模板六、液氨及液氯泄漏后的扩散速率及人接触的最高限值的时间
物质的泄漏和扩散过程是同时进行的，为计算方便，可分为2个过程，即达到人的接触最高限值的时间为物质的泄漏时间和扩散时间的总和。
物质的泄漏时间可通过物质的泄漏量和泄漏速率确定，而物质在空气中的扩散时间可通过扩散的距离和物质扩散的速度确定。
本报告采用XXXXXX有限公司使用到的化学品液氨（沸点为-33.5℃）和液氯（沸点为-34.5℃）做为扩散对象进行分析。
（1）以液氨为泄漏扩散对象进行扩散速率分析
冷冻站内设有3个2m3和2个3 m3的氨罐，1个3 m3的最大贮量是1.464t。液氨泄漏后在空气中蒸发为气体，假设氨气在空气中以半球形扩散，氨气在空气中的扩散速度按格拉罕姆（Graham）气体扩散定律——“同温同压下各种不同气体扩散速度与气体密度的平方根成反比”来确定。按格拉罕姆（Graham）气体扩散定律：
…式3-1
由 得 …式3-2
式中：氨气分子量MA为17,空气平均分子量MB为29，已知当地年平均风速uB为1.4m/s。
求得氨气在空气中扩散速度uA为1.83m/s
假设液氨在管道输送的过程中，由于腐蚀穿孔，焊缝缺陷、冬季冻裂等原因形成破裂，破损引起液氨发生泄漏，假设裂口为圆形，则液氨泄漏的质量流量可按式3-3计算：
Q0=CdAρ
…式3-3
式中：Cd为泄漏系数，圆形取值0.65；20℃下液氨密度取值610.26kg/m3,P、P0分别为容器内介质压力和环境压力，A为泄漏面积。
氨罐
设计
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压力P为1.96×106Pa，P0为1.01×105Pa，设定泄漏直径5mm，由式3.2-3得，液氨泄漏的质量流量Q0＝0.58kg/s，氨气的扩散速率及达到最高接触限值的时间见
表
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3-2所示。
表3-2 氨气的扩散速率及达到最高接触限值的时间
氨气泄漏范围
（m）
氨气泄漏量
（kg）
需要时间
(s)
扩散速度（m/s）
液氨泄漏速率（kg/s）
10
0.0628
5.6
1.83
0.608
20
0.5024
11.8
1.83
0.608
30
1.6956
19.2
1.83
0.608
50
7.85
40.2
1.83
0.608
注：1.氨的最高接触限值为30mg/m3；
2.需要时间＝泄漏时间＋扩散时间。
由表3-2计算结果可以看出，一旦发生液氨的泄漏，极易引起人员的中毒事故。经过现场测量，储罐附近的工作场所和控制室不超过10米，如果液氨储罐瞬间大量泄漏，在5.6s内就会扩散到人员工作场所位置。
（2）以氯为泄漏扩散对象进行扩散速率分析
该公司在氯库存放净重为1t的液氯钢瓶共21瓶，在有机厂内存放净重为1t的液氯钢瓶共8瓶，在给水厂的加氯间内存放净重为1t的液氯钢瓶共2瓶。液氯泄漏后在空气中蒸发为气体，假设氯气在空气中以半球形扩散，氯气在空气中的扩散速度按格拉罕姆（Graham）气体扩散定律——“同温同压下各种不同气体扩散速度与气体密度的平方根成反比”来确定。按格拉罕姆（Graham）气体扩散定律：
…式3-4
由 得 ……式3-5
式中：氯气分子量MA为71,空气平均分子量MB为29，已知当地年平均风速uB为1.4m/s。
求得氯气在空气中扩散速度uA为0.89m/s
假设一个液氯钢瓶，由于腐蚀穿孔，破损引起液氯发生泄漏，假设裂口为圆形，则液氯泄漏的质量流量可按式3-6计算：
Q0=CdAρ
…式3-6
式中：Cd为泄漏系数，圆形取值0.65；20℃下液氯密度取值1410kg/m3,P、P0分别为容器内介质压力和环境压力，A为泄漏面积。
P为2×106Pa，P0为1.01×105Pa，设定泄漏直径5mm，由式3-6得，液氯泄漏的质量流量Q0＝0.93 kg/s，氯气的扩散速率及达到最高接触限值的时间见表3-3所示。
表3-3 氯气的扩散速率及达到最高接触限值的时间
氯气泄漏范围
（m）
氯气泄漏量
（kg）
需要时间
(s)
扩散速度（m/s）
液氯泄漏速率
（kg/s）
10
0.0021
11.2
0.89
0.93
20
0.0167
22.5
0.89
0.93
30
0.0564
33.8
0.89
0.93
50
0.2613
56.4
0.89
0.93
80
1.07
91.0
0.89
0.93
注：1.氯的最高接触限值为1mg/m3；
2.需要时间＝泄漏时间＋扩散时间。
由表3-3计算，经过现场测量得①在氯库，办公室离钢瓶距离不超过20米，如果液氯钢瓶瞬间大量泄漏，在22.5s内就会扩散到人员工作场所位置。②在有机厂合成车间，离钢瓶不超过10米处就是工作场所，如果液氯钢瓶瞬间大量泄漏，在11.2s内就会扩散到人员工作场所位置。③在加氯间，离钢瓶最近的维修间距离为50米，配电间和泵房离钢瓶距离为80米，如果液氯钢瓶瞬间大量泄漏，在56.4s内就会扩散到维修间，在91.0s内就会扩散到配电间和泵房的人员工作场所位置。
浙公网安备 33021202002483