5 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях

5.1 Характеристика об’єкта, що проектується, та місце його розташування

В даному дипломному проекті, розробляють цех по виробництву циклогексанолу, проектна потужність 31410 т/рік. Згідно [12], виробництво, яке проектуємо, відноситься до II класу шкідливості з шириною санітарно-захисної зони 1км. Виробництво циклогексанолу відбувається на відкритому майданчику.

Згідно [14] мінімальна відстань між будівлями і спорудами на території заводу складає 15 м.

5.2 Характеристика негативних факторів проектованого об’єкта

Виробничі травми та професійні захворювання відбуваються в результаті впливу на людину небезпечних і шкідливих виробничих факторів, які згідно [1], поділяються на фізичні, хімічні, біологічні та психофізіологічні

1. Фізичні фактори:

1. Підвищена температура поверхонь устаткування.

Обладнання проектованого об'єкта працює при температурі 200°С (реактори з паровими сорочками), що може призвести до термічних опіків, погіршення терморегуляції, підвищення тиску та головної болі, що призводить до втоми організму людини

2. Робота судин під тиском.

Основний апарат - ферментер працює під тиском 0,28-0,32 МПа Несправності апаратів, розгерметизація і прорив реакційної маси може викликати до загазовуванню виробничих приміщень, пожежі, появи вибухонебезпечних концентрацій та опіків.

3. Небезпечний рівень напруги в електричному ланцюзі, замикання якого може відбутися через організм людини.

Електричне обладнання на виробництві циклогексанолу працює під напругою 380 В. До таких апаратів належать насоси. Замикання напруги в електричному ланцюзі може спричинити: термічні опіки окремих ділянок тіла, нагрівання до високої температури кровоносних судин, нервів, серця, мозку та інших органів.

4. Підвищений рівень шуму та вібрації на робочому місці.

До таких апаратів належать: реакційні апарати, нейтралізатори та насоси. Наявність надлишкового шуму та вібрацій - 92 дБ може викликати професійну глухоту або різку втрату слуху – тугоухість. Шум та вібрації – причина передчасного стомлення, послаблення уваги та пам’яті, крім того шуми приводять до погіршення зору, нервової системи, аритмії серця, зміни швидкості дихання, головної болі, та хвороби Паркінсона.

5. Недостатній рівень освітлення в робочій зоні.

Нєдостатнє освітлення у вечірні та нічні години може привести до травм механічного походження.

Для робочих місць дана проблема є однією з причин низької продуктивності праці. У цьому випадку очі працівника сильно напружені, важко розрізняють оброблювані предмети, у людини знижується темп і якість роботи, погіршується загальний стан.

2. Хімічні фактори згідно [2].

Хімічні фактори - це дія хімічних речовин на організм людини під час перевищення гранично допустимої концентрації (ГДК) в робочій зоні.

В таблиці 5.1 приведена характеристика речовин згідно [3,4,5].

Таблиця 5.1 Характеристика речовин, що використовують та їх токсичність

№ п/п	Найменуваня речовини	Характер дії на організм людини	Клас небезпечності	ГДК, мг/м3
1	Циклогексан	Чинить шкідливу дію на нервову систему, подразнює шкіру	4	80
2	Бензол	При дуже високих концентраціях майже миттєва втрата свідомості і смерть за декілька хвилин. При багаторазовій дії малих концентрацій на першому плані зміна будови крові та кровотворних органів. Рідкий бензол дуже сильний подразник шкіри	2	5
3	Циклогексанол	Можливі дерматити, при концентраціях, що перевищують ГДК, чинить шкідливу дію на нервову систему, викликає головний біль	3	10
4	Циклогексанон	Викликає подразнення слизових оболонок очей, носа, горла, чинить шкідливу дію на нервову систему	3	10
5	Спиртова фракція	При вдиханні парів в концентраціях, що перевищують ГДК, справляє наркотичну дію на організм, подразнює слизові оболонки, викликає сильний головний біль, подразнює шкіру	3	10
6	Їдкий натр	При попаданні на шкіру викликають опік, рани, що не загоюються. При попаданні лугу в очі, уражаються глибокі частини очей, що може викликати сліпоту	2	0,5
7	«X»-масло	При вдиханні парів викликає головний біль, втому, подразнення слизових оболонок, при потраплянні на роговицю очей може викликати некроз	3	10

5.3 Оцінка стану проектованого об`єкту в надзвичайних ситуаціях.

До пожежо- та вибухонебезпечних речовин, що використовуються у технологічному процесі виробництва циклогексанолу, відносяться речовини, наведені в таблиці 5.2 [6].

Таблиця 5.2 – Основні показники пожежонебезпечності горючих речовин

Речовина	Температура, С		Концентраційні межі вибуху, % об.
	спалаху	самозаймання	нижня	верхня
Бензол	-11	560	1,43	8,0
Циклогексан	-17	260	1,3	7,8
Циклогексанол	61	300	1,3	8,5
Циклогексанон	44	420	1,3	9,1

Сировиною для проведення технологічного процесу виступає бензол з температурою спалаху -11° С, та температурою самозаймання 560° С. Згідно [7], за вибухопожежною та пожежною небезпекою ця споруда відноситься до категорії А.

