85608

Производственная безопасность

Курсовая

Безопасность труда и охрана жизнедеятельности

5 Перечень аварий и неполадок имевших место на исследуемом ОПО и на других аналогичных объектах или аварий связанных с обращающимися опасными производственными веществами Источниками сведений об авариях могут быть акты расследования аварий на предприятиях данные Ростехнадзора России МЧС России банки данных об аварийности и травматизме публикуемые в открытой печати Интернет и др. Пострадавших нет. Пострадавших нет [14] 08.ст 140 150 150 155 140 135 130 135 140 130 Насосы сырьевые горячие поршневые 4 Давление МПа 10 11 12 13 14...

Русский

2015-03-28

5.19 MB

17 чел.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ

ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ МЧС РОССИИ

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ   БЕЗОПАСНОСТЬ

Методические указания по выполнению

курсовых проектов (работ) по дисциплине

«Производственная безопасность»

(направление подготовки «Техносферная безопасность»)

Санкт-Петербург

2011


Рецензенты

В.С. Шкрабак

Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор СПб ГАУ, академик МАНЭБ

В.А.Родионов

кандидат технических наук, доцент СПб ГПС МЧС России   

Пелех М.Т., Янковский И.Г, Мазур А.С., Бушнев Г.В.

Производственная безопасность. Методические указания по выполнению курсовых проектов по дисциплине «Производственная безопасность» (направление подготовки «Техносферная безопасность», специальность 280102.65 «Безопасность технологических процессов и производств») /под общ. ред.В.С. Артамонова. – СПб.: Санкт-Петербургский Университет Государственной противопожарной службы МЧС России, 2011. – 92 с.

В методических указаниях даны рекомендации по выполнению и оформлению курсовых проектов (работ) обучаемых по дисциплине «Пожарная безопасность» (специальность 280102.65 «Безопасность технологических процессов и производств»).

© Санкт-Петербургский Университет ГПС МЧС России, 2011


Оглавление

[1]
Введение

[2]
1 Основные определения

[3] 2 Тематика курсовых проектов (работ)

[4] 3 Исходные данные для выполнения курсовых проектов (работ)

[5] 4 Рекомендации по разработке технологической части

[6] курсовых проектов (работ)

[7] 4.1 Характеристика опасных веществ

[8] 4.2 Разделение опасного производственного объекта

[9] на составляющие и (или) блоки

[10] 4.3 Определение категорий взрывоопасности

[11] технологических блоков

[12] 4.4 Перечень основного технологического оборудования,

[13] в котором обращается опасные вещества и данные

[14] о распределении опасных веществ по оборудованию

[15] 4.5 Перечень аварий и неполадок, имевших место

[16] на исследуемом ОПО и на других аналогичных объектах,

[17] или аварий, связанных с обращающимися опасными

[18] производственными веществами

[19] 4.6 Оценка частоты исходных событий (аварийной ситуации)

[20] 4.7 Анализ «дерева событий»

[21] 4.8 Оценка количества опасных веществ, участвующих в аварии

[22] 4.9 Выбор физико-математических моделей и методов расчета

[23] вероятных зон поражающих факторов

[24] 4.10 Оценка возможного числа пострадавших

[25] 4.11 Оценка возможного ущерба

[26] 4.12 Оценка индивидуального, коллективного

[27] и социального рисков гибели людей

[28] 5 Содержание пояснительной записки

[29] к курсовым проектам (работам)

[30] 6 Темы и задания на курсовое проектирование

[31] (номера вариантов от 00 до 19)

[32] (номера вариантов от 40 до 49)

[33] (номера вариантов от 50 до 69)

[34] (номера вариантов 70–79)

[34.0.0.1] Данные для вариантов

[35] (варианты заданий от 80 до 99)

[36] Приложение А

[37] Примеры составления «Деревьев событий» для различных  типов аварийных ситуаций


Введение

Методические указания предназначены для обучающихся очного и заочного обучения, выполняющих курсовые проекты (работы) по дисциплине «Пожарная безопасность» специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и производств».

В настоящее время в соответствии с федеральным законом № 116-ФЗ от 21.07.97 на химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производствах с целью уменьшения техногенного риска аварий разрабатываются следующие документы [1]:

1) декларация промышленной безопасности опасного производственного объекта (ОПО);

2) план локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС) на ОПО;

3) паспорт безопасности ОПО;

4) план по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории ОПО.

Структура, состав и основные требования к оформлению указанных документов содержатся в нормативно-технических документах, утвержденных Ростехнадзором и МЧС России.

В каждом документе решаются конкретные задачи в области промышленной безопасности ОПО, однако все они направлены на всестороннюю оценку риска аварии, анализ достаточности принятых мер по предупреждению аварий и по обеспечению готовности организации к эксплуатации ОПО в соответствии с требованиями норм и правил промышленной безопасности, а также локализации и ликвидации последствий аварии.

В настоящих методических указаниях представлены рекомендации по выполнению оценки технологической безопасности ОПО в курсовых проектах (работах), которые связаны с опасными химическими энергоносителями и токсическими веществами, в том числе со взрывчатыми веществами промышленного назначения.

Общая направленность методических указаний заключается в приобретении студентами навыков, позволяющих дать ответы на три основных вопроса.

  1.  Что плохого может произойти (идентификация опасностей)?
  2.  Как часто это может случаться (анализ частоты)?
  3.  Какие могут быть последствия (анализ последствий)?

Методические указания в целом раскрывают обучающимся сущность методологии выполнения конкретных этапов оценки промышленной безопасности ОПО и, в частности, аналитический подход к решению конкретных задач при разработке вышеперечисленных документов в области промышленной безопасности на стадии проектирования, эксплуатации и реконструкции ОПО.


1 Основные определения

При выполнении курсового проекта (работы) студент должен иметь четкое представление о таких общих понятиях, как опасный производственный объект (ОПО), составляющие ОПО, технологический блок, авария, инцидент и др.

Предприятия, организации, на которых получаются, используются, перерабатываются, хранятся, транспортируются (далее – обращаются) опасные вещества могут включать один или несколько ОПО. В свою очередь каждый ОПО может состоять из одной или нескольких составляющих, или блоков.

Следует отметить, что ОПО считается не отдельный механизм, оборудование, емкость с опасным веществом, а производственный объект – предприятия или их цехи, участки, площадки, на которых обращаются [1]:

а) воспламеняющиеся, окисляющие, горючие, взрывчатые, токсичные, высокотоксичные вещества;

б) используется оборудование, работающее под давлением более 0,07 МПа или при температуре нагрева воды более 115 ºС;

в) используются стационарно установленные грузоподъемные механизмы, эскалаторы, канатные дороги, фуникулеры;

г) получаются расплавы черных и цветных металлов и сплавы на основе этих расплавов;

д) ведутся горные работы, работы по обогащению полезных ископаемых, а также работы в подземных условиях.

Составляющие опасного производственного объекта – участки, установки, цеха, хранилища или другие составляющие (составные части), объединяющие технические устройства или их совокупность по технологическому принципу и входящие в состав опасных производственных объектов [2].

Технологический блок – аппарат или группа (с минимальным числом) аппаратов, которые в заданное время могут быть отключены (изолированы) от технологической системы (выведены из технологической схемы) без опасных изменений режима, приводящих к развитию аварии в смежной аппаратуре или системе [3].

Авария разрушение сооружений и (или) технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемые взрыв и (или) выброс опасных веществ [1].

Инцидент – отказ или повреждение технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, отклонение от режима технологического процесса, нарушение положений 116-ФЗ от 21.07.97, других федеральных законов и иных нормативных правовых актов Российской Федерации, а также нормативных технических документов, устанавливающих правила ведения работ на опасном производственном объекте [1].

Пролив опасных химических веществ – вытекание при разгерметизации из технологических установок, емкостей для хранения или транспортирования опасного химического вещества или продукта в количестве, способном вызвать химическую аварию [4].

Разгерметизация оборудования – образование в оборудовании отверстий с размером, существенно меньшим, чем размеры оборудования, через которые опасное вещество в жидком или газообразном состоянии в течение некоторого времени поступает в окружающую среду [5].

Разрушение оборудования – существенное нарушение целостности оборудования с образованием отверстий с размером, сопоставимыми с размерами оборудования, при этом содержащееся в оборудовании опасное вещество в жидком или газообразном состоянии мгновенно выбрасывается в окружающую среду [5].

Анализ безопасности – анализ состояния опасного производственного объекта, включающий описание технологии и анализ риска эксплуатации объекта.

Анализ риска – процесс идентификации опасностей и оценка риска для отдельных лиц или групп населения, имущества или окружающей природной среды [6].

Промышленная безопасность опасных производственных объектов – состояние защищенности жизненно важных интересов личности и общества от аварий на опасных производственных объектах и последствий указанных аварий [1].

2 Тематика курсовых проектов (работ)

Тематика курсовых проектов (работ) должна быть актуальной, увязанной с проблемными вопросами в области промышленной безопасности и соответствовать основным направлениям, указанным в нормативных документах и постановлениях Ростехнадзора России, МЧС России и других нормативных документах по безопасности, надзорной и разрешительной деятельности в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой промышленности, в области производства и применения промышленных взрывчатых материалов.

Задание для курсовых проектов (работ) составляется преподавателем.

Темы выполнения работ в области промышленной безопасности ОПО могут быть следующими:

а) идентификация опасностей и оценка риска аварий магистральных нефтепроводов (газопроводов)…;

б) определение уровней развития аварий и разработка мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий базы хранения…;

в) прогнозирование возможных аварий на ОПО… и пути снижения тяжести последствий пожаров и взрывов;

г) оценка технологической безопасности установки …;

д) пути снижения взрывоопасности технологических блоков производства…;

е) оценка последствий химических аварий производства… (по методике [5]);

ж) оценка масштабов возможных аварий на установке… и меры их предупреждения.

3 Исходные данные для выполнения курсовых проектов (работ)

Исходными данными служат:

а) задание;

б) литературные, справочные источники и нормативно-технические документы по промышленной безопасности, утвержденные Ростехнадзором и МЧС России;

1) наименование опасных веществ, обращающихся в технологическом процессе, в соответствии с ГОСТ, ТУ, их количество, а также характеристики (физико-химические, пожаровзрывоопасные и токсикологические и другие свойства) каждого опасного вещества в соответствии с паспортом безопасности вещества [8];

2) принципиальная технологическая схема с обозначением основного технологического оборудования, запорной арматуры и описанием технологического процесса; значения оптимальных и допустимых технологических параметров процесса (температура, давление, концентрация, расходы, уровни жидкости в аппаратах и т.д.), а также время закрытия запорной арматуры;

3) план размещения оборудования (в масштабе), в котором обращаются опасные вещества с указанием средств локализации аварии (поддоны, обваловки), пожаротушения, молниеотводов, средств связи;

4) данные о распределении опасных веществ по оборудованию (тонн (кг), м3 (л));

5) размеры поддонов, приямков, обваловки для оборудования (длина, ширина, высота, конструкционные материалы);

6) перечень и габаритные размеры технологического оборудования и приводов (высота, длина, диаметр, толщина стенки, вид конструкционного материала, тип привода и его характеристики: мощность, число оборотов ротора);

7) данные о системах автоматического регулирования, блокировок, сигнализаций и других средств обеспечения безопасности;

8) данные о размещении работающего персонала в (максимальной по численности) работающей смене, возможное время пребывания в опасных зонах;

9) ситуационный и генеральный план производства (в масштабе);

10) стоимость химических веществ, оборудования и основных фондов (мастерской, цеха, насосной).

Источниками информации об исходных данных являются:

– технологический регламент производства;

– рабочие инструкции производства;

– паспорта на технические устройства (емкости, резервуары, трубопроводы, запорная арматура и т.п.);

– паспорта безопасности веществ;

– проект производства или технико-экономическое обоснование проекта (ТЭО);

– план локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС) на ОПО;

– заключение идентификации ОПО предприятия;

– заключение экспертиз технических устройств;

– декларация промышленной безопасности ОПО;

– другие документы предприятия.

4 Рекомендации по разработке технологической части

курсовых проектов (работ)

В соответствии с учебным планом университета для выполнения курсовых проектов (работ) обучающимся, как правило, отводится определенное количество времени (аудиторные занятия и самостоятельная работа).

