Безопасность обращения с бензином
1. Цели
и задачи
Основной целью данной работы является рассмотрение проблемы
оценки промышленной безопасности на опасном производственном объекте.
При этом необходимо решить следующие задачи:
¾ разделить промышленный объект на
технологические блоки;
¾ определить энергетический потенциалы;
¾ определить сценарии развития аварийных
ситуаций;
¾ определить вероятности
реализации сценариев;
¾ рассчитать зоны
поражающих факторов;
После выполнения поставленных задач необходимо разработать
конкретные организационно-технические предложения по снижению техногенного
риска.
2.
Технологическая часть
Объект представляет собой ж/д эстакаду и склад хранения
бензина, соединенные трубопроводом, на котором протекают следующие операции,
производимые с бензином:
прием (слив) бензина из ж/д цистерны;
хранение бензина в резервуарах;
перекачка бензина.
2.1
Характеристика опасного вещества
Перечень и свойства опасных веществ, обращающихся на объекте:
дизельного топлива, представлен в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристика опасного вещества - дизельного
топлива
|
№ п/п
|
Наименование
параметра
|
Параметр
|
Источник
информации
|
|
|
1. 1.1. 1.2.
|
Наименование
вещества: Химическое Торговое
|
Смесь
углеводородов бензин
|
[7]
|
|
|
2. 2.1. 2.2.
|
Формула
Эмпирическая Структурная
|
отношение
углерода к водороду - (83-87)%: (12-14)%
|
|
|
|
3. 3.1.
3.2.
|
Состав Основной
продукт, % масс Примеси (с идентификацией)
|
Бензин
автомобильный представляет собой смесь легких углеводородов с числом атомов
углерода от 4 до 12: - аренов (2-70)% - циклоалканов (20-65)% - алканов
(25-80)% - алкенов (1-60)%. Не более 1,5%, в том числе содержащие в бензине:
- массовую долю серы - не более 0,1% - смолы - не более 10 мг/100 см3
бензина - свинец - не более 0,013 г./1 дм3 бензина - кислые
продукты - не более 1,0 мг/см3 бензина
|
[7]
|
|
|
4. 4.1.
4.2. 4.3.
|
Общие данные
Молекулярная масса Температура кипения, °С (при давлении 101 кПа) - 50%
перегоняется при температуре, не выше - 96% перегоняется при температуре, не
выше Плотность при 20 °С, кг/м³
|
35 115 180 750
|
[7]
|
|
|
4. 4.1.
4.2. 4.3.
|
Общие данные
Молекулярная масса Температура кипения, °С (при давлении 101 кПа) - 50%
перегоняется при температуре, не выше - 96% перегоняется при температуре, не
выше Плотность при 20 °С, кг/м³
|
114 115 180 840
|
|
|
5. 5.1.
5.2. 5.3.
|
Данные о
пожаровзрывоопасности Температура вспышки в закрытом тигле,°С; Температура
самовоспламенения, °С Пределы взрываемости: - температурные пределы
взрываемости с воздухом - концентрационные пределы взрываемости с воздухом
|
ЛВЖ -27 300 -39 - (-8) 1-6%
|
[7]
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.2 Разделение
ОПО на составляющие блоки
Технологический блок - это аппарат или группа аппаратов с
системой коммуникаций между ними, которые за заданное время могут быть выведены
из технологической схемы (отключены от общей технологической системы) без
такого изменения технологического режима, которое могло бы привести к развитию
аварийной ситуации во всей системе [3].
Обращение бензина на рис. 1.
Рисунок 1 - схема обращения бензина.
Краткое описание технологического процесса.
Из блока №1 (ж/д цистерны) бензин перекачивается насосом,
отнесенном к блоку №2, в емкости хранения, находящиеся в блоке №3 - склад
хранения ЛВЖ.
1. Блок №1 - Ж/д цистерна и
трубопровод до крана (поз. 1).
2. Блок №2 - насосная (поз. 2) и
трубопровод до крана (поз. 3).
3. Блок №2 - Емкости хранения бензина
(поз. 4 и 5).
2.3
Блок-схема обращения бензина
Блок-схема обращения бензина представлена
рис. 2.
задвижка ручная, время закрытия 300 с;
2.4
Перечень основного технологического оборудования на объекте, в котором
обращаются опасные вещества
Перечень
основного технологического оборудования на объекте в котором обращаются опасные
вещества, представлен в таблице 2.
