Прогнозирование, предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций на Туймазинском газоперерабатывающем заводе

Прогнозирование, предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций на Туймазинском газоперерабатывающем заводе

Регулирование работы ректификационных колонн затруднительно из-за большой их инерционности. Следует иметь в виду, что при регулировании процесса ректификации изменение режима очень медленно распространяется от тарелки к тарелке. Так, возмущение при изменении подачи сырья или орошения доходит до кубовой части колонны через значительный промежуток времени. Такое запаздывание зависит не только от количества тарелок, по которым стекает флегма, но и от величины вместимости куба колонны.

Обслуживающий персонал ГФУ и других установок с ректификационными колоннами должен знать влияние всех параметров на процесс ректификации и воздействовать на процесс изменением не одного из какого-либо параметров, но по совокупности нескольких [1].

1.7 Статистика чрезвычайных ситуаций на предприятиях нефтегазового комплекса

Анализ характера и причин аварий в нефтегазовой промышленности показывает, что в последнее десятилетие большинство из них (около 95 %) связано со взрывами: 54% в аппаратуре, 46% в производственных зданиях и на открытых технологических площадках. Статистика ЧС за 2000-2005 гг показывает, что из общего количества взрывов в 42,5% случаев происходят взрывы сжиженных углеводородных газов. При залповых выбросах горючих 7 % не сопровождаются воспламенением, 35% завершаются взрывами, в 23% случаев взрывы сочетаются с пожарами, 34% сопровождаются только пожарами (рисунок 1.3) [9].

Рисунок 1.3 – Диаграмма последствий залповых выбросов СУГ

Аварийность промышленных предприятий имеет тенденцию к росту, о чем свидетельствует статистика аварий в Российской Федерации и в мире.

04.01.1966 г. В Фейзене (Франция) произошел взрыв резервуара с жидким пропаном в результате пролива вещества из системы спуска воды из резервуара и воспламенения облака от проезжавшей невдалеке автомашины. Погибли 17 человек и получили травмы 80 человек [10].

19.11.1984 г. В пригороде Мехико Сан-Хуан в хранилище сжиженных нефтяных газов в результате утечек большого их количества из трубопровода и резервуара произошло несколько взрывов, начался пожар. Погибло более 500 человек, больше 7000 получили травмы [10].

11.04.2000г. в Якутске произошел пожар в результате несанкционированного отбора продукции с эксплуатационной колонны оператором ГПЗ. Отбор производился в месте, где расположен уровнемер. Температура продуктов в колонне на момент аварии составляла 77 С0 (тогда как при атмосферном давлении температура кипения получаемой продукции 38 С), т.е. фактически производился слив кипящего раствора, что является грубейшим нарушением правил пользования газофракционирующей установкой. Канистра, в которую непосредственно направлялся кипящий раствор, разорвалась и произошло воспламенение. Причиной возгорания продукта предположительно является искра, возникшая либо в результате разряда статического электричества, либо в результате удара оторвавшейся горловины канистры о находящееся внутри газофракционирующей установки оборудование [11].

23.08.2000 г. в цехе полимеризации бутилкаучука ОАО "Синтезкаучук" в Тольятти (Самарская область) вспыхнул пожар из-за утечки газа при проведении ремонтных работ. В результате пожара один человек погиб и трое госпитализированы.

08.09.2002 г. на Сосновском газоперерабатывающем заводе (Вуктыльский район Коми) во время ремонтных работ по устранению свища в одной из веток конденсатопровода произошел взрыв, при этом погиб один человек и шестеро получили ожоги различной степени тяжести [11].

 05.01.2004 г. на Ямале произошел прорыв магистрального газопровода. На газопроводе «Уренгой — Центр II» в результате коррозии металла произошел взрыв с возгоранием. Пострадавших нет.

10.01.2004 г. в Польше неподалеку от города Вадовице возник пожар на газопроводе, снабжавший газом газонаполнительную станцию. Высота пламени достигала 50 метров. Причиной аварии послужила трещина в газопроводе, который находился под высоким давлением. Пострадавших нет.

20.01.2004 г. В Алжире на газоперерабатывающем заводе в результате коррозии взорвался резервуар со сжиженным пропаном, 27 человек погибло, 74 человека получили травмы различной степени тяжести.

20.02.2004 г. в Новороссийске в районе нефтяного терминала Грушовое произошел разрыв магистрального газопровода Крымск-Новороссийск-Геленджик, возник пожар. Пострадавших нет [13].

