АНАЛИЗ  БЕЗОПАСНОСТИ  И  ОЦЕНКА  РИСКА  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА  ПРОИЗВОДСТВА  ЭТАНОЛАМИНОВ

Козлитин  Анатолий  Мефодьевич

д-р  техн.  наук,  профессор,  Саратовского  государственного  технического  университета  имени  Гагарина  Ю.А.,  РФ,  г.  Саратов

Е-mail: 

SAFETY  ANALYSIS  AND  RISK  ASSESSMENT  OF  THE  TECHNOLOGICAL  PROCESS  OF  PRODUCTION  OF  ETHANOLAMINES

Anatoliy  Kozlitin

doctor  of  Technical  Sciences,  Professor  of  Yuri  Gagarin  State  Technical  University  of  Saratov,  Russia,  Saratov

АННОТАЦИЯ

В  статье  рассмотрены  особенности  анализа  и  оценки  риска  аварий  в  планах  локализации  и  ликвидации  аварийных  ситуаций  в  нефтехимической  промышленности.  Разработан  метод  анализа  и  количественной  оценки  риска  перехода  аварийной  ситуации  в  технологическом  блоке  установки  на  более  высокий  уровень  по  степени  опасности.

ABSTRACT

The  article  describes  the  peculiarities  of  analysis  and  evaluation  of  accident  risks  in  the  plans  of  localization  and  liquidation  of  emergency  situations  in  the  petrochemical  industry.  The  method  for  analyzing  and  quantifying  the  risk  of  transition  of  accident  situation  of  installation  technological  block  to  a  higher  level  of  hazard  has  been  developed.

Ключевые  слова:  риск;  авария;  аварийная  ситуация;  безопасность;  технологический  блок;  сценарии  аварийной  ситуации;  технический  риск;  потенциальный  риск. 

Keywords:  risk;  accident;  accident  situation;  safety;  technological  block;  accident  situation  scenarios;  technical  risk;  potential  risk.

Анализ  опасности  технологического  блока  заключается  в  разработке  сценариев  возникновения  аварий  и  количественной  оценке  риска  их  развития.  При  этом  важной  составляющей  плана  локализации  и  ликвидации  аварий  (ПЛА)  является  оценка  вероятности  перехода  аварии  в  технологическом  блоке  на  более  высокий  уровень  «Б»  или  «В».

Остановимся  более  подробно  на  последовательности  анализа  опасностей  технологического  блока  для  конкретного  предприятия  оргсинтеза.

С  этой  целью  из  всего  множества  объектов  рассматриваемого  предприятия  органического  синтеза  выделим  для  последующего  анализа  блок  слива  жидкого  аммиака  из  вагона-цистерны  в  емкости  склада  хранения  аммиака  цеха  производства  гликолей  и  этаноламинов  (ПГЭ).

Жидкий  аммиак  поступает  на  предприятие  в  вагонах-цистернах.  Слив  производится  на  эстакаде  слива,  которая  расположена  на  отдельном  ответвлении  ж/д  пути. 

  Определим  возможные  сценарии  развития  аварийных  ситуаций  на  стадии  слива  жидкого  аммиака  из  вагона-цистерны,  с  помощью  типовой  схемы  построения  сценариев  (рис.  1).

Рисунок  1.  Схема  сценариев  развития  аварийных  ситуаций  в  блоке  слива  жидкого  аммиака  цеха  ПГЭ

Выполним  оценку  вероятности  реализации  и  дальнейшего  развития  аварий  в  блоке  слива  жидкого  аммиака  цеха  ПГЭ.  На  представленной  схеме  сценариев  для  блока  слива  жидкого  аммиака  цеха  ПГЭ  в  качестве  исходных  стадий  аварийных  ситуаций  рассматриваются:  разгерметизация  трубопровода  и  разгерметизация  вагона-цистерны  жидкого  аммиака  на  открытой  площадке  территории  эстакады  слива.  Вероятность  реализации  возможных  сценариев  аварийной  ситуации  в  технологическом  блоке  слива  жидкого  аммиака  характеризуется,  в  соответствии  с  РД  03-418-01  [4],  техническим  риском. 

Для  оценки  величины  технического  риска  R_tex  воспользуемся  в  соответствии  с  нашими  исследованиями  [1;  2]  уравнением  следующего  вида: 

,  (1)

где:    —  вероятность  возникновения  на  рассматриваемом  оборудовании  аварийной  ситуации  за  год; 

Р(А)  —  надежность  работы  локализующих  систем; 

  —  вероятность  сложного  события,  характеризующего  развитие  рассматриваемой  аварийной  ситуации  в  технологическом  блоке; 

P_k  —  вероятности  элементарных  событий,  предопределяющих  развитие  аварии  по  рассматриваемому  сценарию.

