化工事故模型与模拟分析

本书是化工安全和化工事故预防的实用技术图书，主要介绍了典型化工事故发生机理、事故条件以及事故过程，事故后果模型及模拟分析技术，掌握化工过程事故性泄漏、中毒、火灾和爆炸事故的建模技术，包括各类事故伤害准则、事故严重度计算和事故模型的计算方法等实用性的内容，并分享了很多典型的化工事故模型和模拟的案例供读者参考。 ★化工介质与环境特性参数理论计算方法 ★泄漏模型与泄漏模拟分析 ★扩散模型与扩散模拟分析 ★火灾模型与火灾模拟分析 ★爆炸模型与爆炸模拟分析 ★爆炸分类与特征 ★压力容器超压爆炸模型 ★化学爆炸模型 ★化工事故风险定量评价模型 ★化工事故概率定量计算模型 ★化工事故后果定量计算模型 ★化工事故风险定量评价实例分析

随着化学工业和石油化学工业的快速发展，由于化工介质和工艺装备固有的危险特性，化工过程可能会发生泄漏和火灾爆炸等灾害性事故。化工事故发生具有突发性、破坏性、复杂性、继发性等特点，一旦发生事故，不仅会造成巨大的经济损失，还可能导致灾难性的后果；不仅厂区内部，而且邻近地区人员的生命与财产都将遭受巨大损失和危害。化工事故所带来的严重后果和环境与社会问题远远超过了事故本身，尤其是对生态环境的不可逆性破坏将无法挽回，严重地影响了当代化学工业和石油化学工业的良性健康发展。深入开展危险性物质泄漏扩散及其火灾爆炸过程的发生机理、相关条件及伤害机理等方面的研究，建立描述化工事故理论模型及定量风险评价技术，开发事故模拟分析技术，对于科学预防灾害的发生、指导紧急救灾具有重要理论价值和现实意义。
本书对典型化工过程易燃易爆和有毒有害物质泄漏扩散和火灾爆炸事故机理和模型以及模拟分析技术做了较全面而系统的介绍，内容翔实全面，结构合理，收集了作者多年来的科学研究成果，并充分吸纳了安全科学技术领域的最新研究成果，为化工事故定量风险评估提供了有效手段。既可为高等院校安全工程及相关工程类专业本科生或研究生提供系统性较强的教学科研用书，同时也可作为专业技术人员和安全管理人员的参考资料。
本书在编写过程中得到了南京工业大学、中国科学技术大学、中国矿业大学、东北大学、华东理工大学、中国石油大学、中南大学、北京理工大学、郑州大学、常州大学、西安科技大学、中国安全生产科学研究院、中石化青岛安全工程研究院等单位有关专家的大力支持，在此表示衷心感谢！本书也参阅了大量的有关资料，在此谨对原作者表示最诚挚的谢意！江凤伟和甄亚亚在文字与绘图方面给予了大力帮助，在此一并表示衷心感谢！
由于水平有限，时间仓促，疏漏和不当之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

著者

王志荣，博士，二级教授，博士生导师，国家“万人计划”领军人才，科技部创新人才推进计划领军人才，中国青年科技奖获得者。现任南京工业大学应急管理学院院长。主要从事火灾与爆炸灾害防治、危险化学品安全、新能源安全技术研究。2013年至2014年赴美国University of Maryland，College Park做访问教授。主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金等国家科研课题6项，省部级科研项目10余项，成果发表SCI论文136篇，其中一作者讯作者102篇，授权国际专利2项，国家专利35项，主编、参编教材专著5部。      曾获得国家科技进步二等奖1项，主持获得省部级科技奖励一等奖3项。主持参与制订行业（团体）标准3项。曾荣获中国发明协会发明创业奖人物奖、侯德榜化工科技创新奖和全国石化优秀科技工作者等荣誉称号。兼任国家应急管理部安全技术专家，中国石化联合会HSE专家，中国能源学会专家委员会副主任委员，中国职业安全健康协会常务理事、通风安全与健康专业委员会副主任委员、防火防爆专业委员会委员，江苏省化学化工学会理事，《中国安全科学学报》青年编委会副主任委员，《安全与环境学报》《新一代信息技术》期刊编委，J LOSS PREVENT PROC客座编辑等。

本书首先介绍化工介质与环境特性参数理论计算方法，然后详尽阐述了化工事故性泄漏、扩散、火灾和爆炸理论模型及其模拟分析方法，最后介绍了化工事故风险定量评价技术。
本书以化工灾害性事故为对象，详细论述易燃易爆或有毒有害物质泄漏扩散及其火灾爆炸的理论模型及事故模拟分析技术。
本书不仅适合作为化工企业等广大职工的安全技术培训教材和自学参考读本，也可供相关科研院所和企业化工安全方面的科研人员和技术人员阅读参考，还可供高等学校安全科学与工程、化工安全、化工工艺等专业的师生参考。

