甲基丙烯酸储罐泄漏事故危险区域分析

王 闪 管佳林 俞祚福

(1.国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广东 广州 510555；2.广州安是一应急技术有限公司，广东 广州 511458)

0 引言

水泥助磨剂是一种改善水泥粉磨效果和性能的化学添加剂，可以显著提高水泥各龄期水泥强度、改善其流动性，且具有不损害水泥性能的特点。水泥助磨剂技术由“助磨剂母液合成技术、助磨剂复配技术和助磨剂应用技术”三项技术构成。甲基丙烯酸是生产水泥耐磨剂的重要原料，甲基丙烯酸具有健康危害与火灾危险特征[-2]。甲基丙烯酸存储使用过程的安全管控和应急防范是水泥耐磨剂生产企业的重要工作内容。

辨识企业重点风险部位和可能的事故类型，进而进行事故分析，模拟分析事故影响范围，确定因各类事故造成的危险区域，可以作为企业制定应急预案，特别是人员疏散方案的重要依据。确定危险区域范围目前主要有理论计算、模拟计算分析以及经验公式方法估算等确定。ALOHA软件收录了常见危险化学品的理化特性参数，可以模拟计算储罐、管道等场景的泄漏事故[3-7]。其具有使用方便等特点，目前已在不少领域应用。

结合某大型水泥助磨剂生产企业实际，参考甲基丙烯酸的理化特性，分析了甲基丙烯酸的火灾危险性和健康危险性，结合某企业甲基丙烯酸存储现状，设定了泄漏扩散场景，采用ALOHA分析了不同外界风速条件下，对于甲基丙烯酸存储桶发生泄漏事故，分析外界不同风速条件下，风速从1m/s到8m/s条件下，由于甲基丙烯酸物质的毒性特性造成的危险区域，泄漏后健康危害和泄漏后火灾高温危害危险区域分布范围，为企业科学制定泄漏应急预案提供指导。

1 甲基丙烯酸危险特性分析

1.1 火灾危险性分析

甲基丙烯酸分子式为C4H6O2，无色结晶或透明液体，有刺激性气味。可溶于热水，同时可溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。易聚合成水溶性聚合物。可燃，遇高热、明火有燃烧危险，受热分解能产生有毒气体。

甲基丙烯酸蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热易引起燃烧爆炸事故，与强氧化剂发生激烈反应。若遇高热，可发生聚合反应，放出大量热量容易发生容器爆炸事故。能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限(体积分数)为2.1%～12.5%。

表1 甲基丙烯酸理化参数

1.2 健康危险性分析

甲基丙烯酸对鼻、喉有刺激性作用，长时间高浓度接触可能引起肺部病变。对皮肤和黏膜有较强的刺激性和腐蚀性，可致灼伤。眼接触可致失明，造成永久性损害。空气中最大容许浓度400mg/m3。

急性暴露指导浓度(AEGLs)指标分为3个等级：AEGL-1表示超过该值包括敏感人群在内的大多数人员暴露在这一毒气环境中会出现不适或某些无症状的丧失知觉的现象，这些现象是暂时的，暴露停止就可以恢复。AEGL-2表示超过该值包括敏感人群在内的大多数人员暴露于这一毒气环境中会出现不可逆的或其他严重的、长期的对健康有害的影响。AEGL-3表示超过该值包括敏感人群在内的大多数人员暴露在这种环境会出现危及生命的影响或者死亡。甲基丙烯酸的AEGL-3浓度值为220ppm，AEGL-2浓度值为61ppm，AEGL-1浓度值为6.7ppm。

2 甲基丙烯酸存储状态与泄漏场景分析

根据事故统计数据，泄漏事故多发生在储罐的底部，本场景泄漏点在高度约罐体总高的5%处，因储罐外有围堰，可以防止泄漏后甲基丙烯酸无限制流淌，泄漏后液体流淌半径设定为5m。罐体直径4.4m，高6.6m，最大容积100m3。从泄漏后未引发火灾和泄漏后发生火灾两种情况设置分析场景。