Таблиця 5.3. – Вихідні дані для розрахунку надлишкового тиску вибуху

Рідина	Параметри приміщення, м
	довжина	ширина	висота
Бензол	24	12	7,2

Для визначення критеріїв вибухопожежної небезпеки слід розрахувати надлишковий тиск вибуху горючої речовини:

(5.1)

де Р_max – максимальний тиск вибуху стехіометричної пароповітряної суміші, кПа:

(5.2)

де Р₀ – початковий тиск, 101 кПа;

Т_в – температура вибуху, для більшості речовин близько 1500 К;

Т₀ – початкова температура, 293 К;

х, у – кількість молей речовин до та після вибуху, визначити із рівняння повного окислення одного моля рідини;

С₆Н₆+ 7,5 О₂ →6 СО₂ + 3Н₂О

х = 8,5 у=9

m – розрахункова маса пари горючої рідини, яка може потрапити у повітря приміщення за рахунок випаровування, кг:

(5.3)

де W – інтенсивність випаровування рідини , кг· с^–1· м^–2 ;

 – тривалість випаровування рідини, прийняти 3600 с;

S – розрахункова площа випаровування рідини, яка потрапила у приміщення внаслідок аварії, м²:

(5.4) S= 1· 300= 300 м²,

де K – коефіцієнт розтікання, для чистої рідини 1 м²· л^–1;

V_p – об’єм рідини, що витекла з апарату, л, V_p = 300 л=0,3 м³ ;

S= 1· 300= 300 м²,

Якщо величина розрахункової площі випаровування S перевищує площу підлоги S_п, то слід прийняти, що S=S_п.

S_п= а· в (5.5)

S_n = м² ,

де а - довжина, а= 24 м,

в – ширина, в = 12 м,

Якщо розрахункова маса пари горючої рідини m перевищує масу рідини m_p, то слід прийняти, що

(5.6)

де  – густина рідини, кг· м^–3,  = 879,0 кг· м^–3;

кг,

Z – коефіцієнт, що характеризує ступінь участі горючої речовини в утворенні вибухонебезпечної суміші, для пари горючих рідин, 0,3;

V_в – вільний об’єм приміщення, м³; його можна прийняти як 80% від геометричного об’єму приміщення:

0,8 (5.7)

м³

_п – густина пари, кг· м^–3;

(5.8)

де М – молярна маса рідини, 78 кг·кмоль^–1;

М_пов – молярна маса повітря, 28,966 кг·кмоль^–1;

_пов – густина повітря, 1,2 кг· м^–3;

кг· м^–3

С_ст – стехіометрична концентрація пари горючої рідини, об.%;

(5.9)

де  – стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції горіння:

(5.10)

де n_С , n_Н , n_О , n_Г – кількість атомів вуглецю, водню, кисню та галогенів у молекулі горючої речовини, n_С=6, n_Н=6;

%об.,

К_Н – коефіцієнт, який враховує негерметичність приміщення і неадиабатичність процесу горіння, 3.

Підставляємо дані у формулу (5.1), для визначення надлишкового тиску вибуху для виробничих приміщень:

кПа

Можна зробити висновок, що дія вибуху на людину призведе до сильного ураження (сильна контузія всього організму, втрата свідомості, переломи кінцівок, ушкодження внутрішніх органів).

Тип будівлі: залізобетонні монолітні, підвищеної поверховості. Середня ступінь руйнування.

5.4 3аходи зі створення безпечних і здорових умов праці, передбачені проектом

Автоматизація виробничих процесів, агрегатів, апаратів дозволяє полегшити фізичну працю людині та забезпечити безпечні умови праці на виробництві. За допомогою автоматизації хімічного процесу відбувається

чіткий контроль за фізико – хімічними показниками сировини, допоміжних матеріалів готової продукції, що значно зменшує вірогідність відхилення від стандартів та норм.

Для забезпечення електробезпеки використовують окремо або разом такі технічні заходи та засоби: захисне заземлення, захисне вимикання, вирівнювання потенціалів, ізоляцію й виконання відповідних відстаней до токоведучих частин або шляхом їх закриття, використання розділюючих трансформаторів; використання попереджуючої сигналізації, написів та плакатів, використання захисних засобів та пристосувань.

Ураження людини електричним струмом може трапитися не тільки при дотику її до струмоведучих частин, але й внаслідок контакту із металевими корпусами електроустаткування, яке випадково опинилося під напругою внаслідок пошкодження ізоляції.

Для попередження подібних випадків ураження електричним струмом широко використовують захисне заземлення - умисне електричне з’єднаня із землею або її еквівалентом металевих неструмоведучих частин, які можуть опинитися під напругою.

Принцип дії захисного заземлення полягає у тому, що між заземлюваним корпусом електроустаткування і землею створюють металічне з^’єднання малого опору, тому струм, який проходитиме крізь тіло людини, стає безпечним для життя.

