aloha软件在丙烯醛泄漏中的模拟应用及事故对策.【字数：14455】
摘 要丙烯醛是一种重要的化学合成原料，它被广泛应用于人们的生产生活中。随着社会的高速发展，丙烯醛行业规模不断扩大，这种趋势下带来的安全问题也不容忽视。因为丙烯醛具有易燃、易爆、有毒的危险性，所以一旦发生泄漏事故，就可能会带来人员伤亡、财产损失以及环境污染等严重后果。本文利用ALOHA软件，通过改变不同的因素，模拟出在不同环境条件下发生丙烯醛泄漏事故的有毒危险区域图、易燃危险区域图和爆炸危险区域图。进而分析模拟图，发现其变化趋势，得出不同因素对丙烯醛泄漏的影响。最后，根据模拟分析的结论，制定出丙烯醛泄漏的相应安全预防措施以及应急处置方法，降低损失减少伤害。
目 录
1. 前言 1
1.1 丙烯醛的理化性质 1
1.2 丙烯醛的危险性分析 1
1.2.1 丙烯酸的工业生产方法 1
1.2.2 丙烯醛的危险性 4
1.3 丙烯醛的用途及应用前景 4
1.4 ALOHA软件 5
1.4.1 ALOHA软件简介 5
1.4.2 ALOHA软件的应用步骤 5
1.5 典型事故案例分析 6
1.6 研究成果 6
1.7 研究目的 8
2. 事故模拟原理 9
2.1 泄漏速度公式 9
2.2 火灾事故后果计算公式 10
2.3 容器爆炸时所释放的能量公式 12
3. 事故模拟分析 13
3.1 研究温度对丙烯醛泄漏的影响 13
3.1.1 温度对丙烯醛有毒危险区域的影响 13
3.1.2 温度对丙烯醛易燃危险区域的影响 14
3.1.3 温度对丙烯醛爆炸危险范围的影响 16
3.2 研究风速对丙烯醛泄漏的影响 17
3.2.1 风速对丙烯醛有毒危险区域的影响 17
3.2.2 风速对丙烯醛易燃危险区域的影响 19
3.2.3 风速对丙烯醛爆炸危险区域的影响 20
3.3 研究泄漏口大小对丙烯醛泄漏的影响 21
3.3.1 泄漏口大小对丙烯醛有毒危险区域的影响 22
3.3.2 泄漏口大 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
小对丙烯醛易燃危险区域的影响 23
3.3.3 泄漏口大小对丙烯醛爆炸危险区域的影响 25
4.4 小结 26
4. 安全预防措施及应急处置方法 27
4.1 安全预防措施 27
4.1.1 一般要求 27
4.1.2 操作安全 28
4.1.3 运输安全 28
4.2应急处置方法 29
4.2.1 急救措施 29
4.2.2 灭火方法 29
4.2.3 泄漏应急处置 29
参考文献 31
致谢 32
前言
1.1 丙烯醛的理化性质
丙烯醛（Acrolein）是最简单的不饱和醛，化学式为 C3H4O，一般情况下是无色透明并伴有臭味的液体，其蒸气对人眼有着很强的刺激性和催泪性。沸点 52.5℃，易挥发，易燃烧，有毒，溶于水、乙醇和乙醚[1]。因为分子结构中含有碳碳不饱和键和羰基，所以其具有较高的化学活性，是一种重要的有机化工中间体[2]。在光照、酸或碱存在下容易聚合，可以被氧化生成丙烯酸，丙烯醛中的碳碳双键和碳基键能够形成的共轭效应[3]，可发生共轭加成反应。
1.2 丙烯醛的危险性分析
1.2.1 丙烯酸的工业生产方法
丙烯醛的工业生产方法一般有三种：缩合法（甲醛乙醛缩合法、醇醛缩合法）、分解法（甲醛乙醛缩合法、醇醛缩合法）、氧化法（丙烯氧化法、丙烷氧化法和烯丙醇氧化法）[4]。
（1）缩合法