表2 甲基丙烯酸泄漏事故场景

图1 储罐泄漏源强度情况

3 甲基丙烯酸储罐泄漏危险区域分析

3.1 泄漏后毒性危险区域分布情况分析

对于甲基丙烯酸储罐发生泄漏事故，分析外界不同风速条件下，风速从1m/s到8m/s条件下，由于甲基丙烯酸物质的毒性特性造成的危险区域。

ALOHA软件提供了3种不同毒物危害临界浓度指标，分别为急性暴露指导浓度(AEGLs)指标、紧急响应规划指导浓度(ERPGs)指标、化学品泄漏事故保护措施标准值(PAC)指标。应用AEGLs指标对泄漏的毒性影响范围进行划分。

表3 不同风速条件下健康危害影响区域分布

按照设定的泄漏场景，在泄漏后，出现AEGL-3浓度值(220ppm)和AEGL-2浓度值(61ppm)的危险区域范围均在离泄漏点10m内，出现AEGL-1浓度值(6.7ppm)的危险范围离泄漏点最大距离为39m。

3.2 泄漏后火灾高温危险区域分布情况分析

热辐射超过10.0kW/m2，无有效防护条件下，60s内可导致人员死亡。热辐射超过了5.0kW/m2，无有效防护条件下，60s内可导致人员二度烧伤。热辐射超过了2.0kW/m2，无有效防护条件下，60s内人员会感到疼痛。

对于外界风速为1m/s时，沿下风侧方向距离泄漏口最远不超过10m处热辐射超过了PAC-3标准，即热辐射超过了10.0kW/(sqm)。沿下风侧方向距离泄漏口最远不超过10m处热辐射超过了PAC-2标准，即热辐射超过了5.0kW/(sqm)。沿下风侧方向距离泄漏口最远12m处热辐射超过了PAC-1标准，即热辐射超过了2.0kW/(sqm)。

图2 储罐泄漏1m/s风速条件下危险区域分布

对于外界风速为5m/s时，沿下风侧方向距离泄漏口最远不超过10m处热辐射超过了PAC-3标准，即热辐射超过了10.0kW/(sqm)。沿下风侧方向距离泄漏口最远不超过10m处热辐射超过了PAC-2标准，即热辐射超过了5.0kW/(sqm)。沿下风侧方向距离泄漏口最远13m处热辐射超过了PAC-1标准，即热辐射超过了2.0kW/(sqm)。

图3 储罐泄漏5m/s风速条件下危险区域分布

通过计算表明，按照设定的泄漏场景，在泄漏后，沿下风侧方向距离泄漏口最远不超过10m处热辐射超过了PAC-3标准，即热辐射超过了10.0kW/(sqm)。沿下风侧方向距离泄漏口最远不超过10m处热辐射超过了PAC-2标准，即热辐射超过了5.0kW/(sqm)。沿下风侧方向距离泄漏口最远13m处热辐射超过了PAC-1标准，即热辐射超过了2.0kW/(sqm)。即不会形成大面积的危险区域。

4 结论

结合某水泥助磨剂生产企业实际，首先辨识了厂区内火灾重点部位，基于厂区内甲基丙烯酸实际存储情况，建立了相应的分析场景，采用ALOHA软件分析确定了各场景火灾爆炸事故的危险区域分布情况。可用于表征厂区本质火灾危险性。

1)按照设定的泄漏场景，危险区域内出现AEGL-3浓度值(220ppm)和AEGL-2浓度值(61ppm)的危险区域范围均在离泄漏点10m内，出现AEGL-1浓度值(6.7ppm)的危险范围离泄漏点最大距离为39m。

2)按照设定的泄漏场景，在泄漏后，沿下风侧方向距离泄漏口最远10m处热辐射超过了10.0kW/(sqm)。沿下风侧方向距离泄漏口最远10m处热辐射过了5.0kW/(sqm)。沿下风侧方向距离泄漏口最远13m处热辐射超过了2.0kW/(sqm)。即不同风速条件下，因热辐射形成的危险区域最远不超13m，不会形成大面积的危险区域。

分析计算结果可为制定更为科学的应急处置预案提供参考，确定相应类型事故发生时的紧急疏散范围，预先确定可能受到影响的储罐或设备，并提前做出防范对策。

*基金项目：广东省重点领域研发计划(1955011500001)。