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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:鄭旻綾
研究生(外文):Cheng, Min-Ling
論文名稱:丁二烯與丙烯腈槽區洩漏引發之多重風險堆疊衝擊分析-以國內某化工廠為例
論文名稱(外文):The Multi-risk Overlaps Impact Induced by Butadiene and Acrylonitrile Leakage as an Example for Chemical Manufacturing Company in Taiwan.
指導教授:謝明宏謝明宏引用關係
指導教授(外文):Hsieh, Ming- Hong
口試委員:張銘坤施慧中
口試委員(外文):Chang, Ming-KuenShih, Hui-Chung
口試日期:2014-06-20
學位類別:碩士
校院名稱:中臺科技大學
系所名稱:環境與安全衛生工程系碩士班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:216
中文關鍵詞:擴散模擬丁二稀丙烯腈多重風險堆疊分析
外文關鍵詞:Dispersing modelButadieneAcrylnitrileMulti-risk Overlaps Impact
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  擴散模式分析常被用來對化學品洩漏可能導致之危害進行風險分析與後果模擬,但目前常以單一儲槽作為主要探討對象,而忽略化學品在實際化工廠之運轉中並非單一設置,當其一旦洩漏,不僅會對個別儲槽產生危害而已,更可引發周邊化學品之連鎖危害,而導致更嚴重之後果。基此;本研究即對單一化學品洩漏可能引發的連鎖反應進行多重風險堆疊分析探討。
  
  本研究以台灣某乳膠業者之危害性化學品洩漏可能導致之後果為探究主體,並以分別相距55公尺位於儲存區最北邊之丁二烯儲槽(BD)和最南邊之丙烯腈(AN)為探討載具,透過事件樹分析單一儲槽洩漏產生之後果,再根據事件樹分析結果及台灣夏、冬季最常吹拂之西南風與東北季風做為情境模擬條件,利用ALOHA軟體進行多重風險堆疊分析探討。
  
  由本研究結果得知即使在危害最低之西南風吹拂下,2英吋BD槽管線破裂,若引發火災爆炸,將產生連鎖反應,不但導致其周圍之三座BD儲槽連續爆炸,更會引發AN儲槽嚴重毀損,以爆炸為例,其過壓為6.0 psi爆炸距離最高可達331 m (面積13000 m2);而AN儲槽在吹東北風時,經多重風險堆疊分析,其爆炸範圍並不會波及BD鄰槽,但若AN發生BLEVE,其熱輻射37.5 kW/ m2爆炸距離最高可達111 m(面積38455 m2)。因丙烯腈為毒性物質,根據Probit方程式,以10分鐘之致死率10%、50%、99%之濃度分別為433ppm、597 ppm及1026 ppm,其危害距離可達583 m(面積24998 m2)、497 m(面積31942 m2)及373 km(面積64579 m2),故若當儲槽發生危害時,不僅造成財產損失外,更波及至鄰近高速公路(距離250 m)、高速鐵路(距離440 m)及鄰近廠家及住宅損毀,造成嚴重的人員傷亡。
  
  由研究結果可知多重風險堆疊機制能完整的探討實際化工廠洩漏可能導致之衝擊與後果,其不但能更完整對製程進行危害鑑別與風險評估外,更能據此設置必要之防制措施以及緊急應變之規劃與運作。

Dispersing model analysis is the most often used in risk analysis and consequence simulation about chemicals’ leaking. But most scenario of tank leakage was just headline on single tank as well as the impact of itself. In real, most of chemical conpanies were not only installed single tank in storage site, there were many tanks equipped on storage area. And the result of chemical leaking was not only damaged the leaking tank itselft, but also possible to produce a series chain reaction of whole stoeage area,even caused a disaster of the company. Therefore; how to explore the multi-risk overlaps impact induced by dangerous and hazardous materials realse will be the key issue?.

  This study was focus on the latex manufacturing company in Taiwan, butadiene (BD) and acrylonitrile (AN) were the major chemicals of its process. The northernest BD tank was 55 meters away from the southernest AN tank. Before simulation; we processed event tree analysis to discuss the possible effects induced by chemical leaking. A series simulation in various conditions such as tank size and location, wind direction and rate, chemical type and release dimeter etc would be conduted. The softway of dispersing model we used was ALOHA recommended by EPA of USA. Then we conducted the chain reaction derived by different consequence of simulation such as pool fire,jet fire, boiling liquid expanding vapor explsion (BLEVE), vapor cloud explosion and toxic diffusion etc. Following the results of chain reaction, we got the Multi-risk Overlaps Impact of each chemical leaking.

