CC BY
69
1. ГОСТ 147-95 (ИСО 1928-76), Топливо твёрдое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.
2. McEvan W.S./ The Heats of Combustion of Compounds Containing the Tetrazole Ring/ W.S. McEvan and M.W. Rigg// J. Am. Chem. Soc.-1951/-V.73, №10 -p.4725-p.4727.
3. Chavez D.E./ Tetrazine Explosives/ D.E.Chavez, M.A.Hiskey, and D.L.Naud// Propellants, Explosives, Pyrotechnics.-2004.- V.29, №4.-p.209-p.215.
УДК 502.175-027.21 504.5:001.891
Д. С. Веретенникова, M. Райкова, А. С. Мосолов1
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия. 1ЗАО «Амулет», Москва, Россия.
АНАЛИЗ И ОЦЕНКА РИСКА ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВАРИЙ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ С ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИМИСЯ ЖИДКОСТЯМИ.
Рассмотрена проблема обеспечения безопасности оборудования с легковоспламеняющимися жидкостями, применяемого в химико-технологических процессах. Предложены алгоритмы получения исходных данных на этапе проектирования. Построены логико-графические модели для определения риска возникновения аварийной ситуации на данном объекте.
Safety of using of equipment containing flammable liquids in chemical production was studied. The algorithms of formation date base for design stage were developed. Logical graphical models for determining risk accidents at these facilities were designed.
Проблему обеспечения безопасности опасных промышленных объектов следует рассматривать на всех стадиях жизненного цикла, главными из которых являются стадии проектирования и эксплуатации [1]. При проектировании производственного объекта используется, как правило, детерминированный подход к анализу и оценке риска, являющегося количественной мерой опасности. Существование химического производства само по себе является источником опасности для человека и окружающей среды. В процессе функционирования объекта всегда существуют источники опасности и факторы риска, которые могут привести к экологическому, экономическому, или социальному видам риска. Задачей достижения безопасности на опасном промышленном объекте является такое управление производством, которое способно обеспечить приемлемый уровень риска для человека и окружающей среды.
На стадии проектировании эффективных вариантов технологических проектов безопасность должна быть обеспечена:
^ Созданием ресурсо- и энергосберегающих технологий, гибких схем очистки стоков и регенерации растворителей; ^ Проектированием систем аварийной защиты, блокировки, аварийного
останова производства; ^ Проектированием систем защиты окружающей среды от вредных выбросов с целью повышения безопасности производства в результате его по-
следующего функционирования и экологической безопасности, связанной с его длительным воздействием; ^ Проведением системного анализа проектируемых производств с учетом риска и разработкой соответствующих методических подходов и математических и алгоритмических методов к решению данной проблемы.
Статистический анализ аварий на химическом производстве [2, 3] показывает, что основными источниками пожаров и взрывов являются горючие газы и пары. Особую опасность представляет применение легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ). К ним относятся жидкие углеводороды, кислородсодержащие соединения (спирты, альдегиды, кетоны и др.) и целый ряд других веществ. Эти вещества используются на различных технологических стадиях: синтез веществ, разделение реакционных смесей с помощью ректификации и дистилляции, абсорбция, хранение жидкостей в емкостях, перекачивание жидкостей по трубопроводам и т.д. Целый ряд из перечисленных процессов проводятся при повышенном давлении и температуре выше точки кипения жидкости при атмосферном давлении. Опасность возникновения пожара и взрыва таких систем значительно возрастает, так как при разгерметизации оборудования происходит мгновенное испарение горючей жидкости с последующим образованием взрывоопасной смеси с воздухом.
В настоящей работе проведен анализ риска возникновения аварий в технологическом оборудовании, использующих ЛВЖ. При выполнении данной работы использовались методические рекомендации, изложенные в учебном пособии [4].
Логико-графическую модель анализ риска возникновения аварии технологического оборудования с ЛВЖ в виде семантического графа пред-
гическом оборудовании с легковоспламеняющимися жидкостями
Были рассмотрены 6 типовых ситуаций (/ = 1>б): - полное разрушение емкости с ЛВЖ; - частичное разгерметизация емкости с ЛВЖ;
Б3 - частичное или полное разгерметизация трубопровода с ЛВЖ; £4 - полное разрушение емкости с перегретой ЛВЖ; Б5 - частичное разрушение емкости с перегретой ЛВЖ; Бб - испарение ЛВЖ из разгерметизированного трубопровода или емкости.
В качестве причин р0(о = 1,7), приводящих к аварийным ситуациям, были выявлены: Р1 - коррозия оборудования; Р2 - нарушение эксплуатации технологической линии; Р3 - авария на соседнем объекте; Р4 - авария на самой технологической установке; Р5 - отказ предохранительных клапанов, аварийных вентилей; Рб - ошибка персонала; Р7 - внешние причины.
В качестве факторов риска на различных уровнях развития аварии были выделены: - разлив ЛВЖ; Б2 - испарение жидкости из пролива; Б3 -образование паровоздушного облака (токсичного или взрывоопасного); Б4 -взрыв; Б5 -пожар; Бб - выброс паров из емкости; Б7 - дальнейшее развитие аварии на промтерритории предприятия и за его пределами.