Качество выполнения курсовых проектов (работ), а также затраченное время на их оформление зависит не только от структуры и состава расчетно-пояснительной записки и объема графической части работы, но и от общей методологии и последовательности их разработки.

Независимо от вида полученного задания по оценке промышленной безопасности ОПО обучающимся рекомендуется соблюдать последовательность выполнения конкретных этапов работ. Полученные результаты по каждому этапу необходимо согласовывать с преподавателем, так как допущенная ошибка на предыдущем этапе может отрицательно повлиять на выполнение следующих этапов.

4.1 Характеристика опасных веществ 

Характеристика опасных веществ необходима для разработки «деревьев событий» и для других последующих этапов, поэтому студент должен предварительно собрать данные по пожаровзрывоопасным и токсическим свойствам опасных веществ, систематизировать все характеристики опасных веществ, включающие идентификационные, физико-химические, токсикологические, взрывоопасные и другие данные.

Характеристику опасных веществ необходимо представлять в виде таблиц. Пример составления таблицы 1 приведен ниже. При заполнении данных в графе «Источник информации» необходимо сделать ссылку.


Таблица 1

Характеристики опасного вещества – бутана

Наименование параметра

Параметр

Источник

1 Наименование вещества

1.1 Химическое

1.2 Торговое

Бутан

н-бутан, метилэтилметан,

фракция нормального бутана

[..]

2 Формула

2.1 Эмпирическая

2.2 Структурная

С4 Н10

[..]

3 Состав, % вес.

3.1 Основного продукта

3.2 Примеси

Для марки А

н-бутан – не менее 97,5 %

пропан – не более 0,5 %

изобутан – не более 1,5 %

сумма бутиленов – не более 1 %

сумма углеводородов С6 и выше не более 0,6 %

щелочи и свободной воды – ост.

[..]

4 Общие данные

4.1 Молекулярный вес

4.2 Температура кипения (при давлении 101 кПа)

  1.   Плотность при 20 ˚С

58 кг/моль

0,6 ˚С

0,537 г/см3

[9]

5 Данные о взрывоопасности

5.1 Температура вспышки

5.2 Температура самовоспламенения

5.3 Пределы взрываемости

объемные

Класс взрывопожароопасности Т-1

– 69 ˚С (теор. расчет)

420 ˚С

от 1,8 до 9,1

[..]

6 Данные о токсической опасности

6.1 ПДК в воздухе рабочей зоны

6.2 ПДК в атмосферном воздухе

6.3 Летальная токсодоза Lct50

6.4 Пороговая токсодоза Pct50

4 класс токсической опасности

300 мг/м3

200 мг/м3

5040 мг/кг

658 мг/кг

[..]

7 Реакционная способность

При обычной температуре химически инертен, при высоких сгорает нацело образуя СО2 и Н2О. Химически устойчив по отношению к кислороду воздуха и сильным кислотам, щелочам и их растворам. Вступает  в реакции замещения с галогенами с образованием различных алкилгалогенидов. Взаимодействует со смесью SO2 и Cl2 – реакция сульфохлорирования. Медленно взаимодействует с концентрированной азотной кислотой HNO3 (нитрование)

[..]

8 Запах

Запах ощущается при концентрации бутана 305–328 мг/м3

[10]

9 Коррозионное воздействие

Чистый бутан не оказывает коррозионного  воздействия, однако примеси других веществ, обычно содержащихся в бутановой фракции,  разрушают металлы со скоростью более 0,5 мм /год

[..]

10 Меры предосторожности

Во взрывоопасных помещениях должны быть установлены приборы, сигнализирующие об опасной концентрации газа  в помещении.

Первый сигнал даваться прибором при концентрации газа в воздухе 20 % от нижнего предела взрываемости бутана и второй при концентрации – 40 %. Кроме того, следует проводить анализ воздуха в производственных помещениях при помощи переносных приборов.

[..]

11 Информация о воздействии взрыва и продуктов взрыва на людей и окружающую среду

При взаимодействии с воздухом вызывает кислородное голодание, при значительных концентрациях в воздухе приводит к смерти от удушья. Действует на организм наркотически. Симптомы отравления: возбуждение, сужение зрачков, частичная потеря слуха, замедление пульса, рвота, обильное слюнотечение, сон в течение нескольких часов, возможны пневмония и потеря памяти после очень тяжелых отравлений с длительным наркозом.

[..]

12 Средства защиты

При невысоких концентрациях фильтрующий противогаз марки А, а при высоких – изолирующие шланговые противогазы ПШ-1, ПШ-2, ДПА-5, при низком содержании кислорода – кислородные респираторы РКК-1, РКК-2, РКК-2м, КИП-5м, «Урал-1», «Донбасс-2»

[..]

13 Меры перевода вещества в безвредное состояние

При появлении в помещении опасной концентрации газа должно быть немедленно отключено электрооборудование и приняты меры к проветриванию загазованных помещений, включение аварийной приточно-вытяжной вентиляции создание водяных и вододисперсных  завес и преград.

[..]

14 Меры первой помощи пострадавшим от воздействия вещества

Удалить пострадавшего из вредной атмосферы, освободить от стесняющей его одежды, согреть тело, положить с приподнятыми ногами, оберегать от простуды. При нарушении дыхания чередовать кислород с карбогеном (через каждые 15 мин). При отсутствии дыхания немедленно (до прибытия врача) начать искусственное дыхание (предварительно освободив полость рта  и дыхательные пути от рвотных масс и слизи). Искусственное дыхание не прекращать до появления спонтанного дыхания.

[..]

Примечание – для каждого опасного вещества оформляется отдельная таблица.

4.2 Разделение опасного производственного объекта

на составляющие и (или) блоки

Исходными данными для разделения ОПО на составляющие и (или) блоки являются:

а) принципиальная технологическая схема с обозначением основного технологического оборудования и текстовым описанием технологического процесса; на принципиальной технологической схеме должны быть отражены насосы, компрессоры, отсекающие устройства; для объектов магистральных трубопроводов рекомендуется привести полный или сокращенный профиль трассы, а также отдельно-принципиальные технологические схемы для площадочных сооружений, в том числе для резервуарных парков и насосов (компрессорных станций);

б) план расположения технологического оборудования, в котором обращаются опасные вещества (в масштабе); на «Плане» рекомендуется также указывать места размещения пультов, щитков управления, операторных помещений, дверных проемов, контуры обвалования, средств пожаротушения, связи, защиты от ударов молний. Для оборудования, размещенного на «Плане» на разной высоте рекомендуется указывать отметку высоты.

Примеры составления принципиальной технологической схемы и плана расположения технологического оборудования приведено на рис. 1, 2.

Рис. 1.   Технологическая схема обращения серной кислоты:

ЦК – железнодорожная цистерна; ПБК – промежуточный бак;

ВН-1, 2 – вакуум-насос; НПК-1, 2 – насос перекачки;

БК-1, 2, 3, 4, 5 – бак хранения; МК-1, 2 – мерник


Рис. 2.  План расположения оборудования мазутонасосной 11


4.3 Определение категорий взрывоопасности

технологических блоков

Следует отметить, что определение категорий взрывоопасности технологических блоков производится только для тех блоков, в которых обращаются вещества способные образовать с кислородом (воздухом) газопаровоздушные взрывоопасные смеси (при температуре, превышающей температуру вспышки) и при возникновении источника воспламенения могут привести к взрыву с поражением персонала и оборудования ударной воздушной волной (УВВ).

Определение категорий взрывоопасности технологических блоков в курсовых проектах (работах) осуществляется с целью:

а) установления значений энергетических показателей взрывоопасности технологических блоков производства и выбора блоков для дальнейшего их исследования;

б) установления соответствия эксплуатации рассматриваемых блоков правилам [3], т.е. в зависимости от категории блока наличие: дистанционного, неавтоматического, ручного управления, автоматического управления подачей инертных сред, применения микропроцессорной и вычислительной техники, оснащения системами контроля, управления и противоаварийной защиты установки, установка быстродействующих запорных и (или) отсекающих устройств со временем срабатывания не более 12 с, 120 с и 300 с ручным приводом и т.д.;

в) предложения конкретных организационных и технических мероприятий для снижения риска аварий, т.е. установления признаков аварийной ситуации, оптимальных способов противоаварийной защиты (ПАЗ), рекомендации по внедрению технологических средств (систем) противоаварийной защиты и подавления и локализации аварийных ситуаций и т.п.

Исходными данными для определения категорий взрывоопасности технологических блоков являются:

а) принципиальная технологическая схема каждого блока (см. рис. 3–8);

б) количество опасного вещества (жидкость, газ) в аппарате;

в) конструктивные решения зданий, наружных площадок, т.е. наличие поддонов, приямков, обваловки;

г) время ликвидации пролива в соответствии с ПЛАСом;

д) количество жидкой (паровой) фазы, поступившей от смежных блоков.

Энергетический потенциал взрывоопасности блока Е (кДж) определяется полной энергией сгорания парогазовой фазы, находящейся в блоке, при этом считается:

  •  при аварийной разгерметизации аппарата происходит его полное раскрытие (разрушение);
    •  для случаев отсутствия обвалования толщина слоя разлившегося опасного вещества принимается равной 0,05 м 5. При наличии достаточных обоснований допускается задание слоя разлития с глубиной отличной от 0,05 м в частности в соответствии со сводами правил 12.
    •  площадь пролива внутри помещения, в поддоне или в пределах обваловки определяется исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м2, а остальные жидкости – на 1 м2 пола помещения, обваловки, поддона. При разлитии в поддон или в обвалование необходимо определить, закрыто ли полностью слоем жидкости их дно. Условием для закрытия является наличие слоя жидкости толщиной более 0,02 м, т.е. V/S > 0.02, где V – объем жидкости, м3; S – площадь обвалования (поддона), м2.

Примечания:

1. Если рассчитанная площадь пролива больше площади помещения, поддона, обваловки, то она принимается равной площади помещения, поддона, обваловки.

2. Площадь пролива для наружных установок определяется исходя из расчета, что при разливе на горизонтальную поверхность (грунт, асфальт) [12] 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,1 м2, а остальных жидкостей – на 0,15 м2.

3. При авариях в системах, не имеющих защитных ограждений, происходит растекание жидкости по грунту и (или) заполнение естественных впадин. Обычно при растекании на грунт площадь разлива ограничена естественными или искусственно созданными границами (дороги, дренажные канавы и т.п.), а если такая информация отсутствует, то для приближенных расчетов принимают толщину слоя равной h = 0,05 м [5] и определяют площадь разлива по формуле (1):

,                                                        (1)

где mж – масса вылившейся жидкости, кг; h – толщина слоя разлившейся жидкости, м; ρж – плотность разлившейся жидкости, кг/м3.

По результатам экспериментов с жидким метаном и азотом компания «Газ де Франс» предлагает следующие значения h см. табл. 2.

Таблица 2

Толщина слоя разлившегося сжиженного газа, h, м

Характер поверхности

h · 102, м

Характер поверхности

h · 102, м

Бетонная

Водная

Гравий

0,3

1,0

5,0

Влажная песчаная

Сухая песчаная

15,0

20,0

Определение значений энергетических показателей взрывоопасности технологических блоков (относительного энергетического потенциала (Qв,), приведенной массы парогазовой среды m, категории взрывоопасности блоков) осуществляется в соответствии с [3] и табл. 3.

Результаты расчетов по второму этапу рекомендуется оформить в виде таблицы 4.

Таблица 3

Показатели категорий взрывоопасности

технологических блоков в соответствии с [3]:

Категория взрывоопасности

Qв

m, кг

I

>37

>5000

II

27-37

2000-5000

III

<27

<2000

Таблица 4

Показатели категорий взрывоопасности

исследуемых технологических блоков производства

№ блока

Qв

m, кг

Категория взрывоопасности

1

2

3

4

5

Далее выбирается самые опасные блоки, которые в дальнейшем рассматриваются в работе.