第一次完成工业上生产丙烯醛所使用的方法是甲醛乙醛气相缩合法。20世纪30年代末，一家德国企业用甲醛以及乙醛为原材料，通过气相缩合的方法获取丙烯醛，且在3年后完成大规模生产。这个生产过程中使用得最好的催化剂是硅胶，并且是由硅酸钠浸渍过的硅胶。其中最基本最重要的生产步骤为：甲醛水溶液和乙醛(稍微过量)经由管式反应器中的催化剂层,保持反应温度310℃左右,总收率若用甲醛计算则大概为65%，用乙醛计算则大概为75%[5]，反应结束后所存在的未发生反应的甲醛和乙醛可以进行再收集重复利用。截止到今天，一直有研究人员在对甲醛乙醛气相缩合法进行相应的研究，这种缩合法的催化剂常规要求是酸性和碱性一起具备，大致分为以下四种：碱性或两性氧化物与二氧化硅的复合氧化物系、碱性氧化物与磷酸盐复合系、分子筛系和水滑石类催化剂[6]。
醇醛缩合法是利用Ai等在240～320℃的高温下，在甲醛水溶液以及乙醇的反应环境中，使金属氧化物和金属磷酸盐在硅胶负载不相符的情况下发生相应的缩合反应，最后产生丙烯醛、乙醛、甲醇和二氧化碳等生产物。当用磷酸镍和硅胶负载W、Zn、Ni和Na元素氧化物时,丙烯醛的收率最高[7]。当甲醛物质的量与乙醇物质的量之比为2时，丙烯醛的回收率按乙醇为参考则大致在43%～ 50%范围内。该反应的原理是乙醇内的氢原子转移到甲醛分子上，使得乙醇转化为乙醛，最后再与甲醛发生羟醛缩合反应。其主要反应方程式见式下式。
CH2O+CH3CH2OH CH2=CHCHO+H20 （1）
（2）分解法
甘油脱水法是以丙烯醛为原料进行甘油酸脱水的一种经济、可持续的方法，它为取代传统的石油化工工艺提供了新的途径。在该方法下丙烯醛的理论产出率大致为40%左右。
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图11 甘水脱水法
甘油脱水法可分为在气相与液相中进行的两类。通过甘油在气相中的脱水来产生丙烯醛的尝试可以追溯到很久以前。1993年研究人员在573873 K反应温度下，在气相中催化甘油脱水得到80%产率的丙烯醛。然而，因为当时甘油高成本的原因这一方法一直尚未得到广泛开发，直到2025年前，作为生物柴油生产过程的副产品[8]，市场上出现了更便宜的甘油。新一代甘油脱水法得到更深入的研究，在573 K温度下，100%的甘油在氧化铝负载的磷酸催化剂上可转化得到75%的丙烯醛。甘油的液相脱水反应具有能量消耗低的优势，但有着产率低的局限性，且对于甘油的质量要求很高，另外该工艺还需要较高的投资和维护成本，因此，这种传统的方法还需要进一步的研究，以克服工业化的所有弊端。
目 录
1. 前言 1
1.1 丙烯醛的理化性质 1
1.2 丙烯醛的危险性分析 1
1.2.1 丙烯酸的工业生产方法 1
1.2.2 丙烯醛的危险性 4
1.3 丙烯醛的用途及应用前景 4
1.4 ALOHA软件 5
1.4.1 ALOHA软件简介 5
1.4.2 ALOHA软件的应用步骤 5
1.5 典型事故案例分析 6
1.6 研究成果 6
1.7 研究目的 8
2. 事故模拟原理 9
2.1 泄漏速度公式 9
2.2 火灾事故后果计算公式 10
2.3 容器爆炸时所释放的能量公式 12
3. 事故模拟分析 13
3.1 研究温度对丙烯醛泄漏的影响 13
3.1.1 温度对丙烯醛有毒危险区域的影响 13
3.1.2 温度对丙烯醛易燃危险区域的影响 14
3.1.3 温度对丙烯醛爆炸危险范围的影响 16
3.2 研究风速对丙烯醛泄漏的影响 17
3.2.1 风速对丙烯醛有毒危险区域的影响 17
3.2.2 风速对丙烯醛易燃危险区域的影响 19
3.2.3 风速对丙烯醛爆炸危险区域的影响 20
3.3 研究泄漏口大小对丙烯醛泄漏的影响 21
3.3.1 泄漏口大小对丙烯醛有毒危险区域的影响 22
3.3.2 泄漏口大 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
小对丙烯醛易燃危险区域的影响 23
3.3.3 泄漏口大小对丙烯醛爆炸危险区域的影响 25
4.4 小结 26
4. 安全预防措施及应急处置方法 27
4.1 安全预防措施 27
4.1.1 一般要求 27
