三氯硅烷储罐泄漏中毒事故后果模拟_钱先锋

三氯硅烷储罐泄漏中毒事故后果模拟钱先锋,李敏,胡郑毛(中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,安徽马鞍山243004)摘要:采用重气云扩散模型,对三氯硅烷储罐泄漏中毒事故后果进行定量模拟分析,根据三氯硅烷LC50值确定中毒死亡范围为50.2m,并运用ε准则对模拟结果进行了验证。关键词:三氯硅烷;泄漏事故;事故后果模拟;重气云扩散模型中图分类号:X928文献标识码:A文章编号:1671-1556(2010)03-0105-02＊SimulationofToxicationAccidentConsequencesofTrichlorosilaneTankLeakageQIANXian-feng,LIMin,HUZheng-mao(SinosteelMaanshanInstituteofMiningResearch,Maanshan243004,China)Abstract:Heavy-gasdiffusionmodelwasusedtoquantitativelysimulatethehazardoftoxicationaccidentcausedbytheleakageoftrichlorosilanetank.AccordingtoLC50oftrichlorosilane,theresultshowedthatiftrichlorosilaneleakedinstantaneously,theheavygasformedwouldcausepeopletodieat50.2m,andtheresultwasthentestedbyεrule.Keywords:trichlorosilane;leakingaccident;accidentconsequencesimulation;;heavy-gasdiffusionmodel0引言三氯硅烷又名硅氯仿,是制造硅烷偶联剂和其他有机硅产品的重要中间体,也是制造多晶硅的主要原料[1],为应用极其广泛的化工原料。三氯硅烷蒸气具有毒性和麻醉性,其LC50值为1500mg/m3[2],在运输和储存过程中,储罐及其管道、阀门极易发生泄漏,造成中毒事故的发生。另外,由于三氯硅烷蒸气比空气重,泄漏形成的蒸气会形成重气云[3～6]扩散,其影响范围很大。为此,笔者采用重气云扩散模型对某多晶硅厂30m3三氯硅烷储罐泄漏中毒事故后果进行定量模拟分析,以为该类事故的发生和预防提供科学依据。1三氯硅烷泄漏量的计算液体泄漏速度可用流体力学的柏努利方程[7]计算,其计算公式为Q0=CdAρ2(p-p0)ρ+2gh式中:Q0为液体泄漏速度(kg/s);Cd为液体泄漏系数,取0.6;A为裂口面积(m2),假设为0.000133m2(按等效直径为13mm考虑);p为容器内介质压力(Pa),储罐内三氯硅烷压力为常压,其值为101325Pa;p0为环境压力(Pa),其值为101325Pa;g为重力加速度(m/s2);h为裂口之上液位高度(m),假设为1.5m;ρ为泄漏液体密度(kg/m3),三氯硅烷密度为1370kg/m3。则计算得Q0=CdAρ2(p-p0)ρ+2gh=0.592kg/s假设泄漏时间t为30s(瞬时性泄漏),则三氯硅烷泄漏量为Q=Q0×t=0.592×30=17.76kg假设环境温度为31.8℃,泄漏出来的三氯硅烷全部蒸发变为三氯硅烷蒸气云,则三氯硅烷蒸气云的量为17.76kg。第17卷第3期2010年5月安全与环境工程SafetyandEnvironmentalEngineeringVol.17No.3May2010＊收稿日期:2009-12-02修回日期:2010-01-20作者简介:钱先锋(1981—),男,硕士,国家注册安全工程师,主要从事安全评价方面的研究工作。E-mail:xfqian0423@163.com2三氯硅烷泄漏事故预测及后果计算2.1预测模型由于三氯硅烷蒸气密度为6.06kg/m3,因此和空气形成的气云为重气云,在三氯硅烷蒸气扩散的初始阶段,应采用重气云扩散模型模拟云团在空气中的扩散过程和浓度分布[3～6,8]。2.2重气云团初始体积V0、初始半径r0和初始高度h0假设瞬时泄漏时初始云团的空气初始卷吸量为0,视初始云团为理想气体,根据气体状态方程计算初始云团的体积为V0=mRTMp=17.76×8.314×(31.8+273)135.44×101325=3.25m3由于重气云扩散横风向蔓延快、垂直方向蔓延慢[7],因此假设重气云团为正立的坍塌圆柱体,圆柱体的初始高度h0等于初始半径r0的一半,则有r0=(2V0π)13=1.28m,h0=0.64m2.3任意时刻重气云团半径r、重气云团高度h根据坍塌圆柱体的径向蔓延速度方程,应用能量守恒和质量守恒方程,计算出任意时刻重气云团的半径为