Рис. 3.  Блок-схема установки каталитического крекинга: 

Н-1, Н-1а – насосы для подачи сырья в печь П-2; Т-2а, Т-2б – теплообменники легкого газойля, аппарат типа «труба в трубе»; Т-2 – теплообменник легкого газойля, аппарат горизонтальный с плавающей головкой; Т-3а – Теплообменник тяжёлого газойля, аппарат горизонтальный с плавающей головкой; Т-3б, Т-3I, Т-3II, Т-3в – теплообменники тяжёлого газойля, аппарат горизонтальный типа «труба в трубе»; П-2 – печь нагрева сырья – двухскатная (двухкамерная); Е-2, Е-2а – емкости жидкого топлива, аппарат вертикальный цилиндрический со сферическим дном; Т-5 – холодильник лёгкого газойля – аппарат прямоугольный, погружного типа; Р-1 – реактор-аппарат вертикальный цилиндрический со сферическими днищами; К-1 – ректификационная колонна-аппарат вертикальный, цилиндрический со сферическими днищами; К-2 – стрипинг-аппарат вертикальный, цилиндрический со сферическими днищами; Н-3, Н-3а – насосы для  откачки лёгкого газойля с низа К-2; Т-5а – холодильник циркуляционного орошения – аппарат прямоугольный, погружного типа;
Н-2, Н-2а – насосы для откачки тяжелого газойля; Н-2б – насос для откачки термогазойля с низа К-1; Т-6 – холодильник тяжёлого газойля – аппарат прямоугольный, погружного типа; Е-1 – газосепаратор – аппарат вертикальный, цилиндрический со сферическими днищами; Н-5, Н-5а – насосы для откачки бензина из Е-1; Т-8 – конденсатор-холодильник бензина – прямоугольный аппарат погружного типа; Е-22 – щелочная емкость – аппарат горизонтальный, цилиндрический со сферическими днищами; Е-11 – емкость топливного газа – аппарат горизонтальный, со сферическими днищами; Т-7 – теплообменник газового топлива –

аппарат горизонтальный с плавающей головкой

Рис. 4.  Принципиальная технологическая схема блока № 1

установки КК 43/102-1

Рис. 5.  Принципиальная технологическая схема блока № 2 установки

КК 43/102-1


Рис. 6.  Принципиальная технологическая схема блока № 3 установки

КК 43/102-1


Рис.7.  Принципиальная технологическая схема блока № 4 установки

КК 43/102-1

Рис. 8.  Принципиальная технологическая схема блока № 5 установки

КК 43/102-1

4.4 Перечень основного технологического оборудования,

в котором обращается опасные вещества и данные

о распределении опасных веществ по оборудованию

Раздел 4.4 должен быть представлен в виде двух таблиц (см. табл. 5, 6).

Перечень основного технологического оборудования, в котором обращаются опасные вещества, необходимо приводить по составляющим (блокам) исследуемого ОПО в виде табл. 5.

В табл. 5 включаются следующие графы:

  •  «Номер позиции оборудования по принципиальной технологической схеме»;
    •  «Наименование оборудования и материал» (указывать основной материал, из которого изготовлено оборудование);
    •  «Количество единиц оборудования»;
    •  «Расположение» (месторасположение оборудования);
    •  «Назначение»;
    •  «Техническая характеристика» (для емкостного оборудования указывать габариты, объем и вместимость, для насосов и компрессоров – производительность, напор, мощность привода, для трубопроводов – длину и диаметр).

Пример составления таблицы с перечнем основного технологического оборудования приведен в табл. 5.

Таблица 5

Перечень основного технологического оборудования,

в котором обращается опасное вещество – соляная кислота

Поз. по схеме

Наименование оборудования, материал

Количество,

шт

Расположение

Назначение

Техническая

характеристика

1 Железнодорожная эстакада

Ц2

Железнодорожная цистерна

1

Тупик железнодорожной эстакады

Транспортировка и хранение соляной кислоты

Габаритные размеры:

Æ 3000 х 10500; толщина стенок 12 мм, объем 73 м3; вместимость 70 т.

№-ная составляющая

Данные о распределении опасных веществ по оборудованию приводятся по составляющим (блокам) в виде таблицы 6.

В таблицу 6 необходимо включать следующие основные графы:

а) графу «Технологический блок, оборудование», включающую подграфы:

1) «Наименование блока»;

  1.  «Наименование оборудования, № по схеме, опасное вещество»;

3) «Количество единиц оборудования».

б) графу «Количество опасного вещества, т», включающую подграфы:

1) «В единице оборудования»;

2) «В блоке».

в) графу «Физические условия содержания опасного вещества», включающую подгруппы:

1) «Агрегатное состояние»;

2)  «Давление, МПа»;

3) «Температура, оС».

В графе «Технологический блок, оборудование» необходимо указывать поочередно то основное технологическое оборудование, в котором обращаются опасные вещества и которое, как правило, включается в предыдущую табл. 5.


Таблица 6

Данные о распределении опасных веществ по оборудованию

Технологический блок, оборудование

Количество опасного

вещества, т

Физические условия содержания

опасного вещества

наименование блока

наименование оборудования, № по схеме, опасное вещество

количество

единиц

оборудования

в единице оборудования

в блоке

агрегатное

состояние

давление, МПа

температура, °С

Железнодорожная

эстакада

Железнодорожная цистерна, поз. 1, серная кислота

1

60

60

Жидкость

0,1

окружающей среды

.

.

.

Всего опасного вещества – серной кислоты на декларируемом объекте, т

618,931

из них в сосудах (емкостях), т

611,40

в трубопроводах (при перекачке), т

    7,531


Данные о распределении опасных веществ по оборудованию каждой составляющей ОПО заканчиваются графой «Всего опасного вещества на составляющей ОПО» с указанием отдельно данных о количестве веществ в аппаратах и трубопроводах.

Следует отметить, что представленные в табл. 6 данные о распределении опасных веществ по оборудованию, используются для расчетов количества опасного вещества, участвующего в различных гипотетических сценариях аварий, рассматриваемых в последующих этапах.

4.5 Перечень аварий и неполадок, имевших место

на исследуемом ОПО и на других аналогичных объектах,

или аварий, связанных с обращающимися опасными

производственными веществами

Источниками сведений об авариях могут быть акты расследования аварий на предприятиях, данные Ростехнадзора России, МЧС России, банки данных об аварийности и травматизме, публикуемые в открытой печати, Интернет и др. При этом основное внимание рекомендуется уделять авариям и неполадкам (инцидентам), связанным с разрушением (повреждением) зданий и/или сооружений, технических устройств, отказом оборудования или его элементов, сопровождавшимся выбросами опасных веществ, взрывами и загораниями.

Следует отметить, что сведения об авариях необходимы для выявления основных причин произошедших аварий, связанных с обращающимися опасными веществами, а также для разработки «Деревьев событий» в последующих этапах.

Данные об авариях и неполадках приводятся в виде табл. 7.

В перечне аварий необходимо давать ссылку на используемый источник информации.

После оформления таблицы об авариях и неполадках необходимо оформить подпункт «Анализ основных причин происшедших аварий» на основе сведений об имевшихся на данном предприятии (исследуемом ОПО) и других авариях с аналогичными опасными веществами».

Пример составления подпункта «Анализ основных причин происшедших аварий» приведен ниже.

Проанализировано: 2 аварии и 14 неполадок, происшедших на составляющих исследуемого ОПО в период с 01.01.1990 по 01.01.2011 и 30 аварий, происшедших на аналогичных объектах в период с 01.01.1970 по 01.01.2011.

Анализ основных причин происшедших аварий позволил выделить следующие взаимосвязанные группы причин, характеризующиеся:

  •  отказами (неполадками оборудования) – 40 % от всех причин;
    •  ошибочными действиями персонала – 30 %;
    •  внешними воздействиями природного и техногенного характера   5 %.


Таблица 7

Перечень аварий, имевших место на других аналогичных объектах  

и связанных с обращающимся опасным веществом

Дата и место аварии

Вид аварии (неполадки)

Описание аварии и основные причины

Масштабы развития аварии, максимальные зоны действия поражающих факторов

Число

пострадавших, ущерб

Источник информации

19.07.2000 г.

фирма «Gellatex»

Выброс серной кислоты

Рабочие предприятия в знак протеста против закрытия завода и массовых увольнений допустили утечку серной кислоты через сточную трубу.

В связи с угрозой отравления эвакуировано 500 человек из ближайших населенных пунктов.

Пострадавших нет.

[13]

03.03.01

ООО «Севергазпром» (Управление Печорского округа)

Разрушение трубопровода с возгоранием газа

На 1122 км магистрального газопровода «Ухта-Торжок III» разрушился трубопровод с возгоранием газа.

Пострадавших нет

[14]

08.03.01

ООО «Тюменьтрансгаз» (Управление Тюменского округа)

Возгорание и взрыв газа

На 119 км магистрального газопровода «Ямбург-Тула-1» после приема снаряда дефектоскопа оторвалась крышка камеры приема, что привело к воспламенению и взрыву газа.

3 человека погибли, 2 получили ожоги 2 степени.

[15]


4.6 Оценка частоты исходных событий (аварийной ситуации)

Частота исходной аварийной ситуации (отказ, неполадка оборудования) необходима для расчета частоты реализации каждого сценария аварийной ситуации с учетом вероятности по каждому событию.

Оценка частот исходных событий производится двумя методами:

а) метод анализа «деревьев отказов»;

б) метод анализа статистических данных частот отказов оборудования, трубопроводов и др.

При анализе «деревьев отказов» выявляются комбинации отказов (неполадок) оборудования, ошибок персонала и иных воздействий, приводящих к основному событию (аварийной ситуации). Метод используется для анализа возможных причин возникновения аварии и расчета ее частоты (на основе частот исходных событий).

Пример построения и анализа «деревьев событий», приводящих к разгерметизации емкостного оборудования и технологического трубопровода приведены на рис. 9 и 10.

Второй метод применяется в случае использования соответствующих данных для определения частоты рассматриваемых событий в прошлом и прогнозирования частоты событий в будущем. В этом случае используемые данные должны соответствовать типу анализируемого производства, оборудования объекта.

Рекомендуемые обобщенные данные по оценке частоты отказов оборудования представлены в табл. 8 [2].

При прогнозировании частоты отказов оборудования для конкретного производства обучающийся обязательно должен учитывать также наличие количества аналогичного оборудования, частоты и время эксплуатации оборудования (резервуаров, железнодорожных цистерн) при их сливе/наливе, а также продолжительность функционирования продуктоводов. Для этой цели рекомендуется оформить в виде таблиц, так называемые «рабочие листы».

Примеры оформления «рабочих листов» представлены в табл.  9, 10, 11 и 12.


                         или

 

или

 

Рис. 9.  «Дерево отказов», приводящих к разгерметизации емкостного оборудования (цистерны, резервуары) и аварии вне оборудования:

1 воздействие осколков, УВВ от взрыва соседнего резервуара; 2 отказ болтовых соединений, фланцевых прокладок, запорной арматуры, сварных соединений;

3 ошибка оператора;  4 отказ дыхательного клапана; 5 наличие внутренних дефектов;

6 возникновение источника зажигания; 7 отсутствие азота; 8 нагрев корпуса

при пожаре в соседней емкости; 9 нарушение защитного покрытия; 10 высокая температура окружающей среды; 11 отказ предохранительного клапана


 или

Рис. 10.  «Дерево отказов», приводящих к разгерметизации трубопроводов:

1 – отказ запорной арматуры; 2 – отказ сварных швов; 3 – отказ прокладок фланцевых соединений; 4 – отказ болтовых соединений фланцев; 5 – коррозионный

или усталостный отказ

Таблица 8

Обобщенные статистические данные по оценке частоты отказов оборудования

Тип отказа

оборудования

Частота отказа

(инцидента)

Масштабы выброса опасных веществ

Разгерметизация технологических трубопроводов протяженностью не более 30 м

– частичная разгерметизация

5·10-2 на 1 км трубопровода в год

Объем выброса, равный объему поступления из трубопровода через отверстие диаметром 25мм за время перекрытия потока

– полная разгерметизация

5·10-3 на 1 км трубопровода в год

Объем выброса, равный объему трубопровода, ограниченного арматурой, с учетом поступления из соседних блоков за время перекрытия потока

Разгерметизация магистральных трубопроводов

– частичная разгерметизация

(1÷3)·10-3 на 1 км трубопровода в год

Объем выброса, равный объему поступления из магистрального трубопровода через отверстие диаметром 25мм за время перекрытия потока

– полная разгерметизация

(1÷3)·10-4 на 1 км трубопровода в год

Объем выброса, равный объему магистрального трубопровода, ограниченного арматурой, с учетом профиля трассы и поступления веществ из соседних участков за время остановки и перекрытия потока.