22.03.2005 г. в Муравленко (Ямало-Ненецкий автономный округ, ЯНАО) на газоперерабатывающем заводе при вскрытии тепловой камеры произошла вспышка паров газа без распространения пламени и горения, в результате которой пострадали 4 человека [13].

26.07.2005 г. На Ново-Уфимском нефтеперабатывающем заводе прогремел сильный взрыв, причиной взрыва стал прорыв трубопровода газовой магистрали в цехе гидроочистки бензина. Жертв и пострадавших нет [13].

На основании вышеизложенных данных можно сделать вывод, что к наиболее тяжелым последствиям приводят аварии, связанные с разрушением сборников, содержащих сжиженные газы, или со взрывами газовых смесей внутри резервуаров при их переполнении, повышении температуры сверхдопустимой, применении несоответствующих материалов и низком качестве изготовления сосудов. Основными причинами аварий являются ошибки и нарушение правил техники безопасности персоналом, неисправность и изношенность оборудования (рисунок 1.4) [12].

1 – Ошибки персонала (30%);

2 – Нарушение технологического процесса (25%);

3 – Отказы средств регулирования и защиты (20%);

4 – Пропуск через фланцевые соединения (10%);

5 – Коррозия (5%);

6 – Механические повреждения (5%);

7 – Сбои в подаче электроэнергии (5%).

Рисунок 1.4 – Причины возникновения аварий на предприятиях нефтегазопереработки

1.8 Анализ пожаровзрывоопасности газоперерабатывающего производства

Характерные аварии в газоперерабатывающей промышленности подразделяются на взрывы на открытых установках и в производственных помещениях, вызванные выбросами по каким-либо причинам горючих и взрывоопасных веществ в атмосферу, и взрывы внутри технологического оборудования, сопровождаемые его разрушением и выбросом горючих продуктов, что влечет за собой вторичные взрывы или пожары в атмосфере.

Основное количество аварий связано с ведением химико-технологических процессов (81%) , с подготовкой оборудования к ремонту, ремонтными работами или приемом оборудования из ремонта (13%), по другим причинам (6%).

Аварии в газоперерабатывающей промышленности являются следствием несовершенства отдельных технических средств, недостатков проектов, а также ошибочных действий производственного персонала. На основании обобщения и анализа результатов технического расследования аварий на предприятиях отрасли выявлены следующие основные причины и условия возникновения и развития аварий [14]:

1) Пожаровзрывоопасные свойства применяемого сырья, конечных и побочных продуктов;

2) Аппаратное оформление – наличие на установке аппаратов, находящихся под давлением, высокая плотность расположения оборудования (вероятность развития сценария с эффектом «домино»), значительные объемы взрывоопасных материалов, находящихся в аппаратах;

3) Ведение процесса при сравнительно высоких давлениях (до 1,6 МПа) и высоких температурах (до 250 ºС).

4) Выход параметров технологического процесса за критические значения – изменение давления, изменение температуры, изменение уровня жидкости, изменение состава сырья, изменение дозы и скорости подачи сырья.

5) Нарушение герметичности оборудования. Наибольшее число случаев разгерметизации технологических систем связано с повышенной скоростью коррозии металла, сверхдопустимым износом оборудования и трубопроводов, некачественным выполнением сварных швов, пропуском через прокладки фланцевых соединений, недостаточным уплотнением сальниковых набивок, конструктивными недостатками аппаратов, сброс продукта через предохранительные клапана в атмосферу без сжигания.

6) Неисправность средств регулирования и противоаварийной защиты процессов. Пятая часть взрывов, пожаров и загораний на предприятиях газоперерабатывающей промышленности обусловлена несовершенством, неисправностью или необоснованным отключением контрольно-измерительных приборов, блокировок и других средств автоматического управления процессом. Наибольшую опасность представляют отказы в работе средств регулирования заданных параметров: температуры, давления, уровней жидкости в аппаратуре, скорости дозирования и состава материальных сред, которые, в конечном итоге, приводят к разгерметизации технологического оборудования, выбросам в атмосферу взрывоопасных продуктов и крупным авариям. Многие отклонения режима, вызванные отказами и средств регулирования, являются также и причиной возникновения источников воспламенения или импульсов взрыва [22].