Вероятность  возникновения  на  рассматриваемом  оборудовании  аварийной  ситуации    определяется  на  основе  метода  анализа  дерева  отказов.  Дерево  отказов  вагона-цистерны  приведено  на  рис.  2.

Необходимо,  при  оценке  ,  учитывать,  что  вагоны-цистерны  с  жидким  аммиаком  поступают  на  предприятие  по  мере  необходимости,  в  среднем  100  вагонов-цистерн  в  год.  При  этом  поставка  и  слив  на  эстакаде  из  вагона-цистерны  жидкого  аммиака  осуществляется  в  рабочие  дни.  Одновременно  на  эстакаде  находится  одна  вагон-цистерна.  Таким  образом,  вероятность  вагона-цистерны  оказаться  на  эстакаде  в  течение  года  составляет  Р_в-ц  =  0,0913.

Следовательно,  учитывая  рассчитанную  на  основе  дерева  отказов  вероятность  разгерметизации  вагона-цистерны  4,7´10^-4  год^-1  и  вероятность  нахождения  ее  в  течение  года  на  эстакаде  0,0913,  получим  частоту  исходного  события  А-1.1.1  —  разгерметизация  вагона-цистерны  с  аммиаком  на  эстакаде,  которая  составит  l_А  =  4,29´10^-5  год^-1.

Рисунок  2.  Дерево  отказов  вагона-цистерны

Вероятности  реализации  исходных  аварийных  ситуаций  в  технологическом  блоке  слива  жидкого  аммиака  цеха  ПГЭ,  приведены  в  таблице  1.

Таблица  1.

Вероятности  реализации  аварийных  ситуаций  в  блоке

При  выбросах  токсичных  сжиженных  газов  последствия  аварии  будут  зависеть  от  уровня  подготовки  оператора,  от  надежности  и  эффективности  локализующих  систем,  а  также  систем  сигнализации  и  связи.  Поэтому  вероятности,  характеризующие  развитие  аварийной  ситуации  в  технологическом  блоке  слива  жидкого  аммиака  для  каждого  из  рассматриваемых  сценариев,  определялись  с  использованием  диаграммы  «причин-последствий».  Диаграмма  «причин-последствий»  для  определения  вероятностей  сценариев  дальнейшего  развития  аварийных  ситуаций  в  технологическом  блоке,  показана  на  рис.  3.

Рисунок  3.  Диаграмма  «причин-последствий»  при  авариях  в  технологическом  блоке  слива  жидкого  аммиака

Элементарные  события  P_k  определяются  для  соответствующего  сценария  с  использованием  дерева  событий.

Дерево  событий  для  определения  вероятностей  сценариев  дальнейшего  развития  аварийных  ситуаций  в  технологическом  блоке  слива  жидкого  аммиака,  показано  на  рис.  4.

Рисунок  4.  Дерево  событий  при  авариях  в  технологическом  блоке  слива  жидкого  аммиака

Частоты  реализации  сценариев  аварийных  ситуаций  в  технологическом  блоке  слива  жидкого  аммиака  с  учетом  диаграммы  «причин-последствий»  (рис.  3)  и  дерева  событий  (рис.  4),  представлены  в  таблице  2.

Таблица  2.

Технический  риск  сценариев  аварийных  ситуаций

Для  оценки  ожидаемых  последствий  при  осуществлении  рассматриваемых  сценариев  в  блоке  слива  жидкого  аммиака  цеха  ПГЭ  необходимо  определить  количество  опасного  вещества,  участвующего  в  создании  поражающих  факторов.  При  этом  предполагается,  что  разгерметизация  единичного  аппарата  технологического  блока  приводит  к  выбросу  всего  опасного  вещества,  обращающегося  в  данном  аппарате  и  формированию  поражающих  факторов.

Данные  о  количестве  опасного  вещества,  участвующего  в  аварии  при  аварийной  разгерметизации  технологического  блока  для  рассмотренных  выше  сценариев  приведены  в  таблице  3. 

Таблица  3.

Количество  опасного  вещества,  участвующего  в  аварии

Выполним  расчет  вероятных  зон  действия  поражающих  факторов  при  реализации  сценариев  аварийной  ситуации  в  блоке  слива  жидкого  аммиака  цеха  ПГЭ.  Результаты  расчета  вероятных  зон  действия  поражающих  факторов  при  реализации  сценариев  аварийной  ситуации  в  блоке  слива  жидкого  аммиака  приведены  в  таблице  4. 

