Химическая формула Cl2

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Введение           
2. Задача         
3. Вычисления
4. Вывод
5. Приложения
6. Список литературы           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ХЛОР. Химическая формула Cl2.

Хлор – первое отравляющее вещество, применённое в первую мировую войну. Германское командование использовало хлор для газовой атаки 22.04.1915 года. Из 6000 баллонов на фронте 6 км в течение 5 мин было выпущено 120 т хлора, который распространился на глубину 5–8 км. Потери составили 15000 человек. Хлор к настоящему времени утратил значение как ОВ, однако весьма широко используется в различных отраслях производства.

Физико-химические свойства. Хлор – зеленовато желтый газ с резким удушающим запахом. Плохо растворяется в воде, хорошо – в некоторых органических растворителях. В практических условиях растворимость хлора в воде незначительна и составляет 3 кг на 1 т воды. При обычном давлении сжижается при температуре – 34°С, образуя маслянистую жидкость желтовато зелёного цвета, затвердевающую при минус 101°С. Твёрдый хлор это бледно жёлтые кристаллы. Под давлением хлор сжижается уже при обычных температурах. Температура кипения сжиженного хлора –34,1°С, следовательно, даже зимой хлор находится в газообразном состоянии. При испарении образует с водяными парами белый туман. Один килограмм жидкого хлора дает 0,315 м3 газа.  
Хорошо адсорбируется активным углём. Химически очень активен.

Пожаро и взрывоопасность хлора. Негорюч, но пожароопасен, поддерживает горение многих органических веществ. В смеси с водородом взрывоопасен. При нагревании ёмкости взрывается.

Действие хлора на организм. По физиологическому действию на организм хлор относится к группе веществ удушающего действия. В момент контакта он оказывает сильное раздражающее действие на слизистую оболочку дыхательных путей и глаза. Признаки поражения наступают сразу после воздействия, поэтому хлор является быстродействующим АХОВ. Проникая в глубокие дыхательные пути, хлор разрушает лёгочную ткань, вызывая отёк лёгких.  
В зависимости от концентрации (токсодозы) хлора степень тяжести отравления может быть различной.  
При воздействии хлора уже в незначительных концентрациях наблюдается покраснение коньюктивы глаз, мягкого нёба и глотки, а также бронхит, лёгкая одышка, охриплость, чувство сдавливания.   
Пребывание в атмосфере, содержащей хлор в концентрациях 1,5–2 г/м3, сопровождается появлением болевых ощущений в верхних дыхательных путях, жжением и болью за грудиной (чувство сильного сдавливания в груди), жжением и резью в глазах, слезотечением, мучительным сухим кашлем. Через 2–4 ч появляются признаки отёка лёгких. Увеличивается одышка, учащается пульс, начинается отделение пенистой жёлтоватой или красноватой мокроты.  
Воздействие высоких концентраций хлора в течение 10–15 мин может привести к развитию химического ожога лёгких и смерти. При вдыхании хлора в очень высоких концентрациях смерть наступает в течение нескольких минут из за паралича дыхательного центра. 

Антидота против хлора не существует. 

Использование. Находит широкое применение для отбеливания тканей и бумажной массы, в производстве пластмасс, каучука, пестицидов, дихлорэтана, в цветной металлургии, а также в коммунально бытовом хозяйстве для обеззараживания воды.

Хлор хранят и перевозят к местам потребления только в сжиженном состоянии. Наиболее распространённым способом хранения и транспортировки жидкого хлора является хранение под давлением, соответствующим давлению насыщенных паров хлора при температуре окружающей среды. Обычно он хранится в цилиндрических (10–250 м3) и шаровых (600–2000 м3) резервуарах в сжиженном состоянии под давлением собственных паров, величина которого зависит от температуры жидкого хлора. При температуре 25°С оно составляет 8 кгс/см2, а при температуре 60°С – 18 кгс/см2. Сжиженный хлор перевозят в железнодорожных цистернах, контейнерах и баллонах, которые одновременно могут являться временными хранилищами.

