寧 康，藺成征，趙祥迪

(1.中國石化山東石油分公司，山東濟南 250000 2.中國石化青島安全工程研究院化學品安全控制國家重點實驗室，山東青島 266071)

0 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟體量及化工行業(yè)的迅猛發(fā)展，危化品事故多有發(fā)生[1]。其中泄漏事故是常見的事故形式，由于?；纷陨硇再|(zhì)復雜多樣性，對社會及環(huán)境的影響有所不同，如液態(tài)?；芳捌鋼]發(fā)氣體通常具有可燃、易爆、有毒等特性，如能及時處置，極易引發(fā)燃燒爆炸、中毒、環(huán)境污染等二次災害[2-3]；粉狀危化品不僅會引發(fā)塵肺病等職業(yè)衛(wèi)生危害，也易引發(fā)粉塵爆炸等災害事故。目前，國內(nèi)外針對石化企業(yè)車間及裝置內(nèi)有毒有害?；沸孤┦鹿?，多依托消防裝備進行洗消處理，其動部件過多、能耗高、造價和維護成本高，很難適應防腐和防爆的復雜環(huán)境要求；同時，處置過程中使用的洗消藥劑無法及時回收處理、易造成二次危害；另外，現(xiàn)有裝置無法實現(xiàn)氣、液、固類泄漏?；返耐瑫r處理，適用性低[4-9]。因此，研制本質(zhì)安全型、普適型的?；沸孤└咝碧幚硌b備，不僅是避免事故發(fā)生、減弱事故危害、體現(xiàn)以人為本及確保和諧社會的迫切需求，也是未來智能化應急處置技術(shù)的發(fā)展需要，具有重要意義。

針對油庫、加油站等場所油品泄漏事故設(shè)計了一套泄漏物應急處置工藝及流程，并據(jù)此研發(fā)了裝置性能實驗測試系統(tǒng)，分析驗證了處置裝置的處置工藝及性能，為洗消裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及運行提供參考。

1 油品泄漏物應急處置裝置設(shè)計

1.1 油品泄漏物處置流程設(shè)計

針對銷售企業(yè)油品泄漏事故的特點及處理要求，考慮到應急處置裝置的特殊性，對油品泄漏物處置裝置的處置工藝進行了設(shè)計，即收集、洗消及吸附三段式處置流程。收集主要是對泄漏的液體、固體類?；愤M行初步處理；洗消主要是對泄漏物產(chǎn)生的氣相組分進行深度處理；吸附是對前兩段未處理完全的危害物進行深度處置，實現(xiàn)應急排放。

系統(tǒng)的處置流程如圖1所示。運行時，在外界動力的作用下，夾帶液體/固體危險化學品的廢氣由抽吸口進入分離收集段，氣流進入氣液固三相分離器。由于慣性力的作用，氣液固發(fā)生分離，大部分液固?；贩蛛x收集至收集艙內(nèi)進行回收，小部分細小顆粒危化品隨氣流由分離收集段出口進入氣體處置段內(nèi)的氣體洗消艙，在艙內(nèi)與引射或自吸入艙內(nèi)的霧化處置劑發(fā)生接觸反應，?；窔怏w與處置劑反應，氣體中攜帶的液霧及細小粉體顆粒與霧化處置劑接觸凝聚，后隨氣流進入凝液器，含液霧高速氣流經(jīng)凝液器區(qū)域內(nèi)的微通道處理后發(fā)生凝結(jié)、分離、反應等過程，液霧形成液滴落入再處理艙內(nèi)。氣體在螺旋形導流片的作用下進入除霧艙，氣流在環(huán)形腔內(nèi)旋流，攜帶的部分細小霧滴與壁面撞擊后順壁面流入再處理艙。氣流隨后進入吸附排放段內(nèi)的旋律儲液槽，進一步進行除霧除塵處理，后凈化后的氣體進入吸附艙內(nèi)的吸附劑逆向接觸后排出裝置，實現(xiàn)凈化。

圖1 油品泄漏物處置流程

1.2 油品泄漏物應急處置裝置設(shè)計

按照?；沸孤┪锾幹昧鞒淘O(shè)計了應急處置裝置，見圖2洗消裝置結(jié)構(gòu)。裝置設(shè)計了兩種基本功能模式，一是針對油品泄漏后有積液的場景，另外一種是針對油品泄漏至半開敞空間且大部分都已閃蒸為毒害氣體的場景。在第一種場景下，一旦發(fā)生含危化品泄漏事故，裝置啟動漩渦式氣泵，開啟氣液入口并關(guān)閉氣體入口，外界氣體在氣泵的作用下夾帶泄漏液體、固體顆粒等物質(zhì)由氣液入口進入分離收集艙進行分離，泄漏液體、固體顆粒被收集至內(nèi)存儲，分離后的毒害氣體通過洗消液儲液槽時產(chǎn)生負壓抽吸效應夾帶洗消液進入洗消艙發(fā)生氣液接觸洗消，洗消液經(jīng)填料層回流至儲液槽重復利用，洗消后的氣體經(jīng)監(jiān)測后進行排放。在第二種場景下，主要處理半開敞空間內(nèi)的危害氣體，裝置啟動漩渦式風泵，關(guān)閉氣液入口并開啟氣體入口，外界毒害氣體在氣泵的作用下由氣體入口經(jīng)分離收集艙后通過洗消液儲液槽時產(chǎn)生負壓抽吸效應夾帶洗消液進入洗消艙發(fā)生氣液接觸洗消，洗消液經(jīng)填料層回流至儲液槽重復利用，洗消后的氣體經(jīng)監(jiān)測后經(jīng)負壓風機后排放?？紤]經(jīng)濟性要求，洗消液艙及三相分離艙均采用便于更換的模塊化設(shè)計，當吸收液活性成分顯著減少時，補充吸收液活性組分并及時更換洗消液；三相分離艙內(nèi)設(shè)有液位監(jiān)測，一旦滿艙需及時進行更換。