Наиболее нежелательным является развитие аварии с возникновением факторов Б4, Б5, Б7 приводящим к наиболее существенным последствиям -
12 3
трем видам риска (Я , Я , Я ) в результате аварии. Развитие аварий по сценариям, приводящим к промежуточным факторам риска Б1, Б2, Б3, Бб является наименее опасным и может привести только к социальному (токсическому) и экологическому видам риска аварии с различной тяжестью последствий.
Фактор в зависимости от сценария развития аварии может привести к токсическому воздействию на обслуживающий персонал, а дальнейшее испарение приведет к появлению фактора Б3 и при наличии источника зажигания - к дальнейшему развитию аварийной ситуации и возникновению факторов Б4 и Б5 - взрыва и/или пожара в помещении, к экономическому ущербу (риск Я1), токсичному воздействию на обслуживающий персонал
23
(риск Я ) и загрязнению окружающей среды (риска Я ). Фактор Бб может привести к экологическому риску и токсическому воздействию на обслуживающий персонал, а при дальнейшем развитии аварийной ситуации к возникновению факторов Б4 и Б5 - взрыва и/или пожара в аппарате.
В соответствии с общей логической моделью анализа риска аварии были сформулированы конкретные логические модели для каждой аварийной ситуации. Первичными называют такие причины, возникновение которых непосредственно приводит к наступлению аварийной ситуации. Результаты аварийной ситуации могут стать вторичной причиной для возникновения другой аварийной ситуации с более тяжелыми последствиями.
Вероятность возникновения |-й ситуации (Б]) от первичных причин (Р|0) определяется по уравнению:
Рз =1 П1" Ро\ 1 = ^ (1)
0=1 4 '
где М - количество аварийных ситуаций, Р|0 - вероятность возникно-вения|-й аварийной ситуации от первичной причины.
Вероятность возникновения |-й ситуации (Б|) от вторичных причин (Р|) определяется по уравнению:
3] : Р/ = 1 - (1 - Р/о)х (1 - Р/)] е М,/е М,] Ф /,о е О
где М - количество аварийных ситуаций; Pjo - вероятность возникно-вения_|-й аварийной ситуации от первичной причины; Р| - вероятность возникновения j-й аварийной ситуации от вторичной причины. Вероятность Р| определяется по уравнению (1).
Исходные данные и результаты определения вероятности возникновения |-й ситуации (Б|) от первичных (Р|0) и вторичных причин (Р|) представлены в табл.1.
Табл.1. Вероятность возникновения аварийной ситуации от различных при-
чин и других аварийных ситуаций
Вероятности возникновения аварийных ситуаций Ситуации
Б2 Бз Б4 Б5 Бб
Исходные данные
От первичных причин, Р0
Р1 0 1х10-6 1х10-3 0 1х10-3 1х10-2
Р2 0 0 5х10-4 0 0 5х10-3
Рз 0 5х10-4 1х10-4 0 5х10-4 1х10-4
Р4 0 0 5х10-4 0 0 5х10-4
Р5 0 3х10-5 3х10-5 0 0 3х10-5
Рб 0 1х10-4 0 0 1х10-4 0
Р7 3х10-8 3х10-8 3х10-8 3х10-8 3х10-8 3х10-8
От вторичных причин, Р|
Р2 6,3х 10-4 0 0 0 0 0
Р5 0 0 0 1,6х 10-3 0
Результаты
Р| 6,3х 10-4 б,3х 10-4 2,1х 10-3 1,бх 10-3 1,6х 10-3 1,6х 10-2
Для определения вероятностей возникновения факторов риска от |-х ситуаций и вероятностей возникновения рисков при различных сценариях были использованы статистические данные, а при отсутствии таковых -экспертные оценки.
В качестве первой ситуации (Б1) возникновения и развития аварии была выбрана ситуация полного разрушения емкости с ЛВЖ. Обобщенная логико-графическая модель развития первой аварийной ситуации в виде семантического графа представлена на рис. 2. Для анализа риска были определены все возможные виды рисков для первого, второго и третьего укрупненных уровней развития аварии по различным сценариям.
Рис. 2. Обобщенная логико-графическая модель развития первой аварийной ситуации на технологическом оборудовании с ЛВЖ
Представленная модель развития одной из возможной аварийной ситуаций показывает, что в результате возникновения аварии наносится социальный, экологический и экономический ущербы. В работе были построены модели развития всех возможных аварийных ситуаций.
Результаты настоящей работы можно применять для оценки риска возникновения на реальных технологических объектах, использующих ЛВЖ.
Библиографические ссылки:
1. Паспорт безопасности опасного объекта. Приложение к приказу МЧС РФ от 4 ноября 2004 г. N 506.
2. US Chemical Safety and Hazard Investigation Board [Электронный ресурс]: http://www.csb.gov.
3. Информационный бюллетень Федеральной службы №1(46), 2010г.
4.Савицкая Т. В., Егоров А. Ф., Михайлова П. Г., Левушкина С. А. Задачи и примеры анализа риска, оценки последствий аварий и негативных воздействий химически опасных объектов: Учебное пособие. - М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2011. - 312 с.