Поведение в атмосфере. При разрушении емкости происходит бурное (в зависимости от давления) испарение хлора. Доля мгновенно испарившегося хлора зависит от температуры хранящегося жидкого хлора. Чем выше его температура, тем большая доля хлора практически мгновенно испаряется при аварийном выбросе (20% при 20°С и 30% при 40°С). При этом образуется так называемое первичное облако с концентрациями, значительно превышающими смертельные концентрации. Продолжительность поражающего действия первичного облака хлора на небольших удалениях от места аварии будет составлять от нескольких десятков секунд до нескольких минут.

Вторичное облако, образующееся при испарении хлора с площади розлива, характеризуется концентрацией этого вещества в нем на 2–3 порядка ниже, чем в первичном облаке. Однако продолжительность действия в этом облаке хлора значительно больше и определяется временем испарения разливающейся жидкости. Испарение идет за счет тепла поддона или подстилающей поверхности, а также окружающего воздуха. Время испарения зависит от количества вещества, характера разлива: в поддон или свободно (в обваловку) и от метеорологических условий. Испарение может длиться несколько часов и даже суток.

Газообразный хлор в 2,5 раза тяжелее воздуха, поэтому облако хлора перемещается по направлению ветра близко к земле. Обладает хорошей проникающей способностью в негерметичные сооружения. Может скапливаться в низких участках местности, подвалах домов, колодцах, тоннелях и защитных сооружениях, не оборудованных в противохимическом отношении.

За внешнюю границу зоны заражения принимается линия средней пороговой токсодозы, вызывающей начальные симптомы поражения. Она составляет 0,6 (мгЧмин)/л.

 

№ п/п	Исходные данные
		5
	Наименов. АХОВ	Хлор
1.	Кол-во АХОВ в един. емкости	0,95
2.	Общий запас АХОВ
3.	Скорость ветра в м/сек и направление	0,5 ю
4.	Температура воздуха	0
5.	Наличие снежного покрова	+
6.	Вечер	+
7.	Сплошн.обл.	+

 

 

5.1. Задание

На объекте произошла авария с проливом  хлора. Количество вылившейся жидкости неизвестно. Расстояние завода до объекта аварии - 3 км. Рабочие обеспечены противогазами ГП - 5 м на 50%, находятся в цехе. Провести оценку химической обстановки на 1 час после аварии, т.е. определить:

1. Степень вертикальной устойчивости атмосферы.

2. Эквивалентное количество веществ в первичном и вторичном облаках.

3. Глубины зон заражения первичным и вторичным облаком.

4. Полную глубину зоны заражения.

5. Площадь заражения.

6. Время подхода облака к объекту.

7. Время поражающего действия хлора.

8. Химические потери.

 

1. Находим степень вертикальной устойчивости  атмосферы по прогнозу погоды.

Скорость ветра, м/с	Вечер
	ясно, переменная облачность	сплошная облачность
<2	ин	из
2 – 3,9	из (ин)	из
>4	из	из

 

из – изотермия

2. Находим эквивалентное количество веществ в первичном и вторичном облаках

, где

К1 - коэффициент, зависящий от условий хранения хлора;

К3 - коэффициент, равный отношению пороговой токсической дозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ (табл. 3);

К5 - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы; для изотермии 0,23;

К7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха;

Q0 - количество разлившегося при аварии вещества, Т.

 

Qэ1=0,18*1,0*0,23*0,6/1*0,95=0,024

, где

К2 - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств хлора (табл. 3);

К4 - коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл. 4);

К6 - коэффициент, зависящий от времени N, прошедшего после начала аварии; значение коэффициента Кб определяется после продолжительности Т(ч) испарения вещества;

 

Qэ2=(1-0,18)*0,052*1,0*1,0*0,23*60*0,6/1*0,95/(0,05*1,553)=4,38

 

N0,8 при N<T  =  600,8 при 26,46< 151,2

К6 = 

Т0,8 при N≥Т =  151,20,8 при 60≥55,41

 

При Т<1 часа К6 принимается для 1 часа. Продолжительность поражающего действия хлора определяется временем испарения с площади разлива.

Время испарения Т (ч) хлора с площади разлива определяется по формуле:

, где

d – плотность хлора, Т/м3 (табл. 3);

h – толщина слоя хлора =0,05 м.

 

Т=(0,05*1,553)/(0,0052*1,0*0,6/1)=2,52 ч. = 151,2 с.

