2000m3乙烯球罐应力分析及危险性研究

摘要

石油化工行业属于现代的高风险行业，近年来，球罐作为存储容器，由占地面积小，所需钢材少、壳板承载能力强等优点，逐步基地化、大型化和园区化。而在存储过程中所涉及的易燃易爆物料，极易发生火灾爆炸等重大事故，在给人们带来便利效益的同时也给人们的生产和生活带来极大的威胁，因此人们也对其安全问题给予了应有的重视。本文通过对球罐系统的定量风险分析，为危险化学品储运行业采取有效的措施避免或减少事故的发生提供依据，促进企业存储过程的本质安全化和事故的应急处理能力。本文研究内容如下:
　　首先基于乙烯球罐的介质结构特性和球罐事故案例进行危险性分析，构建球罐系统的火灾爆炸故障树，进行定性分析，找出导致事故的薄弱环节和关键因素。运用道化学火灾、爆炸指数法对乙烯球罐危险性定量评价，确定其火灾、爆炸指数、安全补偿系数，和单元的火灾爆炸危险性等级。
　　其次基于故障树分析罐体薄弱环节，运用ANSYS软件建立球罐参数化模型，研究球罐整体在实际工况以及外力极限组合工况载荷作用下的应力和位移状态以及其分布规律，并研究分析球罐的最大应力节点以及具体危险部位，提取危险路径进行线性化处理，对球罐应力强度安定性分析。根据计算结果进行预测和诊断出最容易导致乙烯球罐裂纹的位置和原因。对设计项目的本质安全设计提供参考。
　　最后，结合故障树分析和应力分析的具体薄弱环节，确定介质乙烯的具体泄漏源，运用PHAST软件对球罐泄漏扩散的安全性研究，探讨了UDM准瞬时扩散模型在不同泄漏位置，不同孔径和不同风速下建立了一套从泄漏到扩散再到蒸汽云爆炸的事故后果影响规律的连锁响应。并分析球罐发生灾难性破坏时BLEVE火球爆炸的热辐射和冲击波的影响范围。定量分析乙烯泄漏后沿下风向和侧风向扩散距离和扩散影响面积，以及蒸汽云爆炸后的死亡半径、重伤半径和轻伤半径。依据分析的事故后果，对企业维护球罐的安全运行和事故的应急救援提供应急措施和技术支撑。