CC BY
19мещаться по спирали из центральной зоны к периферии. Спиралеобразному движению материала во всем объеме камеры способствует не только форма основания 2 и отбойника 3, но и наличие перегородок 4, прикрепленных к днищу и отбойнику, которые позволяют создать упорядоченное перемещение твердой фазы из одного канала в другой. В центральной зоне (в вертикальной плоскости, проходящей через линию сопряжения полуцилиндров), где наблюдается фонтанирование и в которой распыляется раствор, происходит рост гранул, которые затем подсушиваются в закрученном потоке и, поступая в аэрофонтан, вновь контактируют с факелом распыла. Отработанный теплоноситель из камеры 1 поступает в циклоны 8, где происходит очистка отходящего газа от пылевидных частиц уноса. Уловленная в циклонах 8 пыль вместе с исходным сыпучим материалом в качестве ретура или наполнителя вновь возвращается в камеру. Готовый продукт из бункера 9 выгружается устройством 10.
С увеличением размера гранул требуется и большая энергия теплоносителя для перемещения частиц, создания устойчивого фонтанирования и удаления влаги из материала. Для этого газораспределительное устройство состоит из нескольких
Кафедра технической кибернетики и автоматики
секций сопел 5 с индивидуальным подводом теплоносителя из патрубков 11, что позволяет по мере движения и роста гранул увеличить скорость и температуру воздушного потока. Перечисленные мероприятия интенсифицируют процессы тепломассообмена при гранулировании и сушке материалов, способствуют хорошему фонтанированию и перемещению твердых частиц во всем объеме камеры, равномерному обезвоживанию гранул, что в конечном итоге повышает качество готового продукта.
Проведение исследования грануляции растворов сульфата аммония, карбамида и нитрофоски на лабораторной установке показали возможность получения продуктов с размером частиц 1 мм, с конечной влажностью 1-1,2%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Муштаев В.И., Тимонин А. С., Лебедев В. Я. Конструи -рование и расчет аппаратов со взвешенным слоем. М.: Химия. 1991. 344 с.
2. Современные проблемы химической технологии. Сборник трудов ЛТИ им .Ленсовета, под ред П.Г. Романкова Л. 1975. С. 105-116.
3. Лебедев В.Я и др. А.С. №840639 /СССР/ Сушилка для жидких и сыпучих материалов. БИ. 1981. № 23.
УДК 677.027
В.С. Ватагин, А.В. Невский
ОЦЕНКА РИСКА АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА «ДЕРЕВА СОБЫТИЙ»
(Ивановский институт государственной противопожарной службы МЧС России) Ивановский государственный химико-технологический университет E-mail: Vatagin@mail. ru
Применены современные подходы к обеспечению промышленной безопасности, базирующиеся на концепции «оптимального риска». Оценка риска включает оценку вероятности опасного события в сочетании с анализом последствий и позволяет представить количественное выражение опасности через величину риска. Приведены результаты анализа для газораздаточной станции.
Оценка риска химических предприятий ситуаций и определение возможных последствий включает исследования опасностей технологиче- в целях разработки необходимых мер по управле-ских установок при возникновении аварийных нию риском (предотвращение техногенных ава-
рий, выработка плана действий при аварийных ситуациях, организационно-технических мероприятий по уменьшению вероятностей аварий и последствий от них) [1-5].
Для количественной оценки риска использовались данные о надежности функционирования различных узлов, арматурных и регулирующих устройств, контрольно-измерительной аппаратуры и других элементов оборудования. Собрана и проанализирована информация, характеризующая последствия аварий, в частности, образование па-рогазовоздушных облаков, передвигающихся за пределы территории предприятия, что может привести к огромному ущербу.
В работе применены современные подходы к обеспечению промышленной безопасности, базирующиеся на концепции «оптимального риска». Оценка риска включает оценку вероятности опасного события в сочетании с анализом последствий и позволяет представить количественное выражение опасности через величину риска. При оценке риска важным этапом является определение моделируемых событий. Для оценки их вероятностей применялись два основных подхода:
- использование имеющихся сведений об авариях на заводах или отказах систем (анализ аварийности);
- анализ протекания аварии в целях синтеза необходимой вероятности.
В основном эти подходы являются частями количественного подхода, предусматривающего расчленение основного события на составляющие его элементы. Риск определяется как функция вероятностей возможных событий и связанных с ними последствий.
