化工事故模型與模擬分析（簡體書）

本書首先介紹化工介質與環境特性參數理論計算方法，然後詳盡闡述了化工事故性泄漏、擴散、火災和爆炸理論模型及其模擬分析方法，後介紹了化工事故風險定量評價技術。

本書以化工災害性事故為物件，詳細論述易燃易爆或有毒有害物質泄漏擴散及其火災爆炸的理論模型及事故模擬分析技術。

本書不僅適合作為化工企業等廣大職工的安全技術培訓教材和自學參考讀本，也可供相關科研院所和企業化工安全方面的科研人員和技術人員閱讀參考，還可供高等學校安全科學與工程、化工安全、化工工藝等專業的師生參考。

王志榮，博士，二級教授，博士生導師，國家“萬人計劃”領軍人才，科技部創新人才推進計劃領軍人才，中國青年科技獎獲得者。現任南京工業大學應急管理學院院長。主要從事火災與爆炸災害防治、危險化學品安全、新能源安全技術研究。2013年至2014年赴美國University of Maryland，College Park做訪問教授。主持國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金等國家科研課題6項，省部級科研項目10余項，成果發表SCI論文136篇，其中一作者訊作者102篇，授權國際專利2項，國家專利35項，主編、參編教材專著5部。 曾獲得國家科技進步二等獎1項，主持獲得省部級科技獎勵一等獎3項。主持參與制訂行業（團體）標準3項。曾榮獲中國發明協會發明創業獎人物獎、侯德榜化工科技創新獎和全國石化優秀科技工作者等榮譽稱號。兼任國家應急管理部安全技術專家，中國石化聯合會HSE專家，中國能源學會專家委員會副主任委員，中國職業安全健康協會常務理事、通風安全與健康專業委員會副主任委員、防火防爆專業委員會委員，江蘇省化學化工學會理事，《中國安全科學學報》青年編委會副主任委員，《安全與環境學報》《新一代信息技術》期刊編委，J LOSS PREVENT PROC客座編輯等。

本書是化工安全和化工事故預防的實用技術圖書，主要介紹了典型化工事故發生機理、事故條件以及事故過程，事故後果模型及模擬分析技術，掌握化工過程事故性泄漏、中毒、火災和爆炸事故的建模技術，包括各類事故傷害準則、事故嚴重度計算和事故模型的計算方法等實用性的內容，並分享了很多典型的化工事故模型和模擬的案例供讀者參考。

★化工介質與環境特性參數理論計算方法

★泄漏模型與泄漏模擬分析

★擴散模型與擴散模擬分析

★火災模型與火災模擬分析

★爆炸模型與爆炸模擬分析

★爆炸分類與特徵

★壓力容器超壓爆炸模型

★化學爆炸模型

★化工事故風險定量評價模型

★化工事故概率定量計算模型

★化工事故後果定量計算模型

★化工事故風險定量評價實例分析

隨著化學工業和石油化學工業的快速發展，由於化工介質和工藝裝備固有的危險特性，化工過程可能會發生泄漏和火災爆炸等災害性事故。化工事故發生具有突發性、破壞性、複雜性、繼發性等特點，一旦發生事故，不僅會造成巨大的經濟損失，還可能導致災難性的後果；不僅廠區內部，而且鄰近地區人員的生命與財產都將遭受巨大損失和危害。化工事故所帶來的嚴重後果和環境與社會問題遠遠超過了事故本身，尤其是對生態環境的不可逆性破壞將無法挽回，嚴重地影響了當代化學工業和石油化學工業的良性健康發展。深入開展危險性物質泄漏擴散及其火災爆炸過程的發生機理、相關條件及傷害機理等方面的研究，建立描述化工事故理論模型及定量風險評價技術，開發事故模擬分析技術，對於科學預防災害的發生、指導緊急救災具有重要理論價值和現實意義。

本書對典型化工過程易燃易爆和有毒有害物質泄漏擴散和火災爆炸事故機理和模型以及模擬分析技術做了較全面而系統的介紹，內容翔實全面，結構合理，收集了作者多年來的科學研究成果，並充分吸納了安全科學技術領域的研究成果，為化工事故定量風險評估提供了有效手段。既可為高等院校安全工程及相關工程類專業本科生或研究生提供系統性較強的教學科研用書，同時也可作為專業技術人員和安全管理人員的參考資料。