 

3. Вычиляем  глубины зон заражения первичным и вторичным облаком.

 

Qэ1=0,03

U=1м/с

0,05-0,01=0,04

0,85-0,38=0,47           0.38+0.24=0.62

0,04=0,47

0,02=x                        x=(0.02*0.47)/0.04=0.24

Г1=0,62

Qэ2=4,32

5-3=2

12,53-9,18=3,35              9,18+2,21=11,39

2=3,35

1,32=X                             x=(1,32*3,35)/2=2,21

Г2=11,39

 

4. Находим полную глубину зоны заражения.

Г=Г'+0,5Г", где

Г' - наибольший, Г" - наименьший из размеров Г1 и Г2.

Г=0,62+11,39*0,5=6,32 км.=6320 м.

Полученное значение сравниваем с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Гn, определяемых по формуле:

, где

N - время от начала аварии, τ;

V - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч (табл. 5).

За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Гп=60*1,39=83,4 м.= 0,0834 км.

 

5. Находим  площадь заражения.

, где

Sв - площадь зоны возможного заражения хлором, км2;

Г - глубина зоны заражения, км;

Y - угловые размеры зоны возможного заражения.

Угловые размеры зоны возможного заражения хлора в зависимости от скорости ветра.

υ – м/с	<0,5	0,6-1	1,1-2	>2
Y	360	180	90	45

 

Sв=8,72*10³*83,4²*360=21834893,952*10¯³=21835 м.=218,35 км².

Площадь зоны фактического заражения Sф (км2) рассчитываем по формуле:

, где

К8 - коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха, принимается равным: 0,135 при изотермии;

N - время, прошедшее после начала аварии (ч).

Sф=0,135*83,4² *60=2129,59 м. = 2,12959 км².

 

6. Время подхода облака к объекту.

Время подхода облака хлора к заданному объекту зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле:

, где

Х - расстояния от источника заражения до заданного объекта, км;

V - скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч (табл. 5).

T=3000/1,66=1807,23 с. = 0,5ч.

X=3км.=3000м.

V=6км/ч.=1,66 м/с.

 

7. Вычисляем химические потери людей в очаге поражения.

 

, где

Nсм - средняя удельная смертность людей при воздействии хлора, чел/Г (табл. 8).

Q0 - масса выброса хлора, Т.

Nп=0,5см.*0,95=0,48%

 

 

 

 

 

При скорости ветра по прогнозу меньше 0,5 м/с зона заражения имеет вид окружности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Точка О соответствует источнику заражения; угол Y = 360°; радиус окружности Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложения.                                              Таблица 2

Глубина (км) зоны заражения

Скорость ветра, м/с	Эквивалентное количество АХОВ, т
	0,01	0,05	0,1	0,5	1	3	5	10	20
1 и менее	0,38	0,85	1,25	3,16	4,75	9,18	12,53	19,20	29,56
2	0,26	0,59	0,84	1,92	2,84	5,35	7,20	10,83	16,44
3	0,22	0,48	0,68	1,53	2,17	3,99	5,34	7,96	11,94
4	0,19	0,42	0,59	1,33	1,88	3,28	4,36	6,46	9,62
5	0,17	0,38	0,53	1,19	1,68	2,91	3,75	5,53	8,19
6	0,15	0,34	0,48	1,09	1,53	2,66	3,43	4,88	7,20
7	0,14	0,32	0,45	1,00	1,42	2,46	3,17	4,49	6,48
8	0,13	0,30	0,42	0,94	1,33	2,30	2,97	4,20	5,92
9	0,12	0.28	0,40	0,88	1,25	2,17	2,80	3,96	5,60
10	0,12	0,26	0,38	0,84	1,19	2,06	2,66	3,76	5,31
11	0,11	0,25	0,36	0,80	1,13	1,96	2,53	3,58	5,06
12	0,11	0,24	0,34	0,76	1,08	1,88	2,42	3,43	4,85
13	0,10	0,23	0,33	0,74	1,04	1,80	2,37	3,29	4,66
14	0,10	0,22	0,32	0,71	1,00	1,74	2,24	3,17	4,49
15 и более	0,10	0,22	0,31	0,69	0,97	1,68	2,17	3,07	4,34