Таблица 2 - Перечень технологического оборудования блоков
|
Поз. по схеме
|
Наименование
оборудования, материал
|
Количество т
|
Расположение
|
Назначение
|
Техническая
характеристика
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
1.
Железнодорожная эстакада
|
|
1
|
Железнодорожная
цистерна, сливная эстакада
|
Тупик
железнодорожной эстакады
|
Транспортировка
и хранение бензина
|
Габаритные
размеры: Æ3000х10770; толщина стенок 11 мм, объем
62 м3; вместимость 45250 т.
|
|
2. Насосная
станция
|
|
1012
|
Электронасос
центробежный
|
1.204
|
В помещении
насосной станции
|
Транспортировка
бензина
|
Детали
проточной части из ст. 12Х18Н10Т Тип: 4ЦГ50/50К-11; 2-У2 Q=50м3/ч;
Нн=до 61 м вод. ст. (0.61 МПа)
|
|
3. Трубопровод
|
|
6
|
Трубопровод
|
1 3.876
|
От насосной станции
в парк хранения ЛВЖ
|
Транспортировка
бензина
|
Габаритные
размеры: 133х4 ст. 10 ГОСТ 8734-75; длина 105 м.
|
|
4. Склад
хранения ЛВЖ
|
|
1032/1
|
Емкость
хранения бензина
|
1 39.83
|
Парк хранения
ЛВЖ
|
Хранение
бензина
|
Сталь Вст3сп5
12Х18Н10Т Рраб.доп=0,6 МПа (6 кгс/см2); tраб.доп=80
оС; V=63 м3
|
|
1022/2
|
Емкость
хранения бензина
|
1 39.83
|
Парк хранения
ЛВЖ
|
Хранение
бензина
|
Сталь Вст3сп5
12Х18Н10Т Рраб.доп=0,6 МПа (6 кгс/см2); tраб.доп=80
оС; V=63 м3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.5
Определение категорий взрывоопасности технологических блоков Методика расчета
энергетического потенциала взрывоопасности технологических блоков
Определение категорий взрывоопасности технологических блоков
осуществляется в соответствии с [1] и Методическим указанием «Методика
количественной оценки уровня взрывоопасности технологических блоков по величине
общего энергетического потенциала взрывоопасности. В.Б. Улыбин, И.Г. Янковский,
А.С. Мазур, А.А. Козлов» [3].
Согласно ПБ 09-540-03 энергетический потенциал
взрывоопасности определяется как следующая величина:
, (1)
где 
- энергия сгорания ПГФ, образующейся из
пролитой на твердую поверхность (пол, поддон, грунт и т.п.) ЖФ за счет
теплоотдачи от окружающей среды (от твердой поверхности и воздуха к жидкости по
ее поверхности), кДж:
(2)
, (3)
’ - удельная теплота сгорания соответственно ПГФ, равна 44
МДж/кг
- суммарная масса ЖФ,
испарившейся за счет теплопритока из окружающей среды.
Величины 
и 
определяются из выражений:
, (4)
здесь Т
- температура твердой поверхности (пола,
поддона, грунта и т.п.), К;
= 3,14;
(в данном курсовом проекте 
не считается, т. к. 
)
, (5)
, (6)
, (7)
Т
- температура кипения горючей жидкости (К или
°С);
- площадь поверхности
зеркала жидкости;
- площадь контакта жидкости с твердой
поверхностью розлива (площадь теплообмена между пролитой жидкостью и твердой
поверхностью);
· - коэффициент тепловой активности
поверхности (поддона);
· - коэффициент теплопроводности материала
твердой поверхности (пола, поддона, земли и т.п.);- удельная теплота
парообразования горючей жидкости (r=230 кДж/кг);
с
- удельная теплоемкость материала твердой
поверхности;
- плотность материала твердой поверхности;
т
- интенсивность испарения;
М - молекулярная масса;- газовая постоянная ПГФ равная 8,31
Дж/(К*моль);
- безразмерный коэффициент;
Р
- давление насыщенного пара при расчетной
температуре;
- время контакта жидкости с поверхностью
пролива, принимаемое в расчет.
Р0 - атмосферное (0,1МПа) давление в блоке, МПа.
Значение безразмерного коэффициента , учитывающего влияние
скорости и температуры воздушного потока над поверхностью (зеркало испарения)
жидкости, принимается по таблице 4.