2 油品泄漏應急處置裝置性能測試

對裝置性能進行了實驗測試，實驗過程中，首先把儲液艙液位設(shè)定在某一平面，將甲醇溶液倒入配氣艙內(nèi)，配氣艙一端開口一端與應急處置裝置氣體入口連接。開啟旋渦式氣泵，通過改變并控制氣泵頻率控制氣速，在進氣系統(tǒng)可形成空氣-甲醇混合物，采用泵吸式甲醇濃度檢測儀分別測量進氣口、洗消段出口、吸附段出口的甲醇濃度，同時采用U型管壓力計分別測量洗消段與吸附段的壓降，可以計算負壓洗消裝備的總體壓降以及洗消效率，經(jīng)過對比得出負壓洗消裝備最佳工藝參數(shù)與最大處理效率。

圖2 泄漏物應急處置裝置結(jié)構(gòu)

旋渦式氣泵的可調(diào)頻率為0～50 Hz，對應空氣流量為0～520 m3/h。實驗中操作氣速為7.5，11.25，15，16.87，18.75 m/s，對應的喉部氣速為55，66.5，76，85.5，95 m/s。洗消液艙尺寸為1 000 mm×1 000 mm×300 mm。實驗過程中洗消液艙液面高度為100%、85%兩種工況。

2.1 氣泵頻率對裝置壓降的影響

分別針對裝置的洗消段與整套裝置的壓力損失性能進行測試。如圖3所示，氣泵頻率、洗消液艙液位對壓降會產(chǎn)生影響。隨著氣泵運行頻率的逐步增大，裝置內(nèi)運行的氣速會逐步增大，直至氣泵最大運行頻率50 Hz，洗消段的壓降與氣泵頻率基本呈二次方關(guān)系，氣泵50 Hz運轉(zhuǎn)、洗消液艙滿液位條件下，洗消段壓降可達4 800 Pa，總裝置壓降可達7 200 Pa。另外洗消液艙液位增大也會使洗消段壓降升高，原因是液位越大吸液口靜壓差增加，產(chǎn)生負壓抽吸效應越強烈，夾帶洗消液越多，氣相對液相做功增加，導致系統(tǒng)能量消耗增加，壓降增大。

圖3 氣泵運行頻率對洗消段及系統(tǒng)壓降的影響

2.2 氣泵運行頻率對裝置處置效率的影響

圖4給出了不同氣泵運行頻率下裝置對危害氣體的處置效率，圖中可以看出，隨著氣泵運行頻率的增大，裝置洗消段的處理效率逐步升高。氣泵運行頻率，裝置運行的氣速增大，可使氣液碰撞接觸程度增加，增強裝置內(nèi)氣液傳質(zhì)速率，對洗消效率具有提高效果，但是由于裝置結(jié)構(gòu)已定，氣速增加會導致氣液接觸時間變短，不利于氣液接觸反應，導致洗消效率降低，由于這兩方面的相互作用，裝置洗消段洗消效率隨氣體流速增加先增大后減小，當氣泵頻率為45 Hz時，洗消效率出現(xiàn)拐點達到最大，在滿液位情況下，洗消段洗消效率最大可達92.93%，液位高度為85%時，洗消段洗消效率最大可達89%。由于吸附段活性碳等吸附介質(zhì)的存在，洗消段未處理的毒害氣體均被吸附段所吸附，裝置的整體處置效率均為100%。

圖4 氣泵頻率與裝置處置效率關(guān)系

3 結(jié)論

針對油品泄漏事故設(shè)計了一套泄漏物應急處置工藝流程，研制了泄漏物應急處置裝置，并對裝置工藝及裝置,并對其性能進行了實驗測試，主要結(jié)論如下。

a)通過試驗測試，驗證了泄漏物應急處置工藝流程的可行性，裝置的吸液、氣體處置能力能達到設(shè)計要求。

b)裝置系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中，總壓降約為7 200 Pa，洗消段的壓降與氣泵運轉(zhuǎn)頻率基本呈二次方關(guān)系，洗消液艙液位增大也會使洗消段壓降升高。

c)利用甲醇氣體進行了裝置處置效率的實驗測試，隨著氣泵運行頻率的增大，裝置洗消段的處理效率逐步升高，滿液位運轉(zhuǎn)時洗消段洗消效率最大可達92.93%。