某廠苯乙烯裝置的乙苯合成工藝中置的烴化反應(yīng)器規(guī)格為φ2200×12000mm;反應(yīng)溫度為360～380℃;反應(yīng)壓力為0.85～1.0MPa;該反應(yīng)器在《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》附件一中，具體劃分為低壓(0.1 MPa≤p<1.6 MPa)等級，物料流量為58088(kg/h);苯：乙烯=1：5(mol比)。該烴類化反應(yīng)器反應(yīng)原理為催化干氣中的乙烯和苯經(jīng)過催化劑反應(yīng)生成二乙苯。若該烴化反應(yīng)器發(fā)生泄漏事故，上述物料非常容易形成爆炸性氣體，如果遇明火或高熱，可能發(fā)生爆炸事故。本文采用TNT當(dāng)量法預(yù)測由此造成的爆炸事故后果。

　　1 TNT當(dāng)量法

　　通過對爆炸知識的積累經(jīng)驗得出TNT當(dāng)量與破壞之間的關(guān)系，得出蒸氣去爆炸的TNT當(dāng)量的公式1。

　　

　　式中： A——蒸氣云的TNT當(dāng)量系數(shù)，取值范圍為0.02～14.9%;

　　WTNT——蒸氣云的TNT當(dāng)量，kg;

　　Wf——蒸氣云中燃料的總質(zhì)量，kg;

　　Qf——燃料的燃燒值，kJ/kg;

　　QTNT——TNT的爆熱，QTNT=(4.12～4.69)×103kJ/kg。

　　蒸氣云爆炸后引起沖擊波作用，在一定范圍內(nèi)導(dǎo)致肺出血造成0.5的死亡概率。它的范圍公式為：

　　

　　式中，R0.5—造成死亡概率0.5的半徑，m。

　　100kgTNT炸藥試驗，在空氣中爆炸時產(chǎn)生的沖擊波超壓見表1。以表1中R1000(m)為橫坐標(biāo)、ΔP0.5(MPa)為縱坐標(biāo)，作圖，得出圖1。通過公式(3)計算TNT炸藥爆炸的模擬比，再根據(jù)公式(4)計算實際TNT當(dāng)量沖擊波超壓值。

　　表1 1000kgTNT當(dāng)量的爆炸沖擊波超壓

 

　　圖1 1000kgTNT當(dāng)量的爆炸沖擊波超壓坐標(biāo)圖

 

　　

　　式中：R——目標(biāo)與爆炸中心距離，m;

　　R1000——目標(biāo)與1000kgTNT當(dāng)量的爆炸中心的相當(dāng)距離，m;

　　αTNT1000——TNT炸藥爆炸與1000kgTNT爆炸試驗的模擬比。

　　ΔP(R)=ΔP1000(R1000/αTNT1000)(4)

　　式中：ΔP——實際TNT當(dāng)量的爆炸沖擊波超壓，MPa;

　　ΔP1000——1000kgTNT當(dāng)量的爆炸沖擊波超壓，MPa。

　　蒸氣云爆炸波超壓對人體的傷害程度可見表2，對建筑物的破壞作用見表3。

　　表2 爆炸波超壓對人體的傷害程度

 

　　表3 爆炸波超壓對建筑物的破壞程度

 

　　表4 爆炸傷害程度和目標(biāo)與爆炸中心距離的關(guān)系

 

　　2 泄漏后爆炸事故分析

　　如果烴化反應(yīng)器周圍管道或其它部位泄漏物料的時間為10分鐘，泄漏量為58088(kg/h)×10/60(h)=9681(kg)，由于反應(yīng)溫度高達(dá)360～380℃(苯的沸點為80.1℃)，其中100%蒸發(fā)為氣體，濃度達(dá)到爆炸極限，發(fā)生爆炸事故。再因物料中大部分為苯，所以本文以苯的燃燒熱為基準(zhǔn)計算。

　　查表得知苯的燃燒熱為40.1MJ/kg。

　　爆炸性氣體中苯的質(zhì)量為：

　　Wf=9681×100%=9681kg

　　取A=4%;QTNT=4.12 MJ/kg;Qf=40.1 MJ/kg：

　　

　　

　　

　　5事故分析結(jié)果

　　利用1000kgTNT當(dāng)量的爆炸沖擊波超壓坐標(biāo)圖(圖1)上的坐標(biāo)曲線，查得當(dāng)R=34.6m時，得到應(yīng)該為ΔP=0.044MPa。再根據(jù)表1、表2列出的損害程度得到，這時對人員來說，能夠產(chǎn)生嚴(yán)重的傷害;對建筑物來說，能夠使墻出現(xiàn)大裂縫、房瓦掉下。當(dāng)在15.5m時，對人員損害接近于嚴(yán)重傷害程度，死亡概率為50%。