Показано, что важнейшими частями метода оценки вероятностей опасных событий являются методы дерева событий, ошибок, отказов.
Величина частоты "верхнего" события оценивалась с помощью метода Монте-Карло. Метод дерева ошибок наиболее известный и широко применяемый для выявления ошибок и отказов, основан на отборе самого главного нежелательного события (например, крупной аварии), прослеживаемого до причин, которые могли его вызвать (сложные ошибки, погрешности персонала и др.).
Показано, что при недостатке необходимых данных по коэффициентам отказов оборудования возможно использование (с определенной точностью) известных данных по идентичным авариям для "верхних" событий в дереве отказов. Включаются также оценки человеческого фактора, вносящего значительный вклад в "верхнее" событие. При этом такие ошибки рассматривают-
ся индивидуально и распределяются по классам, например, ошибки, упущения проверок в наблюдении за сигналом тревоги и т.д.
В данной работе рассмотрены два вида отказов: потенциальные, обнаруженные в результате проверочного осмотра, и реальные, вызвавшие аварии. Было изучено около 20 тыс. емкостей, имеющих следующие характеристики:
• емкости построены по первому классу требований, установленных проектировочными нормами;
• огнеупорные (это означает, что отказы компонент емкостей под действием пламени не происходят, кроме внешних оболочек);
• толщина стенок более 9,5 мм;
• сварные или клепаные;
• рабочее давление превышает 0,7 МПа;
• срок эксплуатации менее 40 лет.
Рассмотрено 216 потенциальных и 13 реальных отказов, приведших к авариям за исследованный период наблюдений. При этом частота потенциальных отказов составила 6,9-10-4 год-1, а частота реальных отказов - 4,2-10-4 год-1. Результаты проведенного статистического анализа с доверительной вероятностью 0,99 дают для верхних частот отказов следующие значения: для потенциальных отказов - 8,0-10-4 год-1 и для реальных отказов - 8,3-10-5 год-1. Причем тот факт, что 94 % из 216 отказов были вызваны трещинами, позволяет использовать приведенные частоты отказов в качестве характеристик вероятностей образования отверстий в резервуарах.
Риск и вероятности аварийных ситуаций на газораздаточной станции
При анализе опасностей, возникающих при функционировании газораздаточной станции (ГРС), рассматривались емкости и связанные с ними коммуникации, по которым передаются углеводородные фракции, а так же объекты, на которых производится отгрузка топливных фракций потребителю.
Непосредственно на территории резерву-арного парка может произойти аварийный выброс большого количества сжиженных углеводородных фракций, испаряющихся и воспламеняющихся (часто со взрывом). Эти фракции могут выбрасываться в результате утечки содержимого из любой емкости хранилища или в результате разрыва питающих ГРС трубопроводов и линий. Скорость выброса такова, что образующееся пожарозрыво-опасное облако сравнительно мало, чтобы причинить значительный ущерб при его воспламенении. Однако возможен случай разрыва газопроводной линии с полным истечением сжиженной углево-
дородной фракции из резервуара. Все возможные исходы, связанные с выбросом, могут вызвать эффекты "домино", имеющие наиболее серьезные последствия. В некоторых случаях такой выброс и образование облака бывают мгновенными (например, аварийный разрыв емкости), облако распространяется на значительное расстояние по направлению ветра.
ГРС представляет собой объект, емкости которого предназначены для постоянного обеспечения потребителей углеводородными фракциями. Мощность ГРС в течение года меняется незначительно, так как скорость наполнения и опустошения емкостей практически постоянна. Опасными на ГРС являются случаи, сопровождающиеся выбросами больших объемов сжиженных углеводородных фракций.
Расчет вероятностей отказов проводился на основе анализа дерева отказов с большим количеством составляющих событий, для которых безопасность определяется надежностью значительного числа компонентов нефтепродуктов с использованием данных по коэффициентам отказов отдельных событий, когда имеются адекватные статистические данные.
Дерево отказов представлено для одной емкости и связанного с ней оборудования, чтобы показать, какие явления могут привести к различным нарушениям и ошибкам, вызывающим, в конечном счете, аварии. Логическая схема, связывающая со-
ответствующие составляющие "верхнего" события (разрыв резервуаров и взрыв), использована в сочетании с численными значениями эксплуатационных и других ошибок, приводящих к аварии для систем данного типа. Дерево отказов является иллюстрацией последовательности нежелательных событий, сбоев и нарушений, вызывающих разрыв емкости в резервуарном парке ГРС.