本書在編寫過程中得到了南京工業大學、中國科學技術大學、中國礦業大學、東北大學、華東理工大學、中國石油大學、中南大學、北京理工大學、鄭州大學、常州大學、西安科技大學、中國安全生產科學研究院、中石化青島安全工程研究院等單位有關專家的大力支持，在此表示衷心感謝！本書也參閱了大量的有關資料，在此謹對原作者表示誠摯的謝意！江鳳偉和甄亞亞在文字與繪圖方面給予了大力幫助，在此一並表示衷心感謝！

由於水平有限，時間倉促，疏漏和不當之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。



著者

第1章概論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偶然性與必然性2

1.2.3潛伏性3

1.3化工事故分類3

1.3.1傷亡事故分類3

1.3.2化工事故分類4

1.4化工事故模型5

1.5化工事故模擬分析7

1.5.1模擬評價方法7

1.5.2國內外相關軟件7

1.5.3事故模擬分析8



第2章化工介質與環境特性參數理論計算10

2.1概述10

2.2化工介質特性參數理論計算10

2.2.1密度10

2.2.2沸點12

2.2.3飽和蒸氣壓13

2.2.4焓與熵14

2.2.5比熱容16

2.2.6爆燃強度17

2.2.7爆轟參數22

2.2.8爆熱23

2.2.9TNT當量24

2.2.10液體燃燒速度25

2.2.11燃燒熱26

2.2.12閃點27

2.2.13爆炸極限29

2.2.14極限氧濃度33

2.2.15爆燃指數34

2.2.16氣體擴散系數36

2.2.17半數致死量和致死濃度37

2.3化工事故環境特性參數理論計算38

2.3.1大氣穩定度38

2.3.2風速39

2.3.3風向40

2.4危險化學品特性參數數據庫41



第3章泄漏模擬分析44

3.1概述44

3.2泄漏分析45

3.2.1主要泄漏設備45

3.2.2泄漏原因47

3.2.3泄漏後果48

3.3泄漏模型49

3.3.1液體泄漏49

3.3.2氣體泄漏58

3.3.3液化氣體泄漏69

3.3.4靜態液池蒸發72

3.4泄漏模擬分析73

3.4.1液體泄漏模擬分析73

3.4.2氣體泄漏模擬分析73

3.4.3液體閃蒸泄漏模擬分析73

3.4.4靜態液池蒸發模擬分析75



第4章擴散模擬分析76

4.1概述76

4.2擴散模式及影響因素77

4.3擴散模型79

4.3.1噴射擴散模型79

4.3.2絕熱擴散模型81

4.3.3中性浮力擴散模型82

4.3.4重氣擴散模型95

4.3.5中毒模型104

4.4擴散模擬分析112

4.4.1泄漏擴散模擬分析112

4.4.2泄漏擴散模擬實例分析114



第5章火災模擬分析122

5.1概述122

5.2火災模型123

5.2.1池火災123

5.2.2噴射火138

5.2.3火球141

5.2.4室內火災143

5.3火災模擬分析144

5.3.1池火災模擬分析144

5.3.2噴射火災模擬分析144

5.3.3火球模擬分析144

5.3.4室內火災模擬分析146

5.3.5火災模擬實例分析147



第6章爆炸模擬分析151

6.1概述151

6.2爆炸分類與特徵152

6.2.1爆炸分類152

6.2.2爆炸特徵153

6.3壓力容器超壓爆炸模型154

6.3.1盛裝液體的壓力容器爆破能量154

6.3.2盛裝氣體的壓力容器爆破能量154

6.3.3液化氣體與高溫飽和水容器爆破能量155

6.3.4壓力容器爆破時衝擊波能量155

6.3.5壓力容器爆破時碎片能量及飛行距離157

6.4化學爆炸模型158

6.4.1蒸氣云爆炸158

6.4.2沸騰液體擴展蒸氣爆炸164

6.4.3凝聚相爆炸165

6.4.4密閉容器氣體爆炸167

6.5爆炸模擬分析176

6.5.1蒸氣云爆炸模擬分析176

6.5.2沸騰液體擴展蒸氣爆炸模擬分析176

6.5.3凝聚相爆炸模擬分析178

6.5.4壓力容器超壓爆炸模擬分析178

6.5.5爆炸事故模擬實例分析178



第7章化工事故風險定量評價技術182

7.1概述182

7.2化工事故風險定量評價模型182

7.3化工事故概率定量計算模型183

7.3.1危險物質事故易發性評價模型183

7.3.2工藝過程事故易發性評價模型191

7.3.3工藝-物質危險性相關係數計算198

7.4化工事故後果定量計算模型199

7.4.1事故後果嚴重度評價模型199

7.4.2危險性抵消因子201

7.4.3危險性分級與危險控制程度分級214

7.5化工事故風險定量評價實例分析215



參考文獻222