7) Непрофессиональные и ошибочные действия обслуживающего персонала, в том числе, при проведении сварочных и ремонтных работ, неудовлетворительная ревизия состояния оборудования и трубопроводов; нарушение правил технической эксплуатации, а также некомпетентность при принятии решений в экстремальных ситуациях;

8) Невыполнение на предприятиях графиков планово-предупредительного ремонта оборудования, некачественный монтаж или ремонт оборудования.

9) Возможность появления источника воспламенения – образование зарядов статического электричества при движении газов и жидкостей по аппаратам и трубопроводам, применение тока высокого напряжения для электродвигателей, применение при производстве работ инструментов, дающих при ударах искру, производство ремонтных работ с применением открытого огня, неисправность или отсутствие средств молниезащиты и защиты от статического электричества, нарушение правил противопожарной дисциплины, неисправность заземления и изоляции электрооборудования, неисправность средств пожаротушения, открытые форсунки печей [19].

Таким образом, выявленные основные причины, условия возникновения и развития взрывов показывают, что низкий уровень обеспечения взрывопожаробезопасности отдельных предприятий создает повышенную вероятность возникновения на них взрыва.

1.9 Анализ пожаровзрывоопасности предприятий газоперерабатывающей промышленности в аспектах экономики, экологии, этики и устойчивости в чрезвычайных ситуациях

Аварии на предприятиях газоперерабатывающей промышленности влекут за собой большой материальный ущерб и приводят к значительным затратам при восстановлении производства.

Экономический ущерб от взрыва и пожара на газофракционирующей установке оценивается остаточной балансовой стоимостью разрушенного здания, оборудования и стоимостью потерянного или пришедшего в негодность сырья и готовой продукции. Следствием этого является и упущенная выгода [20].

Фактические потери для народного хозяйства значительно превышают экономический ущерб, так как в него не включены убытки от простоя предприятия, стоимость проектно-восстановительных работ.

Кроме того, имеют место затраты на тушение пожара и защиту соседних участков (огнетушащие вещества и горюче-смазочные материалы для пожарной техники), применение привлекаемой техники, необходимой для ликвидации ЧС на газоперерабатывающем заводе, включая и амортизационные отчисления для используемой техники, оплату работы спасателей и других ликвидаторов ЧС, выплату семьям погибших, лечение пострадавшего в результате аварии на газоперерабатывающем заводе рабочего персонала [20].

Для обеспечения возможности компенсации причиняемых при пожаре и взрыве установки убытков и создания дополнительных источников финансирования природоохранных мероприятий необходимо осуществить экологическое страхование для предприятий нефтегазопереработки, т.е. страхование ответственности организации – владельца источника экологической опасности.

Внезапное и непреднамеренное нанесение ущерба жизни, здоровью или имуществу третьих лиц или окружающей среде в результате пожара и взрыва является страховым случаем.

Страховое возмещение определяется в результате рассмотрения дела в суде и включает в себя:

а) ущерб, причиненный уничтожением или повреждением имущества;

б) вред, причиненный жизни или здоровью;

в) вред, причиненный природной среде;

г) компенсацию расходов, произведенных страхователем в целях уменьшения убытков и ликвидации последствий аварии.

Страховщиком не возмещаются:

а) вред, причиненный работникам страхователя;

б) моральный вред;

в) вред, причиненный имуществу, которым страхователь обладает на праве собственности, ином вещном или обязательственном праве;

г) неустойки и штрафы;

д) упущенная выгода [23].

Экологическое страхование выполняет ряд функций. Важнейшими из них являются:

а) компенсационная – реализуется путем аккумулирования денежных средств в фондах страховых организаций, за счет которых в дальнейшем компенсируются убытки, причиненные третьими лицам и окружающей природной среде;

б) превентивная – обеспечивается путем возложения на страхователя обязанности проведения комплекса мероприятий, направленных на снижение риска возникновения аварий. Невыполнение этих обязанностей может служить основанием для отказа в выплате страхового возмещения, поэтому страховщик осуществляет жесткий контроль за выполнением страхователем условий договора по проведению превентивных мер.

Экологическое страхование может быть добровольным и обязательным. При добровольном страховании страхователями могут быть юридические лица, расположенные на территории РФ, также за ее пределами, но имеющие производственные мощности на территории РФ. Обязательное экологическое страхование в настоящее время предусмотрено ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» Согласно этому закону организации, эксплуатирующие опасные производственные объекты, обязаны заключить договор страхования ответственности на случай аварии на данном объекте. Наличие договора является одним из обязательных условий выдачи лицензии этим организациям [23].