Отказ машинного оборудования (насосы, компрессоры)

– частичный

5·10-2 единицы оборудования в год

Объем, вытекающий через торцевые уплотнения (отверстие диаметром 25 мм) за время перекрытия потока

– полный

5·10-3 единицы оборудования в год

Объем, вытекающий через разрушенный узел за время перекрытия потока

Разгерметизация резервуаров хранения (включая разрыв сварных швов и фланцев трубопроводов обвязки)

– полное разрушение

10-5 в год

Полное содержимое резервуара

– частичное разрушение

10-4 в год

Объем, вытекающий через отверстие диаметром 25мм за время перекрытия потока

Разрыв соединительных рукавов при сливе/наливе железнодорожных или автомобильных цистерн

10-3 на 1 заправку

10-2 на 1 шланг (рукав) в год

Объем, вытекающий через сливное отверстие за время перекрытия потока

Разгерметизация резервуаров (изотермические) с двойной оболочкой

– полное разрушение

1·10-6 в год

Полное содержимое резервуара

– частичное разрушение

1·10-5 в год

Объем, вытекающий через отверстие диаметром 25мм за время перекрытия потока

Частота аварийности автомобильных грузовых перевозок опасных материалов (вероятность условного пролива)

2·10-6 аварий на 1 милю

(1 миля = 1,609 км)

– для 10 % потери груза

0,6·2·10-6 аварий

на 1,6 км

– для 100 % потери груза

0,2·2·10-6 аварий

на 1,6 км

Аварии на главном железнодорожном пути

6·10-7/вагон-милю

(1,6 км)

Степень аварийности на маневренных путях

3·10-6/вагон-милю

(1,6 км)

Распределение (относительная доля) размеров пролива

– для 10 % потери груза

0,5·3·10-6 вагон-милю

– для 100 % потери груза

0,3·3·10-6 вагон-милю


Таблица
 9

Оценка частот выбросов из трубопроводов

Рабочий лист № 1

Опасное вещество

Нефть

Длина технологического трубопровода, км

Lтр = 50 м

Время работы (перекачки вещества), часов/год

τ = 500 ч

Степень аварийности

Частичное Вч = 5·10-2 км/год;

Полное Вп = 5·10-3 км/год

Количество часов в год

Т = 8760 ч

Частота пролива (частичная разгерметизация трубопровода)

Через отверстие диаметром 25 мм

Рчаст = Вч·Lтр·τ/Т = 5·10-2·50·500/8760 = 1,43·10-3, 1/год

Частота пролива (полная разгерметизация трубопровода)

Повреждение на полное сечение

Рполн = Вп·Lтр·τ/Т = 5·10-3·50·500/8760 = 1,4·10-4, 1/год

Таблица 10

Оценка частот выбросов стационарных объектов (резервуаров хранения)

Рабочий лист № 2

Опасное вещество

Бензол

Количество аппаратов

n = 15

Время работы аппарата, часов/год

τ = 8000 ч

Степень аварийности, 1/год

Частичное Вч = 10-4 1/год;

Полное Вп = 10-5 1/год

Количество часов в год

Т = 8760 ч

Частота выброса (частичная разгерметизация)

Через отверстие диаметром 25 мм

Рчаст = n·Вч·τ/Т = 15·10-4·8000/8760 = 1,37·10-5, 1/год

Частота выброса (полная разгерметизация)

Повреждение на полное сечение

Рчаст = n·Вп·τ/Т = 15·10-5·8000/8760 = 1,37·10-6, 1/год

Таблица 11

Оценка частоты выбросов при автомобильных перевозках опасных грузов

Рабочий лист № 3

Опасный груз

Бензин

Общее число грузовых перевозок

n = 1500

(только загруженный транспорт)

Длина рассматриваемого маршрута

l = 1,5 км

(км вблизи административных образований)

Общее число км в год

L = n·l = 1500·1,5 = 2250 км

Проливы по размерам:

– для 10 % потери груза

А = 1,2·10-6 аварий на 1,6 км

– для 100 % потери груза

Б = 0,2·10-6 аварий на 1,6 км

Частота аварий в год

Рав = L·2·10-6 = 2250·2·10-6/1,6 = 2,8·10-3, 1/год

Частота пролива:

– для 10 % потери груза

Рчаст = Рав·А = 2,8·10-3·1,2·10-6/1,6 = 2,1·10-9 проливов/год

– для 100 % потери груза

Рполн = Рав·Б = 2,8·10-3·0,4·10-6/1,6 = 0,7·10-9 проливов/год

Таблица 12

Оценка частоты выбросов при перевозках железнодорожным транспортом

Рабочий лист № 4

Опасный материал

Нефть

Количество вагонов в год

n = 20000

(только загруженные вагоны)

Количество вагонов-км на участках маневрирования (длина рассматриваемого маршрута)

l = 3,0 км

(км на поездку вблизи административных образований)

Общее число км в год на участках маневрирования

L = n·l = 20000·3 = 60000 км

Проливы по размерам:

– для 10 % потери груза (50 мм отверстие)

А = 1,5·10-6 аварий на 1,6 км

– для 100 % потери груза

Б = 0,9·10-6 аварий на 1,6 км

Частота аварий в год (на участках маневрирования)

Рав = L·3·10-6/1,6 = 60000·3·10-6/1,6 = 1,0·10-1, 1/год

Частота пролива:

– для 10% потери груза

Рчаст = Рав·А = 1,0·10-1·1,5·10-6/1,6 =9,3·10-8 проливов/год

– для 100% потери груза

Рполн = Рав·Б = 1,0·10-1·0,9·10-6/1,6 = 5,6·10-8 проливов/год

Для объектов, связанных с обращением взрывчатых материалов промышленного назначения определение частоты возникновения аварии предлагается производить по статистическим данным их эксплуатации. При этом могут быть использованы два подхода.

При одном из подходов допускается, что время безаварийной работы склада ВМ (до взрыва) подчиняется экспоненциальному закону.

При этом определяется верхняя доверительная граница для параметра экспоненциального закона λ [16]:

,                                                     (2)

где d – случайная величина (число взрывов), имеющая пуассоновское распределение с параметром Δ = λ·N·T; 1-α (d) – верхняя доверительная граница с доверительной вероятностью α=0,8 параметра пуассоновского распределения (1,60944); N – количество объектов, за которыми ведется наблюдение (1018 в соответствии с [17]);  n – среднее количество хранилищ на складе ВМ (n = 4), Т – время наблюдения (40 лет в соответствии с [17]).

Для этих условий значение λ для одного хранилища составит 1·105, 1/ год.

Вероятность взрыва за время t определяется по формуле:

                                                                                                (3)

Тогда верхняя граница вероятности взрыва в хранилище ВМ за 1 год при доверительной вероятности α= 0,8 будет равна:

При другом подходе на основании статистических данных предварительно определяется вероятность аварии по формуле (4):

                                            ,                                                      (4)

где nав – количество аварий за время наблюдения Т;  Nнабл общее количество наблюдаемых единиц объектов.

По данным Ростехнадзора [17] в 2005 году функционировало 1018 различных складов ВМ промышленного назначения. По тем же данным за последние 40 лет ни одной аварии (пожаров и взрывов масс, хранящихся ВМ промышленного назначения) на складах ВМ не случалось. Имели место несколько несчастных случаев, не повлекших за собой масштабных последствий. Таким образом, так как nав = 0, то в соответствии с формулой (4) Рав = 0.

Так как авария на складе ВМ, относящемся к особо опасным производственным объектам, недопустима, но в принципе возможна, предлагается ввести термин «ожидаемая вероятность» – вероятность события, ожидаемого в любое время.

В этом случае вероятность возникновения аварии на одном отдельно взятом хранилище склада ВМ составит:

4.7 Анализ «дерева событий»

Анализ «дерева событий» – алгоритм построения последовательности событий, исходящих из основного события (аварийной ситуации) – используется для анализа условий аварийной ситуации (сценариев ситуации) в том числе оценки вероятности реализации поражающих фактов.

Типовые схемы построения сценариев развития аварийных ситуаций для веществ в различных агрегатных состояниях приведены на рис. 11–13.

Пример использования метода «деревьев событий» для оценки вероятности реализации сценариев аварий приведен на рис. А.1А.7. Приложения А. Цифрами указаны значения относительной вероятности возникновения события.

Расчетные значения частот реализации сценариев для блоков (составляющих) исследуемого объекта, кроме сценариев, заканчивающихся без опасных последствий, необходимо представить в виде таблицы. Пример составления частот реализации сценариев аварий на исследуемом объекте приведен в табл. 13.

 

Рис. 11. Типовая схема построения сценариев аварийных ситуаций (газ)

Рис.12. Типовая схема построения сценариев аварийных ситуаций (твердое)

Рис. 13. Типовая схема построения аварийных ситуаций (жидкость)

В результате анализа данных таблицы по частотам реализации аварий по каждому блоку исследуемого объекта,  устанавливается наиболее вероятный сценарий развития аварии с наиболее тяжелыми последствиями и указывается в текстовом виде после таблицы.

Таблица 13

Частота реализации сценариев аварий на установке КК 43/102-2

Наименование блока

Наименование оборудования

Сценарий

Вероятность реализации сценария,

в год

Блок № 1

Трубопровод к Н-1а на открытом пространстве

С3

6,3·10-5

С3п

6,3·10-6

Трубопровод к Н-1а внутри насосной

С3

2,5·10-5

С3п

2,5·10-6

Теплообменник Т-3аIII

С5

8,0·10-4

С3п

8,0·10-5

Трубопровод от теплообменника Т-3аIII к П-2

С2

1,0·10-4

С2п

1,0·10-5

С3

6,8·10-5

С3п

6,8·10-6

Ретурбент П-2 с сырьем в жидком состоянии

С2

1,4·10-4

С2п

1,4·10-5

С3

8,2·10-5

С3п

8,2·10-6

С5

1,5·10-4

С5п

1,5·10-5

Ретурбент П-2 с сырьем в газообразном состоянии

С1

1,5·10-4

С1п

1,5·10-5

С2

9,0·10-5

С2п

9,0·10-6

Трубопровод от П-2 к Р-1

С1

1,5·10-3

С1п

1,5·10-4

№-ная составляющая

Примечание – Индекс «п» относится к полной разгерметизации оборудования.

4.8 Оценка количества опасных веществ, участвующих в аварии

Оценка количества опасных веществ, участвующих в аварии проводится, как правило, для каждого типа сценария (или группы типовых сценариев), определенного на предыдущем этапе.

Для определения количества опасного вещества рекомендуется использовать «Данные о распределении опасных веществ по оборудованию» (табл. 6 п.4.3).

Расчет количества опасного вещества, участвующего в аварии при частичном разрушении технологического оборудования принимается в размере отверстия 25 мм. Время ликвидации аварии принимается 60 мин.

При полном разрушении технологического оборудования, кроме количества опасного вещества, находящегося в оборудовании, учитывается его выделение из соседнего оборудования: трубопроводов, емкостей и т.п. за время нормативного отключения (срабатывания) запорных устройств, установленных на границах технологических блоков. При ручном отключении время принимается 300 с.

При определении количества опасного вещества, участвующего в аварии, в каждой составляющей необходимо выбрать оборудование с максимальным содержанием наиболее опасного вещества, если опасные вещества в любой единице оборудования этой составляющей (блока) находятся в одинаковых условиях.

При наличии разницы в условиях (температура, наличие или отсутствие обваловки и др.) выбор оборудования осуществляется по наиболее «жестким» условиям, обуславливающим наиболее опасные последствия аварий.

Следует отметить, что не все количество вещества, выбрасываемого или истекающего из аварийного оборудования, может участвовать в создании поражающих факторов или непосредственно наносить ущерб. Для этой цели  оформляется таблица с указанием графы – количество опасного вещества, участвующего в аварии и участвующего в создании поражающих факторов. Вид таблицы приведен ниже (см. табл. 14).