Таблица 3 - Значения коэффициента
|
Скорость
воздушного потока над зеркалом испарения, м/с
|
Значения
коэффициента при температуре воздуха в помещении t °C
|
|
10
|
15
|
20
|
30
|
35
|
|
0
|
1,0
|
1,0
|
1,0
|
1,0
|
|
0,1
|
3,0
|
2,6
|
2,4
|
1,8
|
1,6
|
|
0,2
|
4,6
|
3,8
|
3,5
|
2,4
|
2,3
|
|
0,5
|
6,6
|
5,7
|
5,4
|
3,6
|
3,2
|
|
1,0
|
10,0
|
8,7
|
7,7
|
5,6
|
4,6
|
Ориентировочно значение G
» может определяться по
таблице 5.
Таблица 4 - Зависимость массы ПГФ пролитой жидкости от
температуры ее кипения при 
= 180 с
|
Значение
температуры кипения жидкой фазы t , °C
|
Масса
парогазовой фазы G, кг (при F = 50 м )
|
|
Выше 60
|
<10
|
|
От 60 до 40
|
10-40
|
|
От 40 до 25
|
40-85
|
|
От 25 до 10
|
85-135
|
|
От 10 до -5
|
135-185
|
|
От -5 до -20
|
185-235
|
|
От -20 до -35
|
235-285
|
|
От -35 до -55
|
285-350
|
|
От -55 до -80
|
350-425
|
|
Ниже -80
|
>425
|
Для конкретных условий, когда площадь твердой поверхности
пролива жидкости окажется больше или меньше 50 м (F
50), производится пересчет массы испарившейся
жидкости по формуле
(8)
По значениям общих энергетических потенциалов взрывоопасности
Е определяются величины приведенной массы и относительного энергетического
потенциала, характеризующих взрывоопасность технологических блоков. Общая масса
горючих паров (газов) взрывоопасного парогазового облака m, приведенная к единице
удельной энергии сгорания, равной 46 000 кДж/кг:
m = E/(4,6×104),
(9)
Относительный энергетический потенциал взрывоопасности Qв технологического блока
определяется по формуле:
(10)
По значениям приведенной массы парогазовой среды m и относительных энергетических потенциалов Qв осуществляется категорирование технологических блоков.
Показатели категорий взрывоопасности технологических блоков в
соответствии ПБ 09-540-03 приведены в таблице 5.
Таблица 5 - Показатели категорий взрывоопасности технологических
блоков
|
Категория
взрывоопасности
|
Qв
|
m, кг
|
|
I
|
> 37
|
> 5000
|
|
II
|
27-37
|
2000-5000
|
|
III
|
< 27
|
< 2000
;’= 44 МДж\кг;=992 ŋ=1
 =101*exp (230/8,31*(1/387-1/295))=101 кПа;
= *1* 100 * =1.03*10-3кг/(с* );
τ=3600 с;
= 1.03*10-3*992*3600=3821 кг;
 =3821 кг
=3821*44000=168*106 кДж
m = E/(4,6×104)= 168*106 /(4,6* )=3654 кг;
=(1/16,534)* =33,4.
Блок №1 относится к 2 категории взрывоопасности.
По аналогии рассчитываются и остальные блоки. Все расчетные
значения приведены в таблице 6.
Таблица 6 - Характеристика взрывоопасности технологических блоков
|
Блок
|
Категория
взрывоопасности
|
Qв
|
m, кг
|
|
1
|
2
|
33,4
|
3654
|
|
2
|
3
|
19,3
|
744
|
|
3
|
3
|
13
|
200
|
По относительному энергетическому потенциалу Qв, представленному в
таблице, был выбран блок №1, т. к. в нём самый большой энергетический
потенциал, т.е. он является наиболее потенциально опасным.
2.6
Оценка частоты исходных событий
Частота исходной аварийной ситуации необходима для расчета
частоты реализации каждого сценария аварийной ситуации с учетом вероятности по
каждому событию.
В данном случае оценка вероятности реализации сценариев
развития аварийных ситуаций будет проводится методом «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 факторов. [6]
На данном объекте возможны следующие виды аварий:
) тепловое излучение;
) дефлаграция;
Частота исходной аварийной ситуации необходима для расчета
частоты реализации каждого сценария аварийной ситуации с учетом вероятности по
каждому событию.
В данном случае оценка вероятности реализации сценариев
развития аварийных ситуаций будет проводится методом «дерева событий».
