在化工行业中,环境污染防控与安全生产一直是企业关注的焦点,化工生产事故的后果对人员表现为伤亡事故,对自然环境则表现为环境污染问题。当前我国化工产业正处于高速发展阶段,同时也暴露出较多的安全与环境问题。许多化工企业在地理位置上被城市或者乡村包围,一旦化工生产过程中出现了生产事故,其后果可能会造成人员伤亡、环境污染等严重后果。近两年氯碱行业先后发生2018年“11·28”事故以及2019年“4·24”事故。两起事故均为氯乙烯气柜泄漏引起火灾爆炸事故,造成严重的人员伤亡与环境污染事故。氯碱行业生产过程中使用的氯乙烯湿式钟罩式气柜已经暴露出严重的安全与环境问题,亟待研究解决。本文针对氯碱生产企业中氯乙烯气柜作为研究对象,以泄漏,火灾与爆炸作为生产事故灾害类型,通过数值模拟的方法分析事故发生、蔓延及多灾种耦合机理。从模拟结果寻找多灾种耦合与切断事故链的关键节点,寻找断链减灾方式,进而达到切断或减少事故造成的人员伤亡与环境污染,提升该行业的本质安全,减少环境污染的生产根源。本研究为氯碱生产企业减少氯乙烯气柜事故的发生、遏制安全与环境事故的发生提供技术支撑。通过典型的氯碱生产企业中氯乙烯湿式气柜现有的生产工艺参数及其与前后生产工艺联系和相互影响,以及氯乙烯气柜周边设备设施布局及周边环境特征的研究表明:氯乙烯气柜可能引发的事故类型既有负压爆炸事故又有正压泄漏事故。负压爆炸事故危害表现为爆炸产生的表面超压对人员及设备的危害,正压泄漏事故将引发中毒、燃爆的事故链。两种事故多以工艺控制失效或操作失误或设备故障诱发,两种事故后果的严重性主要受周边环境的影响。基于流体力学,采用UG、COMSOL Multiphysics软件建立氯乙烯气柜泄漏事故链传递模型,模拟氯乙烯气柜的泄漏事故发生后氯乙烯气体的空间分布与泄漏时间的关系。模拟分析结果表明,在当地常年平均风速为3m/s的条件下进行模拟、当来自氯乙烯单体合成工段的氯乙烯向气柜进气控制失效时,泄漏量为3.47kg/s,泄漏时间达到120s,氯乙烯环境“毒性终点浓度-1”即将扩散至厂区外,而“毒性终点浓度-2”范围已达到最大值,且范围较小,毒性危害范围主要表现为“毒性终点浓度-1”。当来自单体储罐的氯乙烯向气柜进气控制失效时,泄漏量为68.74kg/s,泄漏时间达到120s,“毒性终点浓度-2”范围已扩散至厂区外,毒性危害范围主要表现为“毒性终点浓度-2”。因此,两种失效情景下,将泄漏事故的有效控制时间设定在120s以内,能有效降低氯乙烯气柜泄露引发的安全与环境危害,并以此泄漏事故传递模型开发为泄漏预警App,为生产企业提供预警技术支撑。基于泄漏传递模型的模拟结果,结合TNT当量法与MATLAB软件对氯乙烯气柜引发的燃爆事故进行模拟分析。氯乙烯气柜负压燃爆事故产生的最大表面超压为0.49MPa,死亡半径为21m。基于泄漏传递模型的模拟结果,氯乙烯气体随着泄漏的进行其燃爆的空间范围及空间体积浓度不再发生变化,燃爆能量达到极大值,燃爆产生最大表面超压为0.31MPa,,死亡半径为15.1,并对乙炔气柜、压缩机房与管廊等设备造成危害。本文研究建立了“泄漏—燃爆”相结合的计算方式,修正了传统TNT当量法计算燃爆能量的方式。本文研究表明基于增大安全距离的方法用于该厂区氯乙烯气柜燃爆风险防控不可行,增大氯乙烯气柜与乙炔气柜之间的安全距离,增大了氯乙烯气体燃爆的空间范围,而燃爆产生的最大表面超压基本不变。本研究基于现有湿式钟罩式气柜进行改进,设计了一种“种自动处理泄漏的双罩半地下式湿式气柜”,通过LOPA分析,将原有气柜的失效概率降低了10^-4。改进后的气柜是一种气柜事故的主动防御技术,可用于对氯乙烯或其他不溶或微溶于水的气体储存。