Таблица 14

Количество опасных веществ,

участвующих в создании поражающих факторов

при реализации наиболее вероятных сценариев развития аварийной ситуации

cце-на-рия

Последствия

Основной

поражающий

фактор

Количество опасного вещества, т

участвующего  

в аварии

участвующего

в создании

поражающих факторов

Блок №1

С1

факельное горение при частичной разгерметизации трубопровода от П-2 к Р-1

тепловое

воздействие

1,068

1,068

С2

взрыв ТВС при частичной разгерметизации трубопровода от Т-3в к П-2

ударная волна

0,548

0,043

С3

пожар пролива  при частичной разгерметизации трубопровода от Т-3в к П-2

тепловое

воздействие

0,548

0,548

С5

факельное горение при частичной разгерметизации теплообменника Т-3в

тепловое

воздействие

19,062

19,062

…….

№-ная составляющая

Количество опасного вещества, участвующего во взрыве (создании поражающих факторов) определяется по формуле (5):

                                           m = z·m,                                                          (5)

где  z – доля приведенной массы парогазовых веществ, участвующих во взрыве; т – приведенная масса горючих паров (газов) взрывоопасного парогазового облака, кг.

В общем случае для неорганизованных парогазовых облаков на открытой площадке с большой массой горючих веществ доля участия во взрыве z может приниматься 0,1.

Для производственных помещений и других замкнутых объемов значения z могут приниматься в соответствии с табл.15.

Таблица 15

Значение z для замкнутых объемов (помещений, зданий)

Вид горючего вещества

z

Водород

1,0

Горючие газы

0,5

Пары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей

0,3

Основными опасными факторами аварии являются:

а) избыточное давление и импульс волны давления:

1) при сгорании газовоздушной смеси в открытом пространстве;

2)  при разрыве сосуда в результате физического взрыва;

б) избыточное давление при:

1) взрыве газовоздушной смеси в резервуаре;

2) взрыве газовоздушной смеси в производственном помещении;

в) тепловое излучение при:

1) факельном горении;

2) пожарах пролива;

3) «огненных шарах»;

г) осколки, образующиеся при взрывном разрушении элементов технологического оборудования;

д) расширяющиеся продукты сгорания при реализации пожара-вспышки;

е) токсическое воздействие:

1) продуктов сгорания или взрыва;

2) индивидуальных химических веществ в чистом виде и в виде технического продукта;

3) технологических полупродуктов и продуктов производства;

4) смесей индивидуальных химических веществ, выпускаемых в соответствии со стандартом или техническим условием.

4.9 Выбор физико-математических моделей и методов расчета

вероятных зон поражающих факторов

Выбор физико-математических моделей расчета вероятных зон поражающих факторов осуществляется только после построения «дерева событий», установления поражающих факторов для каждого сценария развития аварий (взрыв, выброс опасных веществ и т.д.), определения опасных веществ, участвующих в аварийной ситуации и в создании поражающих факторов.

В зависимости от специфики конкретного производства и сценариев развития аварий на исследуемом объекте для расчета вероятных зон поражающих факторов в курсовых проектах (работах) могут быть использованы следующие математические модели:

а) расчет поражающего воздействия УВВ на персонал, здания и сооружения при взрыве топливно-воздушных смесей (ТВС) [18];

б) расчет интенсивности теплового излучения при пожарах проливов горючих жидкостей [19];

в) расчет избыточного давления, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей в помещении [19];

г) расчет интенсивности теплового излучения и времени существования «огненного шара» [19];

д) расчет токсического поражения людей [5];

е) расчет параметров взрыва внутри оборудования [24];

ж) расчет интенсивности теплового излучения «факельного горения» [19];

з) расчет поражающего действия  УВВ и продуктов взрыва на персонал, здания и сооружения при детонации ВМ [20].

Результаты основных расчетов вероятных зон действия поражающих факторов для всех сценариев развития аварий на исследуемом объекте должны быть представлены в отдельных таблицах с указанием наименования оборудования, номера группы сценария и названия методики расчета. Примеры оформления таблиц с основными результатами расчетов вероятных зон действия поражающих факторов приведены в  табл. 16.

По результатам расчетов радиусов зон поражающих факторов определяются уровни развития аварийных ситуаций  для сценариев с наиболее опасными последствиями.

На ситуационном плане (см. рис. А.8 Приложения А) изображаются радиусы зон поражающих факторов (в масштабе), т.е. формирование зон поражения для рассматриваемых  сценариев аварий.

Каждая аварийная ситуация имеет несколько стадий развития.

При сочетании определенных условий аварийная ситуация может перейти в следующую стадию развития. При этом могут быть достигнуты различные уровни развития аварий.

Первый уровень А  характеризуется возникновением и развитием аварийной ситуации в пределах одного технологического блока без влияния на смежный.

В этом случае локализация аварийной ситуации возможна производственным персоналом без привлечения специальных подразделений или при необходимости с привлечением профессиональных аварийно-спасательных формирований по локализации и ликвидации аварийных ситуаций, с целью предупреждения их распространения на другие блоки установки.


Таблица 16

Основные результаты расчета вероятных зон действия

поражающих факторов вероятных сценариев аварийной ситуации

Параметр

Номер сценария

С1

С2

….

Сn

Взрыв ВМ (Единые правила безопасности при взрывных работах) [20]

Уровни поражения ударной волной зданий и сооружений, м

полное разрушение застекления, частичные повреждения рам, дверей, нарушение штукатурки и внутренних легких перегородок (III степень)

разрушение внутренних перегородок, рам, дверей и т.п. (IV степень)

разрушение малостойких каменных и деревянных зданий, опрокидывание железнодорожных составов (V степень)

Безопасная зона по действию УВВ на человека, м

Взрыв ВМ (Методика института динамики геосфер РАН) [21]

Летальная зона по действию УВВ на человека, м

100

Взрыв ВМ (Методика ВНИИПО) [22]

Уровень поражения человека осколками строительных конструкций, м

безопасная зона

летальная зона

Огненный шар (Методика ГОСТ Р 12.3.047-98) [19]

Длительность огненного шара, с

Эффективный диаметр, м

Уровни поражения излучением, м

летальное поражения человека

ожог 1-й степени

ожог 2-й степени

ожог 3-й степени

безопасное расстояние для людей

Пожар пролива (Методика ГОСТ Р 12.3.047-98 [19])

Эффективный диаметр пролива, м

Высота пламени, м

Максимальная площадь пожара, м2

Длительность пожара, мин.

Уровни поражения тепловым излучением, м:

безопасное расстояние для человека

непереносимая боль через 20÷30 с, ожог 1-ой степени через 15÷20 с,  ожог 2-ой степени через 30÷40 с,

непереносимая боль через 5 с, ожог 1-ой степени через 6÷8 с,  ожог 2-ой степени через 12÷16 с,

воспламенение деревянных конструкций

Взрыв топливно-воздушного облака 

(методика НТЦ «Промышленная безопасность» [18]):

Уровни поражения ударной волной, м

Расстояние от центра облака ТВС, м

Безразмерный радиус

Эффективный энергозапас горючей смеси, МДж

Уровни поражения ударной волной, м:

12 кПа – умеренное повреждение зданий

5 кПа – нижний порог повреждения человека

3 кПа – малые повреждения

Токсическое поражение (методика «Токси»[5], [18])

Радиус зоны смертельных поражений, м

Радиус зоны пороговых поражений, м

Факельное горение газообразного горючего (методика ГАЗПРОМА [23])

Максимальная длина факела, м

Максимальная ширина факела, м

Поражение персонала, м

Воспламенение древесины, м

Безопасное расстояние для персонала, м

Факельное горение жидкого  горючего (методика [24])

Максимальная длина факела, м

Максимальная ширина факела, м

Поражение персонала, м

Воспламенение древесины, м

Безопасное расстояние для персонала, м

Второй уровень Б  характеризуется развитием аварийной ситуации с выходом за пределы блока, установки.

Локализация аварийной ситуации уровня «Б» осуществляется с привлечением пожарных частей, горноспасательной службы, медицинских и других подразделений, а также персонала смежных или технологически связанных объектов, по предупреждению распространения аварии на другие смежные объекты.

Третий уровень В  характеризуется развитием аварии с выходом ее за пределы территории предприятия.

4.10 Оценка возможного числа пострадавших

«Оценку возможного числа пострадавших» необходимо определить при различных рассмотренных ранее сценариях аварий на исследуемом объекте см. п. 4.6.

Рекомендуется приводить данные для аварии с наиболее опасными по своим последствиям и наиболее вероятными (типичными) сценариями аварий по составляющим (блокам) исследуемого объекта.

При оценке возможного числа пострадавших необходимо учитывать:

а) количество людей, находящихся на открытых площадках, внутри зданий и пунктов управления технологическим процессом, наличие средств индивидуальной защиты;

б) расположение зданий и пунктов управления, их оборудование средствами коллективной защиты;

в) противоаварийную устойчивость зданий и пунктов управления.

Оценка возможного числа пострадавших выполняется на основании результатов расчета границ опасных зон. Для этой цели на ситуационном плане в масштабе обозначаются радиусы летальной и санитарной (опасной) зон.

Результаты расчета возможного количества погибших (безвозвратные потери) и травмированных (санитарные потери) в случаи аварии могут быть представлены для каждой составляющей (блока) только для наиболее вероятных сценариев развития аварии и наиболее опасных по последствиям в таблицах, пример формы, которых представлены в табл. 17.

 

Таблица 17

Данные о возможном числе пострадавших

Составляющая

Наименование сценария

Количество пострадавших, чел.

смерт.

травм.

Склад соляной кислоты

С1п – железнодорожная цистерна с соляной кислотой

4

65

С1 – резервуар хранения соляной кислоты

1

3

Склад серной кислоты

С1п – резервуар хранения серной кислоты

2

0

С2 – межцеховой кислотопровод серной кислоты

0

0

Примечание  – Табл.17 оформляют только студенты очного обучения

4.11 Оценка возможного ущерба 

Оценку возможного ущерба можно проводить по [26].

В соответствии с этим документом полный ущерб от аварий состоит из прямых и косвенных потерь организации, эксплуатирующей опасный производственный объект (потери в результате разрушения основных фондов, потери в результате уничтожения товарно-материальных ценностей), затрат на локализацию (ликвидацию) и расследование аварии, социально-экономических потерь (затраты, понесенные вследствие гибели и травматизма людей), косвенного ущерба, экологического ущерба и потерь от выбытия трудовых ресурсов в результате гибели людей или потери им трудоспособности.

Оценку возможного ущерба рекомендуется проводить по данным для аварии с наиболее опасными по своим последствиям и наиболее вероятными сценариями аварий по составляющим (блокам) исследуемого объекта.

Данные настоящего этапа могут представляться как в текстовом, так и в табличном виде.

4.12 Оценка индивидуального, коллективного

и социального рисков гибели людей

Индивидуальный риск – частота поражения отдельного человека в результате воздействия исследуемых факторов опасности аварий.

Коллективный риск – ожидаемое количество пораженных в результате возможных аварий за определенный период времени.

Социальный риск – зависимость частоты возникновения событий F, в которых пострадало на определенном уровне не менее N человек, от этого числа N.

Процедура количественной оценки риска производится в соответствии со схемой, представленной на рис. 14.

Для определения уровня индивидуального риска следует учитывать природу аварии, долю времени нахождения в «зоне риска» и местонахождение «рискующего». В этой связи индивидуальный риск рассчитывается по формуле (6):

,                                                   (6)

где Rинд –  индивидуальный риск, 1/год; Qni – условная вероятность поражения человека при реализации i-того сценария аварии; Qni – в случае нахождения человека в зоне действия поражающих факторов; Qi  – вероятность реализации i-го сценария аварии в течение года; Рпрi –  вероятность присутствия человека в зоне действия поражающих факторов i-го сценария аварии; n – число сценариев аварии.

Условная вероятность поражения человека избыточным давлением, развиваемым при сгорании паровоздушных смесей на определенном расстоянии от эпицентра, а также тепловым излучением при пожаре пролива, рассчитывается с использованием «пробит-функции» [19].

Индивидуальный риск обычно рассчитывается для различных категорий персонала, при этом учитывается время пребывания персонала конкретной специальности (аппаратчики, слесари, ИТР – начальник цеха, мастер смены, технолог и др.) в зоне поражающих факторов конкретной аварии, при этом используются данные карт занятости персонала на рабочих местах.

Вероятность присутствия персонала в зоне действия поражающих факторов возможной аварии определяется по формуле (7):

,                                                          (7)

где τi    –  время нахождения работающего в пределах зон поражающих факторов в одну смену, ч; Т  – количество часов в году; niколичество рабочих смен в году. Примечание:    = 0,5–7 ч, Т = 8760 ч и n = 226 смен (1 смена в сутки).