Этическая проблема причин возникновения пожара и взрыва на объекте газоперерабатывающей промышленности заключается в халатном отношении персонала, неправильной эксплуатации оборудования, несоблюдении техники пожарной безопасности, несоблюдении правил при ведении огневых работ.

Способность оборудования газоперерабатывающего завода противостоять поражающим факторам пожара и взрыва характеризует его устойчивость в ЧС. Для повышения сопротивляемости поражающим факторам ЧС необходимо проведение ряда мероприятий для предотвращения пожаров и взрывов и уменьшения их развития в случае возникновения (требования норм к проектированию и строительству зданий и сооружений объектов экономики, к технике безопасности на рабочем месте, пожарной охране предприятия и др.). Мероприятия по обеспечению взрывобезопасности рассмотрены ниже в п. 1.9.

1.10 Предотвращение взрывов и взрывозащита производственного оборудования, зданий, сооружений и технологических процессов предприятий нефтегазопереработки

Взрывобезопасность производственных процессов, зданий, сооружений, производственного оборудования обеспечивают мерами по взрывопредупреждению и взрывозащите, организационными и организационно-техническими мероприятиями в соответствии с действующими нормативно-техническими документами.

Взрывопредупреждение - комплекс организационных и технических мер, предотвращающих возможность возникновения взрывов и направленных на исключение условий образования взрывоопасных газовоздушных смесей и источников их зажигания [24].

Взрывозащита - комплекс технических мер, предотвращающих воздействие на людей опасных и вредных факторов взрыва и обеспечивающих сохранение производственного оборудования, зданий, сооружений, сырья и готовой продукции. Так как необходимым и достаточным условием возникновения взрыва является наличие взрывоопасной газовоздушной (смеси с содержанием горючего в пределах области воспламенения) и источника инициирования взрыва (источника зажигания смеси достаточной мощности и температуры), то для предотвращения взрыва необходимо исключить эти условия или хотя бы одно из них. Основные направления мероприятий по взрывопредупреждению представлены на рисунке 1.5.

Для обеспечения защиты людей и материальных ценностей при возникновении взрыва должны быть предусмотрены меры, предотвращающие воздействие следующих опасных факторов взрыва:

-                     пламени и высокотемпературных продуктов горения;

-                     давления взрыва;

-                     высокоскоростных газовоздушных потоков;

-                     ударных волн;

-                     обрушившихся конструкций зданий и сооружений и разлетающихся элементов строительных конструкций, производственного оборудования и коммуникаций [24].

Основные направления технических мер по взрывозащите представлены на рисунке 1.6.

Рисунок 1.5 – Мероприятия по взрывопредупреждению на ТГПЗ

Рисунок 1.6 – Мероприятия по пожаровзрывозащите

Таким образом, в разделе произведен анализ аварийности объектов газоперерабатывающей промышленности, рассмотрены особенности технологического процесса, пожаровзрывоопасные свойства сжиженных углеводородных газов, выявлены причины возникновения аварий и условия их возникновения. Рассмотрена необходимая информация для разработки сценария развития аварии разделе 2.

2 АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ И ИХ РАЗВИТИЕ. ОЦЕНКА РИСКА ГАЗОФРАКЦИОНИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ

В данном разделе содержатся исходные данные о предприятии, необходимые для анализа риска объекта, рассмотрены возможные причины возникновения аварий на газофракционирующей установке Туймазинского газоперерабатывающего завода, разрабатывается сценарий возникновения чрезвычайной ситуации, по которому будут произведены расчеты в следующих разделах дипломного проекта.

2.1 Характеристика Туймазинского газоперерабатывающего завода

Туймазинский газоперерабатывающий завод (Туймазинское производство) – филиал открытого акционерного общества «Акционерная нефтяная компания «Башнефть».

Туймазинский газоперерабатывающий завод (ТГПЗ) предназначен для переработки попутного нефтяного газа с месторождений Республик Башкортостан и Татарстан и поступающей по трубопроводам и поступающей по трубопроводам широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) от Оренбургского газового комплекса и месторождений Сибири.

Завод осуществляет прием и переработку ШФЛУ, поступающей в железнодорожных цистернах от других поставщиков.