Частота реализации инициирующих событий для технологических
трубопроводов составляет[3]:
полная разгерметизация 5*10-3 в год на 1 км
трубопровода;
частичная разгерметизация 5*10-2 в год на 1 км трубопровода;
Частота реализации инициирующих событий для цистерн:
полная разгерметизация 10-4 1/год;
частичная разгерметизация 10-5 1/год;
Данные по оценке частоты инициирующих событий занесены в
«рабочий лист».
Таблица 7 - Оценка частоты выбросов из трубопровода на
участке от насосной станции до резервуарного парка
|
Рабочий лист №1
|
|
Опасное
вещество
|
Бензин
|
|
Длина
технологического трубопровода, км.
|
Lтр = 0.1
|
|
Время работы
(перекачки вещества), часов/год
|
τ = 260
|
|
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 = 5·10-2·0.1·260/8760
=1,5·10-4, 1/год
|
|
Частота пролива
(полная разгерметизация трубопровода)
|
Повреждение
на полное сечение
|
|
Рполн
= Вп·Lтр·τ/Т = 5·10-3·0.105·4000/8760
=1,5·10-5, 1/год
|
|
|
|
Таблица 8 - Оценка частоты выбросов из резервуаров хранения
|
Рабочий лист №2
|
|
Опасное
вещество
|
Бензин
|
|
Количество
аппаратов
|
n =1
|
|
Время работы
аппарата, часов/год
|
τ = 260 ч
|
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 = 1·10-4·260/8760 =2,9·10-6,
1/год
|
|
Частота выброса
(полная разгерметизация)
|
Повреждение
на полное сечение
|
|
Рполн
= n·Вп·τ/Т = 1·10-5·260/8760 =2,9·10-7,
1/год
|
|
|
|
Таблица 9 - Краткое описание сценариев аварий
|
Сценарии
|
Описание
сценария
|
|
Пожар пролива
|
Полная (частичная)
разгерметизация оборудования → образование пролива → пожар
пролива → тепловое излучение.
|
|
Дефлаграция
|
Полная
(частичная) разгерметизация оборудования → образование пролива→
испарение ЖФ → дефлаграция → воздействие УВВ.
|
2.7 Оценка вероятности реализации аварийных
ситуаций и сценариев их дальнейшего развития
Частота реализации каждого сценария аварии рассчитывается
путем умножения частоты аварийной ситуации на вероятность каждого события.
Таким образом, частота возникновения инициирующих событий при аварии на данном
объекте при полной разгерметизации составили, в соответствии с:
Таблица 10 Частота реализации сценариев аварий при полной
разгерметизации
|
сценарий
|
Вероятность
реализации сценария, в год
|
|
C1п-1 (С1-1)
|
3*10-7
|
|
С2п-1 (С2-1)
|
3,6*10-7 (10-6)
|
|
С2п-3 (С2-3)
|
3,2*10-7 (10-6)
|
|
С3п-1 (С3-1)
|
7*10-9 (10-8)
|
|
С3п-2 (С3-3)
|
6*10-9 (10-8)
|
Наиболее вероятным является сценарий С2-1.
Деревья событий представлены в приложении Б, на рисунках 3,
4, 5.
Количество опасных веществ, участвующих в аварии,
определяется в соответствии с ПБ 09-540-03, в соответствии с рекомендациями
оценка опасности аварий проводилась для максимальной гипотетической аварии
технологических блоков и аварии с наиболее вероятными условиями её развития, а
также для всех возможных их последствий. Количество опасных веществ,
участвующих в аварии и создании поражающих факторов, для указанных сценариев
представлено в таблице 11.
Таблица 11 - Количество опасного вещества, участвующего в
аварии
|
Сценарий
|
Последствия
|
Основной
поражающий фактор
|
Количество
опасного вещества, кг
|
|
|
|
|
Участвующего в
аварии
|
Участвующего в
создании поражающего фактора
|
|
С3п-3
|
Дефлаграция ТВС
при полной разгерм. цистерны
|
Воздействие УВВ
|
3654
|
365
|
|
C2-1
|
Пожар пролива
|
Тепловое
излучение
|
125
|
125
|
2.8 Расчет вероятных зон
действия поражающих факторов при взрыве
Исходные данные:
Масса паров, участвующего в создании УВВ
М = 365 кг
Класс чувствительности 3
Мы делаем предположение, что смесь гомогенная, облако лежит
на земле, пространство среднезагроможденное.