4.1.2 操作安全 28
4.1.3 运输安全 28
4.2应急处置方法 29
4.2.1 急救措施 29
4.2.2 灭火方法 29
4.2.3 泄漏应急处置 29
参考文献 31
致谢 32
前言
1.1 丙烯醛的理化性质
丙烯醛（Acrolein）是最简单的不饱和醛，化学式为 C3H4O，一般情况下是无色透明并伴有臭味的液体，其蒸气对人眼有着很强的刺激性和催泪性。沸点 52.5℃，易挥发，易燃烧，有毒，溶于水、乙醇和乙醚[1]。因为分子结构中含有碳碳不饱和键和羰基，所以其具有较高的化学活性，是一种重要的有机化工中间体[2]。在光照、酸或碱存在下容易聚合，可以被氧化生成丙烯酸，丙烯醛中的碳碳双键和碳基键能够形成的共轭效应[3]，可发生共轭加成反应。
1.2 丙烯醛的危险性分析
1.2.1 丙烯酸的工业生产方法
丙烯醛的工业生产方法一般有三种：缩合法（甲醛乙醛缩合法、醇醛缩合法）、分解法（甲醛乙醛缩合法、醇醛缩合法）、氧化法（丙烯氧化法、丙烷氧化法和烯丙醇氧化法）[4]。
（1）缩合法
第一次完成工业上生产丙烯醛所使用的方法是甲醛乙醛气相缩合法。20世纪30年代末，一家德国企业用甲醛以及乙醛为原材料，通过气相缩合的方法获取丙烯醛，且在3年后完成大规模生产。这个生产过程中使用得最好的催化剂是硅胶，并且是由硅酸钠浸渍过的硅胶。其中最基本最重要的生产步骤为：甲醛水溶液和乙醛(稍微过量)经由管式反应器中的催化剂层,保持反应温度310℃左右,总收率若用甲醛计算则大概为65%，用乙醛计算则大概为75%[5]，反应结束后所存在的未发生反应的甲醛和乙醛可以进行再收集重复利用。截止到今天，一直有研究人员在对甲醛乙醛气相缩合法进行相应的研究，这种缩合法的催化剂常规要求是酸性和碱性一起具备，大致分为以下四种：碱性或两性氧化物与二氧化硅的复合氧化物系、碱性氧化物与磷酸盐复合系、分子筛系和水滑石类催化剂[6]。
醇醛缩合法是利用Ai等在240～320℃的高温下，在甲醛水溶液以及乙醇的反应环境中，使金属氧化物和金属磷酸盐在硅胶负载不相符的情况下发生相应的缩合反应，最后产生丙烯醛、乙醛、甲醇和二氧化碳等生产物。当用磷酸镍和硅胶负载W、Zn、Ni和Na元素氧化物时,丙烯醛的收率最高[7]。当甲醛物质的量与乙醇物质的量之比为2时，丙烯醛的回收率按乙醇为参考则大致在43%～ 50%范围内。该反应的原理是乙醇内的氢原子转移到甲醛分子上，使得乙醇转化为乙醛，最后再与甲醛发生羟醛缩合反应。其主要反应方程式见式下式。
CH2O+CH3CH2OH CH2=CHCHO+H20 （1）
（2）分解法
甘油脱水法是以丙烯醛为原料进行甘油酸脱水的一种经济、可持续的方法，它为取代传统的石油化工工艺提供了新的途径。在该方法下丙烯醛的理论产出率大致为40%左右。
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图11 甘水脱水法
甘油脱水法可分为在气相与液相中进行的两类。通过甘油在气相中的脱水来产生丙烯醛的尝试可以追溯到很久以前。1993年研究人员在573873 K反应温度下，在气相中催化甘油脱水得到80%产率的丙烯醛。然而，因为当时甘油高成本的原因这一方法一直尚未得到广泛开发，直到2025年前，作为生物柴油生产过程的副产品[8]，市场上出现了更便宜的甘油。新一代甘油脱水法得到更深入的研究，在573 K温度下，100%的甘油在氧化铝负载的磷酸催化剂上可转化得到75%的丙烯醛。甘油的液相脱水反应具有能量消耗低的优势，但有着产率低的局限性，且对于甘油的质量要求很高，另外该工艺还需要较高的投资和维护成本，因此，这种传统的方法还需要进一步的研究，以克服工业化的所有弊端。
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