Основными товарными продуктами завода являются:

- газы углеводородные (пропан-бутановые фракции) сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления;

- изобутановая фракция;

- фракция нормального бутана;

- гексановая фракция;

- бензин газовый.

Опасный производственный объект отнесен к декларируемым объектам по наличию воспламеняющихся газов 805,1 т и горючих жидкостей, находящихся в технологическом процессе 396,6 т [2].

ТГПЗ расположен в Туймазинском районе на удалении 7 км к северо-западу г.Туймазы.

Площадь ТГПЗ 27 га, в т.ч. технологические установки – 11.4 га, товарно-сырьевой парк – 16.4 га.

Климат района – умеренно-континентальный. Рельеф местности относительно ровный с редкими лесопосадками. Балки, овраги, естественные и искусственные водоемы отсутствуют. Территория объекта незатопляемая. Землетрясения, сели, лавины, карстовые явления на месте расположения объекта не наблюдались. Территория объекта не является сейсмически опасной [2].

ТГПЗ имеет ограждение по всему периметру. Круглосуточно территория объекта охраняется вневедомственной военизированной охраной.

         Температура воздуха:

- среднемесячная самого холодного месяца (январь) – минус 18,4 ˚С,

- среднемесячная самого жаркого месяца (июль) – 25,6 ˚С,

- абсолютный минимум – минус 50 ˚С,

- абсолютный максимум – 40 ˚С,

Среднегодовая температура воздуха 2,8 ˚С,

Преобладающее направление ветра в течении года юго-западное. Среднегодовая скорость ветра – 3,1 м/с [2].

2.2 Численность населения, которая может пострадать в результате воздействия факторов ЧС

В соответствии с санитарными нормами СанПиН 2.2.1/2.1.1.1031-01 ТГПЗ относится к предприятиям 2 класса, нормативная санитарно-защитная зона для которых установлена 500 м. Нормативная и фактическая санитарно-защитная зона для ТГПЗ 500 м. В пределах санитарно-защитной зоны жилые застройки отсутствуют.

Ближайшие объекты от Туймазинского газоперерабатывающего завода расположены на расстоянии:

1.                 Газонаполнительная станция (ГНС) «Туймазы-Газ» - 200 м к северо-западу

2.                 Туймазинский участок Октябрьского филиала «СГ-Транс» - 250 м к северо-западу

3.                 ЧП «Ахмитдинов» - возле РСУ

4.                 Специализированное строительно-монтажное управление (ССМУ) – возле РСУ 200 м к западу

5.                 Автозаправочная станция – 300 м к востоку

6.                 Туймазинский завод технического углерода – 400 м к востоку

7.                 Туймазинский участок хранения химреагентов Октябрьской базы Башнефтеснаба – 800 м к юго-востоку

8.                 ЗАО «Торговый дом» Туймазинское медстекло – 1100 м к востоку

9.                 ДООО «Железобетон» - 1200 м к северо-востоку

10.                                ПЧ-147 – 200 м к западу [2].

На Туймазинском газоперерабатывающем заводе общая численность персонала составляет 228 человек, наибольшей рабочей смены – 130 человек, средняя численность – 114 человек, таблица 2.1.

Таблица 2.1 – Сведения об общей численности персонала и численности наибольшей рабочей смены

Перечень крупных близлежащих организаций и населенных пунктов, которые могут оказаться в зонах действия поражающих факторов аварии, представлены в таблице 2.2 [2].

Таблица 2.2 - Перечень близлежащих организаций и населенных пунктов, которые могут оказаться в зонах действия поражающих факторов аварии

2.3 Оценка риска аварий на газофракционирующей установке

Прогнозирование частоты аварий проводится на основе статистический данных. В разделе 1 приведена статистика ЧС на предприятиях нефтепереработки и причин их возникновения. Аварийные ситуации, связанные со взрывами и пожарами на газоперерабатывающих заводах, как правило, влекут за собой значительные потери среди людей, разрушения технологического оборудования, а также значительный материальный ущерб. Крупные аварии обычно характеризуются комбинацией случайных событий, которые возникают с различной частотой и на разных стадиях развития аварии. Для выявления причинно-следственных связей между ними используется метод логико-графического анализа «дерево событий».