Инициирующие события, вызывающие разрыв емкости и последующий выброс, условно разделяются на следующие основные категории:
• природные воздействия, столкновение с транспортным средством, пожар на внешних объектах, вызывающий повреждение и разрушение емкости, взрыв углеводородной фракции внутри емкости и другие внешние факторы;
• сбои и нарушения в работе механизмов, механические повреждения и отказы структурных элементов технологической системы.
На основе построенного дерева отказов проведена оценка влияния нежелательных событий на общую вероятность аварии. Использованы значения банков данных ТКО (Голландия) и WASH-1400 (США) [3].
Исходя из приведенных на рис. данных по частотам составляющих событий, вычислена вероятность разрыва емкости-хранилища.
Отказ контрольной аппаратуры
Ошибки операторов
Отказ запорной аппаратуры
Рис. Дерево событий и вероятности отказов. Fig. The occurrence tree and probability of failure.
Таблица
Вероятности аварийных ситуаций в зависимости
от частот отказов Table. The probability of the emergencies vs the probability failure.
Построение дерева отказов и вероятностная оценка всех составляющих дерево событий проведены с использованием пакета прикладных программ TR EB-MOS TER.
В целях снижения допустимой вероятности аварий разработаны программы уменьшения частоты отказов запорной арматуры, КИП и А, шлангов, защитной системы и ошибок персонала. Вероятности аварийных ситуаций при уменьшении частот отказов оборудования и ошибок оператора приведены в таблице.
ЛИТЕРАТУРА
Событие Существующая вероятность Вероятность при уменьшении частоты отказов на величину не более 10-2 Общая вероятность при уменьшении частот отказов и ошибок оператора
задвижки и вентили шланги ошибки оператора
Отказ запорной арматуры 8,510-3 1,0-Ю-4 - - -
Выброс СПГ из автоцистерны 1,810-1 1,0-10-2 1,810-3 - -
Разгерметизация соединений после останова 4,3-10-1 1,110-1 - 1,710-5 1,0-Ю-6
Разлитие СПГ на автоэстакаде 5,4-10-1 1,2-10-1 - - 2,0-10-6
Отказ гидрантов 5,5-10-1 5,1-101 - 1,110-1 2,0-10-3
Авария при загрузке 7,0-10-2 4,0-10-3 3,6-10-3 2,0-10-4
Пожар на авторампе 4,4-10-2 6,7-10-3 2,6-10-3 1,410-3 4,4-10-5
1. Невский А.В., Мешалкин В.П., Шарнин В. А. Анализ и синтез водных ресурсосберегающих химико-технологических систем. М.: Наука. 2004. 212 с.
2. Vatagin V.S., Topolski N.G. Computer Aided Fire safety Systems in Chemical Industries. Mary Kay O'Connor Process Safety Center Symposium. Proceeding. October 2425, 2000, Reed Arena, Texas A&M University, College Station, Texas. Р.348-349.
3. Ватагин В. С., Топольский Н.Г. Системы безопасности. 2003. № 6 (48). С. 16-19
4. Ватагин В.С. Системы безопасности. 2003. № 8 (50). С. 23-35.
5. Ватагин В.С., Топольский Н.Г. Химическая техника. 2003. № 3. С. 18-22.
Кафедра общей химической технологии
УДК 658.512.011.56 Е.С. Боровинская, М.Ю. Лебедева*, Г.Н. Вениаминова**, В.А. Холоднов К ВОПРОСУ О РЕШЕНИИ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ
(Санкт-Петербургский государственный технологический институт (ТУ), *Филиал «МЭИ (ТУ)» в г. Смоленске, ** Санкт-Петербургский Банковский институт) E-mail: holodnov@yandex.ru
В настоящей статье рассматриваются вопросы, связанные с решением традиционной проблемы химической кинетики - определение кинетических параметров по экспериментальным данным. Показано, что традиционный метод решения задачи, ориентированный на получение одного значения для параметра, является не совсем корректным. На конкретном примере с использованием Mathcad показано, что речь может идти только об интервальной оценке кинетических параметров.
Суммарная реакция преобразования одновалентного таллия Т1+ (элемента третьей группы таблицы Д.И. Менделеева) в трехвалентный Т13+ при взаимодействии с трехвалентным кобальтом
Со3+ имеет промежуточный продукт (двухвалентный таллий Т12) и происходит в две стадии, причем первая из них обратимая:
