基于PHAST的化工园区液氨泄漏后果模拟研究

向 桢

（云南煤矿安全技术中心，云南 昆明 650205）

氨属于一类化工原料。通常情况下，会把气态氨通过加压亦或冷却的方式转变成液态，其目的是为了更好运输与存储。氨通常被用作 “冷冻剂”。液态的氨具有腐蚀功能，其毒性强、易挥发、易燃易爆。用来存储液态氨的容器压力非常高，若发生泄漏，其扩散的速度会非常快，其具有极速气化特点。该特点会使其扩散的速度与范围变快，容易被内部相关工作者吸入，对其造成伤害。对于存有液氨的工业园区应当怎样分析事故的后果，对于其预防事故的发生有极大的帮助。目前，国内外均有较多分析方法以及相关分析软件，比如：美国相关公司的 “火灾、爆炸危害指数评价法”，日本所发布的 “化工安全评估六阶段法”等。我国在对相关安全系统理论进行引进之后，于吸收、转化过程中最终得到相应的安全检查表、故障类型、影响识别以及事故树分析等。PHAST属于一类功能较多的风险评估计算软件，能够对泄漏事故所造成的影响程度及范围进行计算分析，最终获得相应图表，并在对人员及相关资产的了解下计算员工死亡率以及资产的亏损情况。评估的结果能够通过数值亦或图片呈现出来，所呈现的结果便是事故规模及个体、集体风险值，根据所得数值，还能进一步分析出会发生事件，并对事件进行分层，这样有助于制定预防风险的办法。鉴于此，文章采用PHAST软件来模拟并定量评价化工园区内液氨泄漏的后果，对液氨泄漏后的安全范围进行确定，让现场的所有工作者均能够实现自救，并将事故进一步控制住，确保工作者的人生安全，降低企业财产的损失。

1 PHAST的简介

DNV在多年安全管理以及技术评估中不断累积，最终研发出定量风险分析的相关软件，即SATETITM系列的软件。该系列软件主要运用于石化行业。PHASTRISK软件属于定量风险分析类软件，其是当前一类产品中比较完整的软件。PHASTRISK也包含了PHAST，其主要运用于陆地油气化工领域，对量化风险进行评估。其可通过大量运算来对风险类别进行排序，降低较少的人力及物力资源所面临的高风险［1］。该软已被广泛应用，主要表现为：厂区的选址、设计以及平面布置；对应急救援制定计划；确保其和法律法规具有一致性；具备较高的安全意识；对量化风险实行评估。PHAST软件包含了四个不同部分，即：泄漏、扩散、风险及燃烧、中毒的后果。将事故发生的泄漏管道、方式、时间以及环境相关因素等进行输入，便能够得出液氨的泄漏及爆炸情况，最终得出受影响的范围以及危险程度，这样便于化工园区相关人员对事故现场进行控制并及时处理，降低人力、财力的损失［2］。

2 模拟参数的设计以及相关依据

1）以某化工园区为例，其相关参数的设计如下：

介质：氨。输送的管道直径：1m。泄漏方式：水平泄漏。泄漏时长：1h。风速：2.7m／s。质量：158.3t。储存的温度：2.2℃。储存的压力：0.23MPa。

2）氨浓度以及热辐射判断依据，如表1（火灾热辐射影响效应）所示。

表1 火灾热辐射影响效应

3 模拟的结果以及相应数据分析

3.1 对气体扩散之后的中毒情况进行分析

在气体发生泄漏之后，在顺风距离为0～280m的范围之内，人体发生中毒的概率达到5.7～10，最高的中毒概率范围是20～40m。若处于泄漏点的顺风距离处14～214m，此时的中毒剂量以及死亡概率均会到达最大值，若在该范围内，人员的死亡率高达100%［3］。当最高值过后，中毒概率便会随距离的加大而降低，直至500m之后，中毒的概率便会回到安全范围之内，因此，发生泄漏后，相关人员应当立即逃离到500m的范围之外，确保自己的生命安全。如果泄漏发生扩散，现场工作者应当从顺风向两边逃跑，尽量避开中毒以及死亡概率较大的区域，实现自救［4］。

3.2 对喷射火所涉及的范围进行分析

以某化工园区为例，其发生液氨泄漏之后，喷射火所产生的热辐射值紧随顺风向的变化而变化。此时气象条件属于常温，根据热辐射值变化可，其会因为距离的增加相关数值快速加大，达到最大值之后，会在一段时间内保持稳定状态，之后，热辐射相关数值与距离形成反比例关系，即：距离增大，数值减小［5］。整个泄漏的过程内，于0～15m范围内，热辐射值处于快速增加的状态，于15～235m范围内，处于稳定状态，当距离达到最大值时，辐射值高达4km／m2，此时，辐射半径达到270m，当辐射值达到12.5km／m2时，半径达到320m。发生火灾的地方，320m范围之内不可放置木材等相关设备，并且，人不能在该范围内超过10s，若发生火灾处半径在270m之内，对于设备并无任何影响，但是，人依然不能在该环境下超过20s［6］。

3.3 对早期爆炸影响进行分析

若处于爆炸点的1300m距离之外，则属于安全范围，若在1300m范围之内，便属于危险范围。早期爆炸的影响范围具体分析：若超压为2.068kPa，爆炸距离为1300m，对人体的损害程度属于安全，对建筑基本不会有破坏；若超压在2.068～13.79kPa范围内，且爆炸半径于1300～330m范围内，会对人体造成轻伤，并损坏部分建筑物；若超压为13.79kPa，爆炸点半径为330m，同样会是现场人员受轻伤，同时损坏部分建筑；若超压在13.79～20.68kPa范围内，爆炸半径于330～280m范围内，对现场工作者会造成轻伤，但是对建筑物会有非常明显的损坏；若超压为20.68kPa，爆炸点半径为280m，现场施工人员同样是轻伤，而建筑物会有极其明显的损坏。由此可得，应当对施工现场的相关建筑物进行保护，并制定相应的应急措施对现场进行急救，确保人员的安全，让其不受威胁［7］。

4 结语

综上所述，第一，若液氨发生泄漏并扩散，相关工作者应当立即朝顺风向两边紧急散开，远离中毒及死亡概率比较高的区域，做好自救。第二，若泄漏达到响应程度便会发生火灾，其辐射区域通常以着火点作为中心，以圆形方式对外扩散，此次结果的模拟，最大的半径为320m，若超出该范围，便属于安全范围。第三，泄漏后发生爆炸，在爆炸点1300m之外便是安全范围，1300～330m范围内是易燃易爆范围，应当将该范围内的所有易燃易爆物品通通排除，以此确保相关工作者生命安全以及现场财产安全。第四，使用PHAST软件来进行液氨泄漏后果模拟，应当重视对相关参数的设计。实际使用时，应当与实际情况和相关经验相结合，对数据及结果反复比较，确保模拟实验的结果真实有效，且和实际情况相一致。PHAST软件对于液氨泄漏后果的模拟效果极佳，可形象、准确地将事故影响程度和范围模拟出，为液氨泄漏现场救援以及灾害的预防提供理论支撑。