Коллективный риск рассчитывается по формуле (8):

              ,                                                     (8)

где Rкол –  коллективный риск, чел/год; Qi   – вероятность реализации i-го сценария аварии в течение года; Ni    – количество погибших при реализации i-го сценария аварии. Принимают  Ni от 1 до 10 человек.

Средний индивидуальный риск рассчитывается по формуле (9):

,                                                      (9)

где Rср –  средний индивидуальный риск, 1/год; Ni  – персонал, подвергающийся риску, чел.

Социальный риск – зависимость частоты возникновения событий F, в которых пострадало на определенном уровне не менее N человек. Пример представлен в виде графика на рис. 15.

Рис. 14.  Схема количественной оценки риска

                               Частота гибели людей (F), 1/год

1·10-5

1·10-6

1·10-7

1·10-8

1·10-9

          1                  2                   3                   4                                  

           Количество погибших, не менее N чел.

       

         

Рис. 15.  Частота гибели различного количества людей при аварии

Для наглядности, перечень составляющих ОПО с указанием рассчитанных показателей риска аварии рекомендуется представлять в виде табл. 18.

Таблица 18

Рассчитанные показатели риска составляющих ОПО

Составляющая

Частота реализации сценария аварии1, 1/год

Количество пострадавших1, чел., смерт./травм.

Ущерб, руб.

Риск

Материальный

Экологический

Индивидуальный, 1/год

Коллективный, чел/год

Склад соляной кислоты

6,0·10-9

4/65

162932

162874

1,1·10-6

1,9·10-5

Склад серной кислоты

5,0·10-7

2/0

1421776

5 Содержание пояснительной записки

к курсовым проектам (работам)

После разработки всех этапов и согласовании результатов расчетов с руководителем курсового проекта (работы) обучающийся приступает к оформлению расчетно-пояснительной записки и графической части проекта.

В состав расчетно-пояснительной записки должны входить следующие основные разделы.


Введение

Аналитический обзор.

  1.  Цели и задачи проекта (работы).
  2.  Технологическая часть.

3.1 Исходные данные для оценки технологической безопасности исследуемого объекта.

  1.  Данные о топографии района расположения объекта.
    1.  Наличие и границы запретных, охранных и санитарно-защитных зон объекта.
      1.  Данные о природно-климатических условиях в районе расположения объекта.
      2.  Данные о размещении персонала объекта с указанием средней численности наибольшей рабочей смены, сведения об общей численности работников других объектов эксплуатирующей организации, других организаций и проживающем вблизи населением.
      3.  Характеристика опасных веществ.
    2.  Данные о технологическом и аппаратурном оформлении.
      1.  Принципиальная технологическая схема с обозначением основного технологического оборудования и кратким описанием технологического процесса.
      2.  План размещения основного технологического оборудования.
      3.  Перечень основного технологического оборудования, в котором обращаются опасные вещества.
      4.  Разделение производства по блокам.
      5.  Данные о распределении опасных веществ по оборудованию и блокам.
      6.  Описание технических решений по обеспечению безопасности (исключение разгерметизации оборудования и предупреждение аварийных выбросов опасных веществ, предупреждение развития аварий и локализация выбросов опасных веществ, обеспечение взрывопожаробезопасности, описание систем автоматического регулирования, блокировок, сигнализаций и других средств обеспечения безопасности).
    3.  Анализ риска.
      1.  Анализ известных аварий.
      2.  Анализ условий возникновения и развития аварий.
        1.  Определение возможных причин и факторов, способствующих развитию аварии.
        2.  Определение типовых сценариев возможных аварий и вероятность их возникновения.
        3.  «Дерево отказов» технологического оборудования.
        4.  Обоснование физико-математической модели и методов расчёта, применяемых при оценке риска.
        5.  Расчёт количества опасных веществ, участвующих в аварии (создающих поражающие факторы).
        6.  Расчёт вероятных зон действия поражающих факторов (воздушной ударной волны, осколков, токсического и теплового воздействия) и оценка возможного числа пострадавших.

3.3.3. Оценка риска (индивидуального, коллективного, социального).

При выполнении курсового проекта (работы) все вышеуказанные разделы относятся к самому опасному блоку мастерской или цеха.

Графическая часть в формате А-1 (1 лист), в формате А-4 (1 лист).

Расчётно-пояснительная записка 35–40 страниц, шрифт – 14.

6 Темы и задания на курсовое проектирование

Варианты заданий на курсовое проектирование для обучающихся очной формы обучения выдаются преподавателем, закрепленным за учебной группой, а для обучающихся заочной формы обучения вариант определяется по двум последним цифрам зачётной книжки. В зависимости от варианта выбирается тема курсового проекта (работы):

От 00 до 19 –  Анализ промышленной безопасности процесса первичной переработки нефти на установке АТ и разработка плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций.

От 20 до 39 –  Анализ промышленной безопасности процесса улавливания паров легковоспламеняющейся жидкости (бензола, бензина) из паровоздушной смеси методом адсорбции и разработка плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций.

От 40 до 49 –  Анализ промышленной безопасности процесса улавливания паров этилового спирта из паровоздушной смеси методом абсорбции и разработка плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций.

От 50 до 69 –  Анализ промышленной безопасности  процесса окраски промышленных изделий методом пневматического распыления и разработка плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций.

От 70 до 79 – Анализ промышленной безопасности процесса сушки твердых дисперсных материалов методом распыления и разработка плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций.

От 80 до 99 – Анализ промышленной безопасности  процесса получения полиэтилена (пропилена) методом низкого давления и разработка плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций.

Описания технологических процессов и исходные данные для выполнения инженерных расчетов приведены в разделах 6.16.6.


6.1 Анализ
 промышленной безопасности

процесса первичной переработки нефти

на установке АТ и разработка плана локализации

и ликвидации аварийных ситуаций.

(номера вариантов от 00 до 19)

Установка АТ (атмосферная трубчатка) предназначена для перегонки нефти. Сырье, поступающее на установку, т.е. нефть, представляет сложный раствор взаиморастворимых углеводородов различного молекулярного веса (жидких, твердых, газообразных) с примесями различных солей и воды. От избыточного содержания солей и воды нефть очищается перед началом процесса перегонки.

Разнообразие углеводородов, входящих в состав нефти, и их различные температуры кипения дают возможность получать из нефти фракции с различными интервалами температур кипения – от наиболее легких фракций до тяжелых. На установках АТ, осуществляя совокупность ряда физических процессов (нагревание, испарение, конденсация), из сырой нефти получают бензины, керосины, дизельное топливо и в остатке – мазут.

Принципиальная технологическая схема установки первичной перегонки нефти (АТ) представлена на рис. 16.

Сырая нефть, очищенная от солей и воды, хранится на сырьевом складе в резервуарах 1. Из сырьевых резервуаров нефть забирается насосом и подается на установку для ее перегонки. Поступая на установку, нефть прежде всего подогревается до температуры 100–120 ºС в теплообменниках-подогревателях 2. Подогрев нефти ведется за счет использования теплоты конечного продукта перегонки мазута, который при выходе из низа ректификационной колонны имеет температуру до 350 ºС.

От подогретой до 100–120 ºС сырой нефти уже можно отделить наиболее легкие пары – пары бензина и растворенные в нефти газы. Для этого нефть из теплообменников подают в предварительный испаритель 3. Предварительный испаритель – это вертикальная колонна с тарелками.

При движении нефти по тарелкам колонны сверху вниз из нее отделяются пары легкого бензина и по трубопроводу 7 подаются в основную ректификационную колонну 8. В нижней части колонны 3 скапливается отбензиненная нефть, которая забирается горячим насосом 4 и под давлением до 1,6 МПа подается для основного подогрева в змеевик трубчатых печей 5.

За счет тепла сжигаемого топлива нефть в трубчатой печи нагревается до температуры кипения мазута и поступает по линии 6 на ректификацию (разделение) в основную ректификационную колонну 8. Так как давление в колонне небольшое (немного выше атмосферного), то на линии 6 имеется редуктор для снижения давления нефти, выходящей из трубчатой печи, до требуемой величины.

Рис. 16. Установка первичной перегонки нефти (АТ):

а – принципиальная технологическая схема; б – план и продольный разрез установки


Ректификационная колонна представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с тарелками. Нижняя часть колонны подогревается острым перегретым водяным паром, подаваемым по линии
24. Верхняя часть колонны питается орошением бензином, подаваемым по линии 13.

Поступающая в колонну нефть за счет взаимодействия жидкой фазы, движущейся по тарелкам сверху вниз, с паровой фазой, движущейся по колонне снизу вверх, разделяется на нужные фракции. Из верхней части колонны выходит самая легкая фракция – пары бензина в смеси с водяным паром. Эта смесь по шлемовой трубе 9 поступает на конденсацию и охлаждение в конденсатор-холодильник 10. Полученная смесь конденсата (бензин + вода) и несконденсировавшихся продуктов (пары бензина и легкие углеводородные газы) поступает на разделение в газосепаратор 11. В газосепараторе вода отсеивается от бензина и отводится из нижней части аппарата в дренажную канализацию. Бензин из средней части газосепаратора забирается насосом 12 и подается частично на орошение по линии 13 и в резервуар товарной продукции 14. Газовая фаза отводится из верхней части газосепаратора на утилизацию.

Фракция керосина отводится из колонны 8 в холодильник 16 и в охлажденном виде насосом 15 по линии 17 подается в товарный парк.

Фракция дизельного топлива отводится из колонны 8 в холодильник 19 и, охлажденная, по линии 20 подается в резервуар товарного парка.

Остаток от перегонки нефти – горячий мазут – из нижней части ректификационной колонны 8 прокачивается через подогреватели-теплообменники 2 для подогрева сырой нефти. Затем мазут для окончательного охлаждения проходит холодильник 23 и насосом 22 по линии 21 подается в резервуары с мазутом. Режим работы основных аппаратов и их размеры приведены в табл. 19, 20 и 21.

Все аппараты, кроме насосов, расположены на открытых площадках. Насосы размещены в насосной станции. План и продольный разрез установки показаны на рис. 16.

Обучающиеся, у которых вариант находится в диапазоне от 00 до 09, после краткого изложения сущности технологического процесса первичной перегонки нефти должны дать анализ пожарной опасности аппаратов (данные указаны в табл. 20) и определить расчетным путем категорию взрывопожароопасности помещения насосной станции сырьевых насосов. Данные о насосной станции приведены в табл. 20.

Обучающиеся, у которых вариант находится в диапазоне от 10 до 19, после краткого изложения сущности технологического процесса первичной перегонки нефти должны дать анализ пожарной опасности аппаратов (данные указаны в табл. 21) и определить расчетным путем категорию взрывопожароопасности помещения насосной станции продуктовых насосов. Данные о насосной станции приведены в табл. 21.


Таблица 19

Основные характеристики оборудования

Позиция на рис.

Наименование аппаратов

Режим работы

Размеры

Р, МПа

t, ºС

d или l, м

h, м

Резервуар с нефтью1

0

20

10

5

Теплообменники

0,2

120

0,8

6

Предварительный испаритель

0,1

100

1,5

8

Насосы «горячие»1

0,16

100

Трубчатая печь1

0,16

350

Линия с редуктором

Линия бензиновых паров

Ректификационная колонна2

0,15

100-350

3

32

Шлемовая труба

Холодильник-конденсатор

0,12

30

0,8

6

Газосепаратор

0,11

30

0,8

4

Насос бензиновый2

0,3

30

Линия подачи орошения

Резервуар с бензином

Насос керосина тракторного

Холодильник керосина

0,15

40

0,8

6

Линия отвода керосина

Насос дизельного топлива

0,3

30

Холодильник дизельного топлива

0,15

40

0,8

6

Линия отвода дизтоплива

Линия отвода мазута

Насос мазутный

Холодильник мазута

0,15

40

0,8

6

Линия перегретого водяного пара

Примечания:

Обучающиеся, у которых вариант находится в диапазоне от 00 до 09, должны брать данные об указанных аппаратах в таблице 20.

Обучающиеся, у которых вариант находится в диапазоне от 10 до 19, должны брать данные об указанных аппаратах в табл. 21.

