(5.0kW/m2)等级的距离为15m，60s内伤害(2.0 kW/m2) 等级的距离为23m。

图3为泄漏后发生爆炸的场景模拟结果，可能在60秒内致命(10.0kW/m2)等级、60s内二级烧伤(5.0kW/m2)等级、60s内伤害(2.0kW/m2) 等级的距离分别为680m、960m、1.5km。数值模拟结果可为我们处理泄漏后的事故防范提供了技术支持。

图1 重气扩散模拟结果Fig.1 Simulation result of heavy Gas

图2 喷射火热辐射模拟结果Fig.2 Simulation result of thermal radiation from jet fire

图3 火球热辐射模拟结果Fig.3 Simulation result of thermal radiation from fireball

4 LPG储罐泄漏的预防措施

4.1 预防周边点火源

4.1.1 预防明火

储罐区域应强制性禁止明火，如吸烟携带火种等，应贴上醒目警告标志。切忌在气体容易聚集的低洼、坑道、下水道等处明火作业。因抢修需动火时，必须严格办理作业动火审批；在清洗、修理、调整部件时，如没切断相关联的设备，则禁止作业。

4.1.2 避免摩擦火花

罐区多设备同时作业，均需采用防爆工具为防止机器因摩擦产生的火花，应随时注意传送带等部件有良好的冷却。在对储罐区巡查时需穿不含铁钉的劳保鞋，严禁搬运铁器物品，机动车进入储罐区需佩戴防火帽。

4.1.3 预防静电火花

预防措施：限制管线内的介质流动的速度、保持管道内部光滑、添加抗静电剂、使用防静电涂料；着防静电的衣物，并在进入储罐区前消除静电。

4.1.4 预防电气火花

预防措施：相关设备需要避开易燃易爆区域，如电焊设备、电机设备、照明设备、充电设备、熔断器等；严格控制电气设备电压电流参数；采用防爆类型电气、照明设备。

4.1.5 预防其他点火源

其他点火源有地表高温、雷鸣电闪、日光辐射等。预防措施有：禁止易燃易爆危险物品与高温地表直接接触、禁止可燃物与高温管道表面接触。罐体防雷接地点间的距离保持在2～30m之间、接地装置接地电阻小于30安，参照GB50160、GB50074、SHT3007等标准执行。

4.2 加强人员安全管理

4.2.1 加强安全教育培训

做好员工在岗前三级安全教育(公司级、车间级、班组级)，深刻提高安全觉悟，学好工艺操作和个人防护知识，员工安全培训到位，为事故应急奠定理论基础。

4.2.2 加强检查与考核力度

加强风险分级管控和现场隐患排查治理。要强化巡检制度，提高隐患排查质量，将隐患扼杀于萌芽。严格安全绩效考核制度，落实安全责任制，强化"全员参与安全管理"的氛围，让员工个人业绩考核与安全意识挂钩，强化巩固自主安全管理意识。

4.2.3 提高应急演练效果

不断修订完善应急预案，并定期开展不同形式的演练，加大事故演练真实性、严肃性、实效性，提高对火灾扑救工作的组织能力，增强员工的消防意识和应急处置技能，为事故应急积累实战经验。

4 结论

通过对LPG泄漏后果模式研究，得出如下结论：

(1)采用ALOHA模拟了泄漏后果场景的影响，为泄漏后的事故防范提供技术支持。

(2)从点火源控制和加强人员安全管理方面提出防范措施，为石化企业LPG储罐安全管理奠定基础，对同行业安全管理具有借鉴意义。