Таблица  4.

Основные  результаты  расчета  вероятных  зон  действия  поражающих  факторов  для  сценариев  развития  аварий  в  блоке  слива  жидкого  аммиака

Основная  опасность  технологического  блока  слива  жидкого  аммиака  связана  с  токсическим  заражением  прилегающей  территории  парами  аммиака.  В  данной  статье  рассмотрим  наиболее  тяжелые  последствия  при  разгерметизации  оборудования  блока  слива  жидкого  аммиака  для  стадии  развития  аварийной  ситуации  А-1.1.2  —  загазованность  территории  парами  аммиака  с  образованием  токсичного  облака.  Поражающие  факторы  аварии  выходят  за  границы  территории  предприятия,  рис.  5. 

Рисунок  5.  Зоны  токсического  поражения  людей  при  разгерметизации  вагона-цистерны  с  аммиаком

Краткое  описание  сценария  аварии  в  блоке  слива  жидкого  аммиака:

Разрушение  вагона-цистерны  на  эстакаде  с  выбросом  жидкого  аммиака.  Отказ  систем  локализации.  Образование  токсичного  облака.  Загазованность  территории  парами  аммиака.  Технический  риск  аварии  —  6,56´10^-6  год^-1.  Максимально  возможный  аварийный  выброс  жидкого  аммиака  34  т.  Основной  поражающий  фактор  —  токсическое  поражение.  В  зоне  токсического  воздействия  паров  аммиака  может  оказаться  прилегающая  к  объекту  селитебная  территория.  Аварийная  ситуация  на  этой  стадии  может  перейти  на  уровень  «В».

Оценим  последствия  перехода  аварийной  ситуации  на  уровень  «В».  С  этой  целью  определим  распределение  потенциального  риска  на  прилегающей  к  объекту  территории,  используя  изложенные  в  работах  [1;  2;  3]  методы  количественной  оценки  техногенных  рисков. 

Результаты  выполненных  расчетов  приведены  на  рис.  6  и  рис.  7.

Рисунок  6.  Распределение  потенциального  риска  на  прилегающей  к  объекту  территории

Рисунок  7.  График  потенциального  риска  в  функции  расстояния  от  места  аварии

Выводы

По  результатам  картирования  потенциального  риска  можно  видеть,  что  вероятность  поражения  населения  близлежащих  жилых  массивов  и  производственного  персонала  других  организаций  пренебрежимо  мала  и  ниже  приемлемого  уровня  риска  10^-8  1/год  с  учетом  вероятности  нахождения  людей  в  зонах  поражения,  что  позволяет  не  рассматривать  для  селитебной  территории  уровень  «В»  аварийной  ситуации.

Однако  при  разрушении  вагона-цистерны  с  аммиаком  на  эстакаде  с  образованием  токсичного  облака,  риску  токсического  поражения  парами  аммиака  подвергается  персонал  соседних  цехов  с  вероятностью,  превышающей  10^-6  1/год.  Следовательно,  аварийная  ситуация  на  этой  стадии  переходит  на  уровень  «Б».

Список  литературы:

1.Козлитин  А.М.  Аналитические  методы  количественной  оценки  коллективного  риска  людских  потерь  при  авариях  на  химически  опасных  объектах  техносферы  //  Технические  науки  -  от  теории  к  практике:  сб.  ст.  по  материалам  XXXVI  Междунар.  науч.-практ.  конф.  (Россия,  г.  Новосибирск,  23  июля  2014  г.)  №  7  (32).  Новосибирск:  Изд.  «СибАК»,  2014.  —  С.  137—145.

2.Козлитин  А.М.  Теория  и  методы  анализа  рисков  сложных  технических  систем:  монография.  Саратов:  Сарат.  гос.  техн.  ун-т,  2009.  —  200  с.

3.Козлитин  А.М.,  Козлитин  П.А.  Чрезвычайные  ситуации  техногенного  характера.  Прогнозирование,  анализ  и  оценка  опасностей  техносферы:  учеб.  пособие.  Саратов:  Издательский  Дом  «Райт-Экспо»,  2013.  —  136  с.

4.РД  03-418-01.  Методические  указания  по  проведению  анализа  риска  опасных  производственных  объектов.  Утверждены  Госгортехнадзором  России  Постановлением  от  10.07.2001  г.  №  30.