  According study result, even though the northernest BD tank in southwest wind condition, 2 inches diameter pipeline broken induced a fire or explosion ,the following impact could not only cause other 3 BD tanks explosion and the southernest AN tank would be destroyed as well. In this scenario, the longest distance of 6 psi overpressure would reach 331 meters and the damaged range were 13000 m2. When the southernest AN tank in northeast wind condition, 2 inches diameter pipeline leaking induced a pool fire, it might cause a BLEVE, the diameter of thermal radiation of 37.5 kW/m2 was 111 meters and the cover area was 38455 m2. Besides; acrylonitrile was not a flammable material and it also was a toxic chemical, the large amount of AN would be release to air as AN wasm’t be ingired. Accroding to Probit equation; the death rate (in 10 min.) of 10%(433 ppm),50%
(597 ppm) and 99% (1026 ppm), the relative distance and area were 583 m and 24998 m2, 497 m and 31942 m2 and 373 m and 64579 m2. The toxic impact would not only cover the whole company and the adjacent areas of company, but the free highway and high speed railway would also be wounded even they were far form leaking site 250 m and 440 m relatively.

  According to result; Multi-risk Overlaps Impact analysis method could be more completely discuss the possible impact and consequence of chemical leaking.. It’s not only can be more detail to identify to hazard , to assess risk and the possible impact and consequence of chemical of tanl leaking, but also to be a key reference to make the emergency response and to install the monitoring and mitigation system as well.

致謝 I
摘要 I
Abstract III
名詞解釋 V
目錄 VII
表目錄 XIX
第一章 前言 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 5
第二章 文獻回顧 6
2.1 災害案例 6
2.1.1 災害案例(一)高雄煉油廠丁二烯工場火警事故 6
2.1.2 災害案例(二)高雄中石化大社廠丙烯腈外洩案 7
2.1.3 災害案例(三)彰化策新連環爆炸案 8
2.1.4 災害案例(四)桃園義鎧化學槽連環爆炸案 9
2.2 化學物質之危害特性 11
2.2.1 丁二烯 (1,3-Butadiene)之危害特性 11
2.2.2 丙烯腈(Acrylonitrile)之危害特性 14
2.3 事件樹分析 17
2.3.1 何謂事件樹分析 17
2.3.2 事件樹分析之特點 17
2.4 法規彙整-儲槽之安全距離與防溢堤 18
2.5 國內模擬儲槽洩漏之案例回顧 22
第三章 材料與方法 26
3.1 研究方法與流程 26
3.1.1 高危害性製程篩選[1] 26
3.1.2 資料蒐集 27
3.1.3 事件樹分析之步驟[22][23] 28
3.1.4 ALOHA模擬軟體簡介 30
3.2 研究對象介紹 33
3.2.1 研究對象之選定 33
3.2.2 現場訪視 33
3.3 資料蒐集 36
3.3.1 儲存條件蒐集 36
3.3.2 大氣資料蒐集 37
3.3.3 廠區周圍建設資料蒐集 40
3.4 ALOHA模擬 42
3.4.1 ALOHA模擬條件 42
3.4.2 模擬情境設定 46
第四章 結果與討論 47
4.1 儲槽洩漏之事件樹分析 47
4.2 模擬情境設定 49
4.3 模擬結果 52
4.3.1 情境一,BD1儲槽洩漏,風向為東北風,風速1.5 m/s 52
4.3.2 情境二,BD1儲槽洩漏,風向為東北風,風速4.4 m/s 69
4.3.3 情境三,BD1儲槽洩漏,風向為西南風,風速1.5 m/s 83
4.3.4 情境四,BD1儲槽洩漏,風向為西南風,風速3.9 m/s 100
4.3.5 情境五,AN2 儲槽洩漏,風向為東北風,風速1.5 m/s 117
4.3.6 情境六,AN2 儲槽洩漏,風向為東北風,風速4.4 m/s 127
4.3.7 情境七,AN2儲槽洩漏,風向為西南風,風速1.5 m/s 136
4.3.8 情境八,AN2儲槽洩漏,風向為西南風,風速3.9 m/s 148
4.4 風速因素之比較 158
4.5 風向因素之比較 164
4.6 最大風險損失 174
第五章 結論 184
參考文獻 188

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