Следует отметить, следующие общие специфические особенности СУГ [10]:

·                   При температуре окружающей среды содержимое резервуара, представляет собой двухфазную среду (жидкость-пар) с давлением, превышающим атмосферное (иногда в 7-8 раз);

·                   Разгерметизация резервуара в любой её точке приводит к истечению жидкой или парообразной среды с образованием в окружающем пространстве взрывоопасного паровоздушного облака;

·                   При истечении жидкой фазы определенная часть её (в некоторых случаях до 40 %) мгновенно испаряется, остальная часть жидкости образует зеркало пролива, из которого происходит интенсивное испарение продукта;

·                   СУГ являются горючими веществами, минимальные энергии зажигания смесей паров которых с воздухом низки;

·                   Сгорание взрывоопасных паровоздушных облаков приводит к образованию ударных волн с тем или иным разрушением окружающих объектов.

Сжиженный пропан относится к жидкостям, у которых критическая температура выше, а точка кипения ниже окружающей среды. Основное отличие жидкостей данной категории заключается в явлении «мгновенного испарения», которое возникает тогда, когда в системе, включающей жидкость, находящуюся в равновесии со своими парами, понижается давление. Через некоторое время устанавливается новое состояние равновесия, причем температура кипения жидкости будет ниже. Доля мгновенно испарившейся жидкости зависит от температуры окружающей среды. Мгновенное испарение протекает интенсивно. Как только внешняя поверхность массы жидкости освобождается от своего пара, и внешний слой распадается, происходит освобождение нижнего слоя. При этом образующийся при расширении пара импульс приводит к выносу пара в окружающую атмосферу, где он смешивается с воздухом, образуя облако паровоздушной смеси. Размер парового облака, образующегося при полном разрушении резервуара со сжиженным газом, будет зависеть от степени заполнения сосуда жидкостью в момент разрыва. Чем меньше степень заполнения резервуара, тем меньше возрастает первоначальный объем пара.

При пробое резервуара выше уровня жидкости, выброс пара при давлении в резервуаре будет продолжаться до тех пор, пока вся жидкость не испарится. Хотя при этом от окружающей среды подводится тепло, содержимое будет охлаждаться до температуры, зависящей от размера отверстий.

При пробое резервуара ниже уровня жидкости в отверстии плоской стенки, скорее всего можно ожидать появление однофазного потока жидкости. При этом мгновенное испарение будет происходить с внешней стороны места утечки.

Образование парового облака может привести к трем типам опасностей: крупному пожару, взрыву парового облака, токсическому воздействию [10].

Учитывая характер поведения сжиженного пропана, построено блок-схема развития различных аварийных ситуаций на газофракционирующей установке ТГПЗ (рисунок 2.1), на основании блок-схемы, построено дерево событий (рисунок 2.2).

Рисунок 2.1 – Блок-схема развития аварийных ситуаций на газофракционирующей установке

Рисунок 2.2 – Дерево событий возникновения аварий на газофракционирующей установке

Вероятность возникновения инициирующего события – разрушение емкости с выбросом пропановой фракции, принята равной 1.

Значение частоты возникновения отдельного события или сценария пересчитывается путем умножения частоты возникновения инициирующего события на условную вероятность развития аварии по конкретному сценарию.

1 - разрушение резервуара с выбросом пропана;

2 – длительное истечение продукта;

3 – мгновенная разгерметизация;

4 – образование парогазовоздушного облака;

5 – факельное горение;

6 – нет источника воспламенения;

7 – есть источник воспламенения;

8 – рассеяние облака;

9 –взрыв газовоздушной смеси;

10 – рассеяние облака;

11 – взрыв газовоздушной смеси;

12 – огненный шар;

13 – пожар пролива;

Значение частоты возникновения сценария аварийной ситуации при разрушении резервуара содержащего пропановую фракцию, с образованием огненного шара равно:

Ро.ш. = Р1· Р13 · Р37 · Р712 = 1·0,2·0,1·0,03= 6·10-4

Вероятность возникновения факельного горения:

Рфак = Р1·Р12·Р25 = 1·0,8·0,4= 0,32

Вероятность возникновения пожара пролива:

Рп.п. = Р1·Р13·Р37·Р713 =1·0,2·0,1·0,03= 6·10-4

Вероятность возникновения взрыва:

Рвзрыв = Р9+Р11= Р1·Р12·Р24·Р49+ Р1·Р13·Р37·Р711 =1·0,8·0,4·0,2+

+1·0,2·0,1·0,03= 6,4·10-2+6·10-4=6,46·10-2

Таким образом, наиболее вероятным сценарием развития аварии является факельное горение при длительном истечении продукта, но, учитывая статистику ЧС, связанных с разрушением резервуаров, наибольшие разрушающие последствия имеют залповые выбросы больших объемов продукта (мгновенная разгерметизация) с последующим взрывом, поэтому будет рассматриваться именно этот сценарий.