Таблица 20

Основные характеристики оборудования и помещений (варианты от 00 до 09)

Поз. на рис.

Исходные данные

Данные для вариантов

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

Резервуар с сырой нефтью

1

Объем, м3

800

1000

1200

1500

2000

2000

1500

1200

1000

800

Степень заполнения

0,95

0,95

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,95

0,95

Температура рабочая, ºС

20

25

30

30

25

20

20

25

30

25

Давление рабочее, МПа

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Молекулярный вес жидкости

90

95

100

105

110

90

95

100

105

110

Температура начала кипения ºС

60

65

70

75

80

85

90

95

100

110

PS при tр, мм.рт.ст

140

150

150

155

140

135

130

135

140

130

Насосы сырьевые «горячие», поршневые

4

Давление, МПа

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,0

1,1

1,2

1,3

Рабочая температура, ºС

20

25

30

30

25

20

20

25

30

25

Диаметр всасывающей линии, мм

100

125

137

150

175

175

150

137

125

100

Диаметр нагнетательной линии, мм

75

75

100

100

125

125

100

100

75

75

Вид уплотнения вала

ТУ

ТУ

СУ

СУ

ТУ

ТУ

СУ

СУ

ТУ

ТУ

Диаметр вала, мм

40

50

50

45

45

50

50

45

45

50

Производительность, м3/мин

1,4

1,4

1,6

1,6

1,8

1,8

1,6

1,6

1,4

1,4

Трубчатая печь

5

Диаметр трубы, мм

75

75

137

150

175

175

150

137

125

100

Длина змеевика, м

350

400

400

400

450

450

450

400

400

350

Рабочее давление, МПа

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

0,8

0,9

1,0

1,1

Рабочая температура

жидкости, ºС

325

330

335

340

345

350

355

360

365

370

Температура топочного газа, ºС

1000

1000

900

900

1000

1000

900

900

1000

1000

Топливо

Газ

Газ

Жидк

Жидк

Газ

Газ

Жидк

Жидк

Газ

Газ

Стационарная система тушения

Нет

Нет

Пар

Пар

Нет

Пар

Нет

Пар

Нет

Пар

Насосная станция сырьевых насосов

Ширина, м

6

6

6

6

6

6

6

6

6

6

Длина, м

10

9

8

8

7

10

10

8

8

7

Высота, м

5

5

5

4

4

5

5

5

5

5

Кратность воздухообмена, 1/ч

4

5

6

8

5

5

6

5

7

4

Длина линии до задвижки, м

10

9

8

7

5

10

9

8

7

6

Скорость воздуха м/с

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,7

0,6

0,5

0,4

Отключение задвижек

Ручн

Ручн

Ручн

Ручн

Авт

Авт

Авт

Авт

Ручн

Ручн

Средства тушения

Пена

Пар

Пена

Пар

Пар

Пар

Пена

Пена

Пена

Пена

Количество насосов

2

3

4

3

4

4

3

3

2

2


Таблица 21

Основные характеристики оборудования и помещений (варианты от 10 до 19)

Поз. на рис.

Исходные данные

Данные для вариантов

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

Насос бензиновый центробежный

12

Давление рабочее, МПа

0,4

0,45

0,5

0,55

0,6

0,6

0,55

0,5

0,45

0,4

Рабочая температура, ºС

30

30

25

25

20

20

30

25

20

25

Диаметр всасывающей линии, мм

200

150

125

100

200

150

125

100

125

150

Диаметр нагревательной линии, мм

150

125

100

75

150

125

100

75

100

125

Вид уплотнения вала

ТУ

ТУ

СУ

СУ

ТУ

ТУ

СУ

СУ

ТУ

ТУ

Диаметр вала, мм

25

30

35

25

35

35

25

30

35

30

Производительность, м3/мин

0,6

0,5

0,55

0,55

0,8

0,7

0,6

0,5

0,5

0,6

Насосная станция продуктовых насосов

Ширина помещения, м

6

6

6

6

6

5

6

6

6

6

Длина помещения, м

6

8

10

8

10

10

8

8

6

6

Высота помещения, м

5

5

6

5

5

6

5

5

5

5

Кратность воздухообмена 1/ч

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

Длина линий до задвижки, м

6

7

6

9

10

10

9

8

7

6

Количество насосов

8

8

6

6

6

8

8

6

6

6

Отключение задвижек

Руч

Ручн

Ручн

Авт

Авт

Авт

Ручн

Ручн

Авт

Авт

Средство тушения

Пар

Пар

Пар

Пена

Пена

Пена

Пар

Пар

Пар

Пар

Скорость воздуха, м/с

0,3

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,8

0,6

Ректификационная колонна

8

Диаметр, м

4

4

3,5

3,5

3

3,5

4

3,5

3

3

Высота, м

32

30

28

26

26

30

32

32

30

28

Температура низа колонны, ºС

330

330

340

345

350

350

360

330

340

350

Температура верха колонны, ºС

180

190

180

190

180

190

200

170

180

190

Давление МПа

0,14

0,13

0,13

0,14

0,13

0,14

0,15

0,14

0,15

0,14

Объем парового пространства

0,7

0,75

0,8

0,75

0,7

0,8

0,75

0,7

0,8

0,7

Средства тушения

пар

орош

пар

орош

пар

орош

орош

орош

пар

пар

Резервуар бензина

14

Объем, м3

1000

900

800

700

600

1000

900

800

700

600

Степень заполнения, %

0,95

0,9

0,95

0,9

0,95

0,9

0,95

0,9

0,95

0,9

Рабочая температура, ºС

30

30

25

25

20

20

30

25

20

25

Давление, МПа

0,101

0,101

0,102

0,102

0,1

0,1

0,101

0,102

0,102

0,101

Молекулярный вес жидкости

100

95

90

105

110

100

95

90

95

100

Температура начала кипения, ºС

0

55

50

60

65

60

55

50

55

60

PS при tр, мм.рт.ст

140

160

180

145

140

150

160

180

160

150


6.2 Анализ промышленной безопасности  процесса

улавливания паров легковоспламеняющейся жидкости

(бензола, бензина) из паровоздушной смеси методом адсорбции

и разработка плана локализации

и ликвидации аварийных ситуаций
(номера вариантов от 20 до 39)

Из паровоздушной смеси пары летучего растворителя можно выделить, используя метод адсорбции. Адсорбцией называют процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси или раствора твердым пористым веществом – адсорбентом.

Рассматриваемые адсорбционные установки предназначены для улавливания из паровоздушной смеси паров бензола при производстве искусственной кожи и паров бензина при производстве резинотехнических изделий. Технологические схемы адсорбционных установок улавливания из паровоздушных смесей паров бензола и паров бензина принципиально не отличаются друг от друга. Поэтому ниже приведена схема и дано описание технологического процесса адсорбционной установки общее для первого (улавливание бензола) и второго (улавливание бензина) случаев (рис. 17).

Поступающая на установку по линии 1 паровоздушная смесь (в первом случае воздух с парами бензола, во втором – воздух с парами бензина) имеет концентрацию 20 г горючего вещества в 1 м3 воздуха. Паровоздушная смесь (ПВС) подсасывается на установку центробежным вентилятором 3 и под избыточным давлением 400 мм рт. ст. и температуре 20 ºС поступает по линии 4 в адсорбер 7. Находящийся в адсорбере активированный уголь поглощает 90 % паров горючего вещества из ПВС, а воздух с остатком пара выбрасывается по линии 9 в атмосферу. В адсорбере 8 в этот же момент (т.е. когда в адсорбере 7 идет поглощение) происходит процесс десорбции – обратное извлечение из активированного угля паров растворителя.

Для осуществления процесса десорбции в адсорбер по линии 10 подают водяной пар давлением 0,3 МПа. Смесь водяного пара и извлеченных из угля паров растворителя по линии 11 поступает в холодильник-конденсатор 12 на конденсацию. Охлаждение паров в конденсаторе происходит за счет подачи через трубки холодной воды. Полученный в холодильнике 12 конденсат, представляющий собой смесь горючей жидкости (бензола, бензина) и воды, поступает в отстойник 13 на разделение эмульсии путем ее расслаивания. Вода, как наиболее тяжелая, скапливается в нижней части отстойника и по трубе 18 отводится в канализацию. Горючая жидкость, как более легкая, из верхней части отстойника 13 насосом 15 подается в емкость растворителя 16. Емкость имеет дыхательную трубу 17.

Несконденсировавшиеся пары из отстойника по линии 14 поступают снова в адсорбер на улавливание. После процесса поглощения паров адсорбер 7 переключается на десорбцию, а адсорбер 8 после десорбции переключается на поглощение паров растворителя. Для сушки увлажненного после десорбции угля, пропускаемую через адсорбер паровоздушную смесь подогревают некоторое время в кожухотрубчатом паровом подогревателе 6 до температуры 80 ºС. При аварийной ситуации на ректификационной станции ПВС выбрасывается в атмосферу по трубе 5. От распространения пламени линии ПВС защищены гравийными огнепреградителями 2, а для защиты их от разрушения при взрыве имеются мембраны.

Рис.17. Установка улавливания паров ЛВЖ из паровоздушной

смеси методом адсорбции:

а – принципиальная технологическая схема;

б – план и продольный разрез установки

Адсорберы расположены на открытой металлической этажерке, примыкающей к зданию II степени огнестойкости, где размещены все остальные аппараты установки. План размещения адсорберов и технологических аппаратов в здании, а также продольный разрез установки показаны на рис. 17. Размеры помещений и данные по отдельным аппаратам приведены в табл. 22, 23 и 24.

Обучающиеся, у которых вариант находится в диапазоне от 20 до 29, после краткого изложения сущности технологического процесса улавливания паров бензола из паровоздушной смеси должны дать анализ пожарной опасности аппаратов (данные указаны в табл. 23) и определить расчетным путем категорию взрывопожароопасности помещения с емкостями бензола. Данные о помещении с емкостями бензола приведены в табл. 23.

Обучающиеся, у которых вариант находится в диапазоне от 30 до 39, после краткого изложения сущности технологического процесса улавливания паров бензина из паровоздушной смеси должны дать анализ пожарной опасности аппаратов (данные указаны в табл. 24) и определить расчетным путем категорию взрывопожароопасности помещений сепараторов и насосов. Данные о помещении приведены в табл. 24.

Таблица 22

Основные характеристики оборудования

Позиция на рисунке

Наименование аппаратов

Режим работы

Размеры

Р, МПа

t, ºС

d или l, м

H, м

1

Линия подачи паровоздушной смеси (ПВС)

0,09

18

0,4

40

2

Огнепреградитель

3

Вентилятор центробежный

0,12

18

4

Линия ПВС

0,3

5

Линия аварийная ПВС

0,3

10

6

Подогреватель1

0,12

60

1

4

7

Адсорберы угольные2,3

0,11

30

8

Адсорберы угольные2,3

0,11

30

9

Линия выброса воздуха

0,105

30

0,3

20

10

Линия подачи водяного пара

0,4

142

0,1

11

Линия к конденсатору

0,15

110

0,15

12

Конденсатор кожухотрубчатый1

0,105

30

1

4

13

Сепаратор-отстойник3

0,101

30

0,8

1,6

14

Линия несконденсированного пара

15

Насос растворителя2,3

0,15

30

16

Емкость для растворителя 2

0,101

30

4

8

17

Дыхательная линия резервуара

18

Линия отвода воды

Примечания:

1. С линзовым компенсатором.

2. Обучающиеся, у которых вариант находится в диапазоне от 20 до 29, должны брать данные об указанных аппаратах в табл. 23.

3. Обучающиеся, у которых вариант находится в диапазоне от 30 до 39, должны брать данные об указанных аппаратах в табл. 24.


Таблица 23

Основные характеристики оборудования и помещений (варианты от 20 до 29)

Пози-ция на рис.