第1章概论1
1.1化工事故概念1
1.2化工事故特性2
1.2.1因果性2
1.2.2偶然性与必然性2
1.2.3潜伏性3
1.3化工事故分类3
1.3.1伤亡事故分类3
1.3.2化工事故分类4
1.4化工事故模型5
1.5化工事故模拟分析7
1.5.1模拟评价方法7
1.5.2国内外相关软件7
1.5.3事故模拟分析8

第2章化工介质与环境特性参数理论计算10
2.1概述10
2.2化工介质特性参数理论计算10
2.2.1密度10
2.2.2沸点12
2.2.3饱和蒸气压13
2.2.4焓与熵14
2.2.5比热容16
2.2.6爆燃强度17
2.2.7爆轰参数22
2.2.8爆热23
2.2.9TNT当量24
2.2.10液体燃烧速度25
2.2.11燃烧热26
2.2.12闪点27
2.2.13爆炸极限29
2.2.14极限氧浓度33
2.2.15爆燃指数34
2.2.16气体扩散系数36
2.2.17半数致死量和致死浓度37
2.3化工事故环境特性参数理论计算38
2.3.1大气稳定度38
2.3.2风速39
2.3.3风向40
2.4危险化学品特性参数数据库41

第3章泄漏模拟分析44
3.1概述44
3.2泄漏分析45
3.2.1主要泄漏设备45
3.2.2泄漏原因47
3.2.3泄漏后果48
3.3泄漏模型49
3.3.1液体泄漏49
3.3.2气体泄漏58
3.3.3液化气体泄漏69
3.3.4静态液池蒸发72
3.4泄漏模拟分析73
3.4.1液体泄漏模拟分析73
3.4.2气体泄漏模拟分析73
3.4.3液体闪蒸泄漏模拟分析73
3.4.4静态液池蒸发模拟分析75

第4章扩散模拟分析76
4.1概述76
4.2扩散模式及影响因素77
4.3扩散模型79
4.3.1喷射扩散模型79
4.3.2绝热扩散模型81
4.3.3中性浮力扩散模型82
4.3.4重气扩散模型95
4.3.5中毒模型104
4.4扩散模拟分析112
4.4.1泄漏扩散模拟分析112
4.4.2泄漏扩散模拟实例分析114

第5章火灾模拟分析122
5.1概述122
5.2火灾模型123
5.2.1池火灾123
5.2.2喷射火138
5.2.3火球141
5.2.4室内火灾143
5.3火灾模拟分析144
5.3.1池火灾模拟分析144
5.3.2喷射火灾模拟分析144
5.3.3火球模拟分析144
5.3.4室内火灾模拟分析146
5.3.5火灾模拟实例分析147

第6章爆炸模拟分析151
6.1概述151
6.2爆炸分类与特征152
6.2.1爆炸分类152
6.2.2爆炸特征153
6.3压力容器超压爆炸模型154
6.3.1盛装液体的压力容器爆破能量154
6.3.2盛装气体的压力容器爆破能量154
6.3.3液化气体与高温饱和水容器爆破能量155
6.3.4压力容器爆破时冲击波能量155
6.3.5压力容器爆破时碎片能量及飞行距离157
6.4化学爆炸模型158
6.4.1蒸气云爆炸158
6.4.2沸腾液体扩展蒸气爆炸164
6.4.3凝聚相爆炸165
6.4.4密闭容器气体爆炸167
6.5爆炸模拟分析176
6.5.1蒸气云爆炸模拟分析176
6.5.2沸腾液体扩展蒸气爆炸模拟分析176
6.5.3凝聚相爆炸模拟分析178
6.5.4压力容器超压爆炸模拟分析178
6.5.5爆炸事故模拟实例分析178

第7章化工事故风险定量评价技术182
7.1概述182
7.2化工事故风险定量评价模型182
7.3化工事故概率定量计算模型183
7.3.1危险物质事故易发性评价模型183
7.3.2工艺过程事故易发性评价模型191
7.3.3工艺-物质危险性相关系数计算198
7.4化工事故后果定量计算模型199
7.4.1事故后果严重度评价模型199
7.4.2危险性抵消因子201
7.4.3危险性分级与危险控制程度分级214
7.5化工事故风险定量评价实例分析215

参考文献222