2.4 Разработка сценариев развития чрезвычайной ситуации методом построения дерева отказов

Учитывая все свойства обращающихся веществ и особенности технологического режима, рассматривая причины возникновения аварийных ситуаций, было составлено дерево отказов развития аварийных ситуаций, которое представлено на рисунке 2.3:

Прекращение подачи электроэнергии приведет к резкому увеличению температуры теплоносителя в змеевиках печи, переполнению емкостей орошения и подъему давления в колоннах и емкостях.

Прекращение подачи воздуха КИП и А приводит к отказу в работе регуляторов уровней, давлений и температуры, отказ в работе КИП и А приведет к переполнению колонн и емкостей, повышению давления и температуры в аппаратах.

Прекращение подачи воды оборотного водоснабжения приведет к повышению давления в колоннах и емкостях вследствие прекращения конденсации паров продуктов в конденсаторах-холодильниках.

Выход из строя насосов приведет к переполнению емкостей орошения и подъему давления в аппаратах [2].

Аварийные ситуации на рассматриваемом объекте возникают вследствие разрушения (полного или частичного) колонн, емкостного оборудования, трубопроводов, поэтому именно эти варианты аварий и выбираются в качестве типовых сценариев.

Рисунок 2.3 – «Дерево отказов» развития аварии на газофракционирующей установке

2.5 Краткое описание рассматриваемой чрезвычайной ситуации

Анализ имеющихся данных, природно-климатических сведений о районе расположения завода показал, что наиболее опасным вариантом развития аварии будет полная разгерметизация емкости орошения с пропаном объемом 16 м3 на открытой площадке.

 Сжиженный пропан в емкости орошения находится под давлением 1,6 МПа, при температуре 50ºС. Причиной разгерметизации емкости орошения послужили нарушение технологического процесса (прекращение подачи воды оборотного водоснабжения привело к прекращению конденсации паров продуктов в конденсаторах-холодильниках, это привело к повышению давления в емкости орошения), нарушение герметичности аппарата (коррозия сварного шва) и отказ предохранительного клапана.

Произошел залповый выброс сжиженного пропана, часть пропана мгновенно испарилась, образовав облако паровоздушной смеси, жидкая фаза вылилась на подстилающую поверхность, образовав зеркало пролива.

Источником воспламенения послужила искра, созданная падающими конструкциями разрушенной емкости. При воздействии источника воспламенения произошел взрыв облака паровоздушной смеси и пожар пролива.

Авария произошла летом, месяц - июль, в 15.30, смена находится на рабочих местах и воздействию опасных факторов подвержено максимальное количество людей, скорость ветра – 1 м/с. Вследствие воздействия поражающих факторов взрыва, здания на различном расстоянии от центра взрыва будут подвержены полным, сильным, средним и слабым разрушениям. Люди, находящиеся на открытых площадках, в зданиях и сооружениях получат смертельные и травмирующие поражения. Расчет воздействия поражающих факторов ЧС проводится в разделе 3 дипломного проекта «Пожаровзрывозащита».

3 ПОЖАРОВЗРЫВОЗАЩИТА ГАЗОФРАКЦИОНИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ ТУЙМАЗИНСКОГО ГАЗОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА

В данном разделе рассчитываются показатели пожаровзрывоопасности объекта, определяется категория газофракционирующей установки по пожаровзрывоопасности, приводятся основные огнетушащие средства, используемые при тушении сжиженных углеводородных газов, рассчитывается молниезащита установки, оцениваются социальный и индивидуальный риски, разрабатываются мероприятия по предупреждению пожаров и взрывов.

3.1 Анализ производства по пожаровзрывоопасности. Характеристика используемых в производстве веществ и материалов по пожаровзрывоопасности

В нефтегазовом комплексе используется и перерабатывается большое количество горючих и взрывоопасных материалов. Для повышения безопасности технологических процессов необходима правильная оценка взрыво- и пожароопасности этих процессов и выполнение ряда мероприятий, направленных на более рациональное проектирование и безопасную эксплуатацию.