Таблица 12. Экспертная таблица для определения режима
взрывного превращения
|
Класс горючего
вещества
|
Вид окружающего
пространства
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
Ожидаемый
диапазон скорости взрывного превращения
|
|
1
|
1
|
1
|
2
|
3
|
|
2
|
2
|
3
|
4
|
|
3
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
4
|
3
|
4
|
5
|
6
|
Нас интересует диапазон 4 - дефлаграция со скоростью 200 м/с
Таблица 13. Результаты расчета зон поражения для взрыва ТВС
|
Избыточное
давление, кПа
|
Радиус
поражения, м
|
Степень
поражения
|
|
28
|
20
|
50% разрушения
зданий
|
|
12
|
50
|
Умеренные
повреждения зданий
|
|
5
|
120
|
Нижний порог
повреждения человека
|
|
3
|
150
|
Малые
повреждения
|
2.9
Расчет вероятных зон действия поражающих факторов при пожаре пролива
Расчет осуществляется в соответствии и ГОСТ Р12.3.047-98
«Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования, методы
контроля». Для наиболее вероятного сценария пожар пролива, был произведен
расчет, полученные данные занесены в таблицу 14.
Таблица 14 - Результаты расчета зон поражения при пожаре
пролива
|
Степень
поражения
|
Радиус
поражения
|
Интенсивность
теплового излучения, q кВт/м2
|
|
Без негативных
последствий в течение длительного времени
|
5
|
1,4
|
|
Безопасно для
человека в брезентовой одежде
|
3
|
4,2
|
|
Непереносимая
боль через 20-30 сек., ожог первой степени 15-20 сек., ожог второй степени
30-40 сек.
|
2
|
7
|
Зоны поражения представлены в приложении Б на рисунках 6.
3.
Предложения по внедрению мер, направленных на уменьшение риска возникновения
аварии
Реализация планируемых организационных и технических
мероприятий по повышению промышленной безопасности позволит обеспечить
необходимые условия эксплуатации помещений, зданий, сооружений, оборудования и
техники, а также ограничить уровень риска для персонала и окружающего населения
в приемлемых границах.
Меры, направленные на уменьшение риска аварий:
. Соблюдение технологических норм и параметров безопасности,
изложенных в стандарте предприятия по промышленной безопасности, охране труда и
охране окружающей среды;
. Своевременное проведение технического освидетельствования
трубопроводов.
. В процессе эксплуатации запорное, регулирующее и
предохранительное оборудование должно подвергаться осмотру технического
состояния и проверке параметров настройки в соответствии с требованиями
паспортов на данные виды оборудования в сроки, установленные инструкцией,
обеспечивающей безопасность и надежность эксплуатации;
. Установка поддона на сливной эстакаде.
Выводы
безопасность бензин топливо взрывоопасность
В данной работе была проведена оценка промышленной
безопасности. В ходе оценки предприятие было разделено на технологические
блоки, рассчитан энергетический потенциал блоков, определено количество
опасного вещества (бензин), участвующего в аварии и в создании поражающего
фактора, рассмотрены основные сценарии развития событий при аварии, выбраны
физико-математические модели поражающих факторов и на основе методик подсчитаны
радиусы поражающих факторов. Также, были внесены предложения мер, направленных
на уменьшение риска аварии.
По данным расчетов, самым опасным оказался блок №1.
Относительный энергетический потенциал Qв составил 33,4. При взрыве ТВС при
проливе, наиболее опасные повреждения произойдут в радиусе 20 метров. Наиболее
вероятной является аварии является пожар пролива, при разгерметизации
трубопровода в блоке №1, с самым опасным радиусом 2 м.
Список
литературы
1. ПБ
09-540-03 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических,
нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств»
. ГОСТ
Р12.3.047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие
требования, методы контроля»
3. «Методология
оценки промышленной безопасности опасных производственных объектов.
Методические указания» сост. А.С. Мазур, А.С. Афанасьев, И.Г. Янковский, А.А.
Козлов, Т.В. Украинцева - СПб: СПбГТИ(ТУ), 2008 г.
4. Приказ №404 МЧС от
10.07.09.
5. РД
03-26-2007. Методические указания по оценке последствий аварийных выбросов
опасных веществ.
6. №116-ФЗ
«О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с изменениями
от 7 августа 2000 г., 10 января 2003 г., 22 августа 2004 г.)
. ГОСТ
2084-77 «Бензины автомобильные. Технические условия»
Похожие работы на - Безопасность обращения с бензином
|