Исходные данные

Данные для вариантов

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Адсорбер угольный для улавливания паров бензола

7

Диаметр, м

2,5

2,6

2,7

2,8

2,9

3

2,5

2,6

2,8

3

Высота слоя угля, м

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,2

1,2

0,8

0,9

1

Давление, МПа

0,11

0,11

0,12

0,12

0,11

0,11

0,11

0,12

0,11

0,12

Температура, ºС

25

28

30

32

35

25

25

30

32

35

Защита от давления

ПК*

МК

ПК

ПК

ПК

МК

МК

ПК

МК

МК

Стационарная система тушения

Вода

Нет

Нет

Вода

Нет

Вода

Вода

Вода

Вода

Вода

Давление пара при десорбции

0,3

0,32

0,34

0,36

0,38

0,4

0,4

0,38

0,36

0,4

Насос для откачки бензола центробежный

15

Давление, МПа

0,12

0,12

0,13

0,14

0,15

0,15

0,13

0,14

0,15

0,15

Температура, ºС

20

20

25

25

30

30

25

25

30

30

Диаметр всасывающей линии,

75

75

75

75

75

100

100

100

100

100

Диаметр нагнетательной линии

50

50

50

50

50

75

75

75

75

75

Вид сальникового уплотнения

СУ

ТУ

СУ

ТУ

СУ

СУ

ТУ

ТУ

СУ

ТУ

Диаметр вала, мм

30

35

30

35

40

35

35

30

25

30

Производительность, м3/мин

0,42

0,42

0,44

0,46

0,48

0,5

0,52

0,52

0,54

0,56

Емкость для бензола

Объем, м3

16

18

20

22

24

22

22

20

22

24

Степень заполнения

0,95

0,95

0,9

0,3

0,95

0,95

0,9

0,9

0,95

0,9

Температура жидкости ºC

18

18

22

22

27

27

23

23

27

27

Давление рабочее, МПа

0,101

0,102

0,103

0,104

0,105

0,101

0,103

0,103

0,104

0,105

Защита дыхательной линии

ДК*

ДК

ДК

ДК

ДК

ДК

ДК

ДК

ДК

ДК

Аварийный слив

Нет

Нет

Нет

Нет

Есть

Есть

Есть

Нет

Есть

Есть

Помещения, где размещены емкости с бензолом

Ширина, м

18

20

22

24

24

24

22

20

22

24

Длина, м

20

24

26

30

32

36

20

24

26

30

Высота, м

6

6

6

8

8

8

6

8

8

8

Кратность воздухообмена, 1/ч

8

8

8

10

10

10

10

6

6

6

Скорость воздуха, м/с

0,04

0,06

0,05

0,06

0,05

0,08

0,06

0,04

0,05

0,02

Диаметр линий, мм

50

50

50

50

50

75

75

75

75

75

Расстояние до задвижек, м

7

8

9

10

7

8

9

10

9

8

Привод задвижек

Ручн

Ручн

Авт

Авт

Ручн

Ручн

Авт

Авт

Ручн

Руч

Средства тушения

Нет

Нет

Нет

Вода

Вода

Вода

Нет

Нет

Нет

Вода

ПК*– предохранительный клапан

МК* – мембранный клапан

ДК*** – дыхательный клапан

Таблица 24

Основные характеристики оборудования и помещений (варианты от 30 до 39)

Позиция на рис.

Исходные данные

Данные для вариантов

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

Адсорбер угольный для улавливания паров бензина

7

Диаметр, м

3,0

3,2

3,4

3,6

3,8

3,6

3,4

3,2

3,0

3,2

Высота слоя угля, м

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,6

1,5

1,4

1,4

1,5

Давление при адсорбции, МПа

0,12

0,12

0,12

0,11

0,11

0,11

0,11

0,11

0,12

0,12

Температура адсорбции, ºС

32

32

34

32

30

32

34

32

30

34

Защита от давления

ПК1

МК2

МК

ПК

ПК

МК

МК

ПК

ПК

ПК

Давление насыщенного пара при десорбции

40

38

38

36

36

36

38

36

38

40

Средства тушения

Нет

Нет

Вода

Вода

Вода

Вода

Вода

Нет

Нет

Нет

Насос для откачки бензина центробежный

15

Давление, МПа

0,15

0,14

0,13

0,15

0,2

0,25

0,14

0,15

0,2

0,25

Температура, ºС

25

28

30

32

32

30

38

25

30

32

Диаметр всасывающей линии, мм

100

100

100

100

100

75

75

75

75

75

Диаметр нагнетательной линии, мм

75

75

75

75

75

50

50

50

50

50

Вид сальникового уплотнения

ТУ3

ТУ

СУ4

СУ

ТУ

ТУ

СУ

СУ

ТУ

ТУ

Диаметр вала, мм

30

30

35

35

40

40

35

35

30

30

Производитель-ность, м3/мин

0,52

0,51

0,5

0,49

0,48

0,42

0,43

0,44

0,45

0,5

Сепаратор для воды

13

Диаметр, м

1,2

1,4

1,0

0,8

0,8

1,0

1,4

1,2

1,2

1,4

Высота слоя бензина, м

0,8

0,6

0,4

0,6

0,8

0,4

0,6

0,8

0,6

0,8

Температура жидкости, ºС

30

28

26

24

22

20

30

28

26

24

Давление, МПа

0,101

0,102

0,101

0,101

0,101

0,102

0,102

0,102

0,101

0,101

Контроль уровня «бензин-вода»

Смотровое

стекло

Авт

Авт

Авт

Авт

Смотровое

стекло

Помещение сепараторов и насосов

Ширина, м

12

10

8

12

10

8

12

10

8

12

Длина, м

24

30

28

32

26

24

26

28

22

30

Высота, м

8

8

8

6

6

10

10

10

8

10

Кратность воздухообмена, 1/ч

7

7

7

8

8

8

6

6

10

10

Скорость воздуха, м/с

0,02

0,04

0,06

0,05

0,06

0,08

0,04

0,04

0,06

0,08

Диаметр линии, мм

75

75

75

75

75

50

50

50

50

50

Расстояние до задвижек, м

9

8

9

8

7

7

10

10

8

7

Привод задвижек

Авт

Авт

Руч

Руч

Руч

Авт

Авт

Авт

Руч

Авт

Средства тушения

Пена

Нет

Пена

Нет

Нет

Нет

Пена

Пена

Пар

Пар

ПК1 – предохранительный клапан

МК2 – мембранный клапан

ТУ3 –  торцевое уплотнение

СУ4 – сальниковое уплотнение

6.3 Анализ промышленной безопасности

процесса улавливания паров этилового спирта

из паровоздушной смеси методом абсорбции

и разработка плана локализации

и ликвидации аварийных ситуаций

 (номера вариантов от 40 до 49)

Из смеси паров и газов необходимое вещество можно выделить, используя метод абсорбции. Абсорбцией называется процесс поглощения паров и газов из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями – абсорбентами. При улавливании паров этилена в качестве абсорбента используется вода.

Технологическая схема абсорбционной установки для улавливания паров этилового спирта из этилена приведена на рис. 18.

Поступающая на установку по линии 1 смесь пара и газа (этилен с парами этилового спирта) с начальным давлением 0,6 МПа подвергается охлаждению до температуры 10 ºС в водяных кожухотрубчатых холодильниках 2. Предварительное сжатие и охлаждение начальной смеси обеспечивается в последующем более эффективным улавливанием паров из смеси газов. Из холодильника 2 смесь пара и газа поступает в два последовательно соединенных абсорбера 3. Абсорберы представляют собой вертикальные цилиндрические аппараты, внутренний объем которых заполнен насадкой в виде керамических колец. В верхнюю часть последнего по ходу газа абсорбера насосом 12 подается регенерированный и охлажденный в холодильнике 14 поглотитель-абсорбент (вода). Абсорбент, проходя абсорберы навстречу движению газа, поглощает из него пары спирта и в виде насыщенного раствора поступает в сборник 16. Очищенный от пара газ (этилен) выходит из последнего абсорбера по линии 4, поступает в компрессор 7 и сжимается до давления, необходимого для дальнейшей его переработки. Сжатый газ по линии 8 отводится из компрессорной станции.

Рис. 18. Установка для улавливания паров этилового спирта методом абсорбции:

а – принципиальная технологическая схема; б – план и продольный разрез установки

Насыщенный абсорбент из емкости 16 насосом 15 подается на разделение (десорбцию) в ректификационную колонну 5. Перед поступлением на десорбцию абсорбент подогревается до температуры кипения в подогревателе 13. Ректификационная колонна 5 имеет колпачковые тарелки. Рабочее давление в колонне приведено в табл. 26. Температура в верхней части колонны равна температуре кипения улавливаемой жидкости (этилового спирта), температура в нижней части колонны равна температуре кипения применяемого абсорбента (вода). Нижняя часть колонны имеет подогреватели.

Теплоносителем в подогревателе ректификационной колонны 5 и подогревателе насыщенного абсорбента 13 является водяной пар.

В ректификационной колонне 5 из абсорбента отгоняются поглощенные им из начальной смеси пары (этилового спирта). Отогнанный из абсорбента пар выходит из верхней части колонны и поступает на конденсацию и охлаждение в конденсатор-холодильник 6. Полученный конденсат (этиловый спирт) с температурой 20 ºС поступает в емкость ректификата 10. Из емкости 10 часть жидкости насосом 11 подается в качестве флегмы на орошение ректификационной колонны 5, остальная часть отводится на склад в емкости готовой продукции.

Все основные аппараты технологической схемы размещены на открытой площадке. Колонные аппараты (абсорберы, ректификационные колонны) и непосредственно связанные с ними аппараты расположены на трехэтажной металлической этажерке, имеющей две двухмаршевые лестницы. Холодильники, подогреватели и промежуточные емкости расположены на отдельных площадках. Площадки имеют по периметру бортики высотой 15 см для защиты от растекания излишней жидкости.

Насосы и компрессоры размещены в изолированных отсеках здания первой степени огнестойкости. План размещения технологического оборудования на производственной площадке и один из боковых видов показаны на рис. 18. Технологические параметры аппаратов приведены в табл. 25, 26.

После краткого изложения сущности технологического процесса улавливания паров этилового спирта из этилена слушатели должны дать анализ пожарной опасности аппаратов (данные указаны в табл. 26) и определить расчетным путем категорию взрывопожароопасности помещения компрессорной станции для сжатия этилена. Данные о компрессорной станции приведены в табл. 26.

Таблица 25

Основные характеристики оборудования

Поз. на рис.

Наименование аппаратов

Режим работы

Размеры

Р, МПа

t, ºС

d или l, м

h, м

Линия подачи на абсорбцию

0,6

20

Холодильник газа кожухотрубчатый1

0,6

10

0,8

5

Абсорберы

0,5

15

1,5

30

Линия подачи газа к компрессору

0,45

15

Десорбер (ректификационная колонна)

0,4

170

2,5

32

Конденсатор-холодильник кожухотрубчатый1

0,15

20

0,8

5

Компрессор газовый

2,4

50

Линия сжатого газа

2,4

50

Межступенчатый холодильник

2,4

50

Приемник уловленного продукта

0,12

15

3

8

Насос центробежный для подачи орошения

0,6

15

Насос для подачи абсорбента в холодильник

0,6

Подогреватель насыщенного абсорбента

0,4

170

0,8

5

Холодильник абсорбента

0,6

15

0,8

5

Насос для подачи абсорбента на ректификацию

0,4

20

Сборник насыщенного абсорбента

0,4

20

2

6

Примечание: 1. С линзовым компенсатором.

Таблица 26

Основные характеристики оборудования и помещений

Поз. на рис.

Исходные данные

Данные для вариантов

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

Десорбер (ректификационная колонна) для отгонки спирта

5

Давление, МПа

0,11

0,12

0,13

0,14

0,15

0,16

0,17

0,18

0,19

0,2

Температура, ºС

110

110

110

110

115

115

115

120

120

120

Диаметр, мм

2

2

2

2

2

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

Высота, м

24

25

26

27

28

29

30

31

32

34

Паровой объем, %

80

80

80

70

70

70

80

80

80

80

Защита от давления

Нет

Нет

Есть

Есть

Есть

Нет

Нет

Есть

Нет

Нет

Средства тушения

Нет

Нет

Нет

Нет

Нет

Нет

Нет

Нет

Нет

Нет

Приемник спирта

10

Объем, м3

10

12

14

16

20

22

25

25

25

25

Степень заполнения

0,95

0,95

0,95

0,95

0,9

0,9

0,9

0,8

0,8

0,8

Давление, МПа

0,105

0,105

0,11

0,11

0,11

0,105

0,105

0,105

0,12

0,12

Температура, ºС

20

20

20

20

20

22

22

25

25

25

Измерение и регулирование уровня

Изм

Изм

Изм

Изм

Рег

Рег