Участок переработки газа относится к взрывопожароопасным производствам категории «А». Производства, относящиеся к данной категории, связаны с применением или получением горючих газов, нижний предел воспламенения которых составляет 10 % и менее по отношению к объему воздуха, жидкостей с температурой вспышки паров до 28 градусов при условии, что указанные газы и пары могут образовывать взрывоопасные смеси.

Основными факторами, определяющими опасность участка, являются:

а) наличие и применение в больших количествах сжиженных и газообразных углеводородов.

б) применение открытого огня в печах для нагрева теплоносителя и абсорбента.

в) ведение процесса при сравнительно высоких давлениях (до 1,6 МПа) и высоких температурах (до 250º С).

г) применение тока высокого напряжения для электродвигателей.

д) возможность образования зарядов статического электричества при движении газов и жидкостей по аппаратам и трубопроводам [3].

Пожаровзрывоопасность газофракционирующей установки обусловлена физико-химическими свойствами перерабатываемых веществ и получаемых продуктов. Сильная зависимость параметров газа от температуры является основным источником опасностей в газовом хозяйстве (Таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Зависимость некоторых параметров углеводородов от температуры

Сжиженные углеводородные газы, находящиеся под сверхатмосферным давлением при температуре выше или равной температуре окружающей среды в сосудах, резервуарах и другом технологическом оборудовании, являются перегретыми жидкостями. Сжиженный пропан относится к веществам с критической температурой выше, а точкой кипения ниже чем в окружающей среде. Его особенностью является "мгновенное" (очень быстрое) испарение части жидкости при разгерметизации и охлаждение оставшейся доли до точки кипения при атмосферном давлении. Аварийное вскрытие емкостей с негорючей или горючей перегретыми жидкостями сопровождается взрывом и опасным действием осколков [13]. Основные физико-химические свойства пропана, обуславливающие его пожаровзрывоопасность, приведены в таблице 3.2:

Таблица 3.2 - Характеристика пропана

Анализ свойств перерабатываемых веществ на производстве, причин аварий и неполадок на газофракционирующей установке, а также на аналогичных объектах показал, что самым неблагоприятным сценарием аварии является мгновенная разгерметизация резервуара или емкости, выброс углеводородных смесей с формированием парогазового облака, с последующим его загоранием и взрывом, а также образование пожара пролива.

3.2 Описание расчетного сценария аварии

Отключение подачи воды оборотного цикла привело к прекращению конденсации паров продукта в холодильниках, вследствие чего повысилось давление внутри емкости орошения с пропаном, которая была подвергнута коррозионному износу, вследствие отказа предохранительного клапана произошла разгерметизация емкости по сварному шву, жидкая фаза продукта вылилась на подстилающую поверхность, мгновенно испарившийся пропан образовал газовоздушную смесь. Произошел взрыв от искры созданной падающими конструкциями разрушенного резервуара и пожар пролива.

Авария произошла летом, месяц - июль, в 15.30, смена находится на рабочих местах и воздействию опасных факторов подвержено максимальное количество людей, скорость ветра – 1 м/с, температура воздуха - 20ºС. Происходит взрыв образовавшегося облака взрывоопасной смеси и пожар пролива. Объем емкости Vе= 16 м3, степень заполнения емкости 80%, давление в емкости p=1,6 МПа, температура в емкости 50ºС, плотность пропана при давлении 1,6 МПа и температуре 50ºС ρе=450 кг/м3.Масса пропана, находящегося в емкости m=0,8· Vе· ρе= 0,8·16·450 = 5760 кг

Будем считать, что при мгновенной разгерметизации емкости с пропаном, вся масса пропана выйдет в окружающее пространство, при этом часть пропана мгновенно испарится, а другая часть выльется на подстилающую поверхность.

По графику (рисунок 3.1) определяем долю мгновенно испарившегося пропана:

 a

0,6

0,5

0,4

03

0,2

 0,1

                -100 -50 0 50 100 t вещества., 0С

a - доля мгновенно испарившейся жидкости

Рисунок 3.1 - Доля мгновенно испарившейся жидкости для пропана при мгновенной разгерметизации оборудования

При 50 ºС доля мгновенно испарившегося пропана будет составлять 0,4 от общей массы пропана. Так как происходит мгновенное воспламенение, именно эта часть будет участвовать в образовании взрыва или огненного шара, остальная часть образует пожар пролива.

Таким образом, во взрыве примет участие 2304 кг пропана, а в пожаре пролива 3456 кг.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8