某廠苯乙烯裝置的乙苯合成工藝中置的烴化反應器規格為φ2200×12000mm；反應溫度為360～380℃；反應壓力為0.85～1.0MPa；該反應器在《壓力容器安全技術監察規程》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）。該烴類化反應器反應原理為催化干氣中的乙烯和苯經過催化劑反應生成二乙苯。若該烴化反應器發生泄漏事故，上述物料非常容易形成爆炸性氣體，如果遇明火或高熱，可能發生爆炸事故。本文采用TNT當量法預測由此造成的爆炸事故后果。

    1 TNT當量法

    　　通過對爆炸知識的積累經驗得出TNT當量與破壞之間的關系，得出蒸氣去爆炸的TNT當量的公式1。

    　　
    式中： A——蒸氣云的TNT當量系數，取值范圍為0.02～14.9％；

     W_TNT——蒸氣云的TNT當量，kg；

     W_f——蒸氣云中燃料的總質量，kg；

     Q_f——燃料的燃燒值，kJ/kg；

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

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

    　　

    式中，R_0.5—造成死亡概率0.5的半徑，m。

    　　100kgTNT炸藥試驗，在空氣中爆炸時產生的沖擊波超壓見表1。以表1中R₁₀₀₀（m）為橫坐標、ΔP_0.5（MPa）為縱坐標，作圖，得出圖1。通過公式（3）計算TNT炸藥爆炸的模擬比，再根據公式（4）計算實際TNT當量沖擊波超壓值。

    　　表1 1000kgTNT當量的爆炸沖擊波超壓

    　　

R1000(m)	5	6	7	8	9	10	12	14
ΔP1000(MPa)	2.94	2.06	1.67	1.27	0.95	0.76	0.50	0.33
R1000(m)	16	18	20	25	30	35	40	45
ΔP1000(MPa)	0.235	0.17	0.126	0.079	0.057	0.043	0.033	0.027
R1000(m)	50	55	60	65	70	75
ΔP1000(MPa)	0.0235	0.0205	0.018	0.016	0.0143	0.013

    　　圖1 1000kgTNT當量的爆炸沖擊波超壓坐標圖

    式中：R——目標與爆炸中心距離，m；

    　　　R₁₀₀₀——目標與1000kgTNT當量的爆炸中心的相當距離，m；

    　　　α_TNT1000——TNT炸藥爆炸與1000kgTNT爆炸試驗的模擬比。

    　　　ΔP（R）＝ΔP₁₀₀₀（R₁₀₀₀/α_TNT1000）（4）

    式中：ΔP——實際TNT當量的爆炸沖擊波超壓，MPa；

    　　　ΔP₁₀₀₀——1000kgTNT當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

    　

超壓ΔP（MPa）	人員傷害與破壞程度
0.02～0.03	人員輕微傷害
0.03～0.05	人員嚴重傷害
0.05～0.10	內臟嚴重損傷或死亡
>0.10	大部分人員死亡

    　　表3 爆炸波超壓對建筑物的破壞程度

    　　

超壓ΔP（MPa）	破壞程度
0.005～0.006	門、窗玻璃部分破碎
0.006～0.015	受壓面門窗玻璃大部分破碎
0.015～0.02	門框損壞
0.02～0.03	墻出現裂縫
0.04～0.05	墻出現大裂縫、房瓦掉下
0.06～0.07	木建筑廠房柱子折斷、房架松動
0.07～0.10	磚墻倒塌
0.10～0.20	防震鋼筋混凝土破壞，小房屋倒塌
0.20～0.30	大型鋼架結構破壞

    　　表4 爆炸傷害程度和目標與爆炸中心距離的關系

    　　

沖擊波超壓 ΔP（MPa）		傷害程度損害程度	相當距離 R1000（m）	目標與爆炸中心距離 R（m）
對人員	0.05	人員嚴重傷害	31	48.4
	0.046	死亡概率0.5	33	51.5
	0.02	人員輕微傷害	55	85.8
對建筑物	0.04	房架松動	36	56.2
	0.06	墻出現裂縫	28	43.7
	0.20	鋼筋混凝土破壞	16	25.0

    2 泄漏后爆炸事故分析

    　　如果烴化反應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），由于反應溫度高達360～380℃（苯的沸點為80.1℃），其中100％蒸發為氣體，濃度達到爆炸極限，發生爆炸事故。再因物料中大部分為苯，所以本文以苯的燃燒熱為基準計算。

    　　查表得知苯的燃燒熱為40.1MJ/kg。

    　　爆炸性氣體中苯的質量為：

    　　W_f＝9681×100％＝9681kg

    　　取A＝4％；Q_TNT＝4.12 MJ/kg；Q_f＝40.1 MJ/kg：

    5 事故分析結果

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