Заземлювачі застосовують у вигляді вертикальних електродів [10,8]. Як вертикальні електроди використовують труби. Для з’єднання вертикальних електродів застосовують стальну штибу прямокутного перерізу 40х4 мм.

Проектуємий цех за ступенем ураження людини електричним струмом відноситься до приміщень з підвищеною небезпекою. Для створення безпечних умов праці на електроустаткуванні передбачене захисне заземлення згідно. [8]

Допустимий опір заземлення складає: 4 Ом для установок з напругою до 1000 В.

.

Рис. 5.1. Схема розміщення заземлювачів та з’єднуючої штиби у ґрунті

де l – довжина трубчастого електрода, м; l = 3,0м

L – довжина штиби, м;

d – діаметр електрода, м; d = 0,03м

t – глибина розташування середини електрода від поверхні землі, м;

t = t₀ + l / 2 (5.11)

де, t₀ – відстань від верхньої точки електрода до поверхні землі, м; t₀ = 0,5м;

м

b – ширина з’єднувальної штиби, м; як правило, вона дорівнює діаметру електрода, b = 0,03м.

Розрахунок заземлення зводиться до встанови кількості електродів, довжини з’єднувальної штиби та розташування заземлювачів на плані споруди.

Визначаємо опір розтіканню струму одного електроду:

(5.12)

де ρ – питомий опір (супіску), Ом ^. м; ρ = 300 Ом ^. м

Ом ^. м

Знайдену величину порівнюємо із допустимим опором заземлюючого пристрою R_доп. Якщо R_е > R_доп, шукають потрібну кількість електродів:

R_е > R_доп

90,59 Ом >4 Ом

Підраховуємо кількість заземлювачів без урахування з’єднувальної штиби:

(5.13)

приймаємо =23 шт.

Встановлюємо потрібну кількість електродів:

(5.14)

де _е – коефіцієнт використання вертикальних електродів.

Для вибору цього коефіцієнта приймають значення відношення відстані між електродами до їх довжини (параметр а=1) і вибирають _е в залежності від попередньої кількості заземлювачів та параметру а. _е = 0,47

.

Приймаємо

Знаючи кількість заземлювачів, знайдемо довжину з’єднувальної штиби:

(5.15)

м

Знайдемо опір розтіканню струму з’єднувальної штиби:

(5.16)

де b- ширина з’єднувальної штаби, м; b=0,03 м.

Ом

Останнім визначаємо загальний опір заземлюючого пристрою, який складається із опору вертикальних електродів та опору з’єднувальної штиби

(5.17)

де - коефіцієнт використання з’єднувальної штаби.

Ом

R₃<R_дод

3,78 Ом < 4 Ом,

Проектуємо освітлення виробничого майданчика.

Розряд зорової роботи	Характеристика роботи	Освітле-ність, лк
XI	Робота малої точності при відношенні найменшого розміру об'єкта розрізнення до відстані до ока від 0,02 до 0,05, а також роботи, які вимагають тільки загального нагляду за ходом виробничого процесу	10

Необхідна кількість прожекторів для виробничих майданчиків визначається з формули

, (5.18)

де Е – нормативна освітленість для даного розряду зорових робіт, 10 лк;

S – площа майданчика, 2304 м²;

К – коефіцієнт запасу, 1,4;

F – світловий потік однієї лампи у світильнику, 12500 лм ; тип джерела світла ДРЛ-250, тип світлового приладу Р 001В 250 01

m – коефіцієнт розсіювання, 1,5 ( для вузьких ділянок);

 – коефіцієнт корисної дії прожектора, 0,75.

Приймаємо 6 прожекторів, які розташовуємо рівномірно по території майданчика.

5.5 Протипожежні заходи

Протипожежні заходи передбачені згідно [15,16]:

Матеріалом будинків і перекриттів є цегла та залізобетон, що відповідає ІІ ступеню вогнестійкості. Мінімальна межа вогнестійкості конструкторських елементів від 0,75 до 2 години.

Будівля відділення одноповерхова. Ширина дверей – 1,2 м, воріт 4 м, ширина шляхів евакуації – 1,2 м, висота проходів – не менше 2 метрів.

Передбачено два евакуаційних виходи обладнані системою аварійного освітлення («аварійний вихід»).

Евакуаційні шляхи забезпечують евакуацію через них усіх людей, що заходяться в приміщеннях, протягом мінімального часу.

Разом з цим приміщення забезпечуються пожежною сигналізацією, яка може бути електричною і автоматичною.

У разі пожежі відключається живлення з електроприладів за допомогою рубильників чи автоматичних вимикачів.

Електроприлади та апаратура вмикаються в електромережу тільки за допомогою придатних до експлуатації штепсельних з’єднань та електророзеток заводського виготовлення.

Для забезпечення пожежо- і вибухонебезпечності проводяться наступні заходи [15]:

• Ведеться контроль справності і герметичності устаткування.

• Контроль повітряного середовища.

• Робочий персонал проходить протипожежний інструктаж.

Дотримуються порядок і норми зберігання сировини і готової продукції.

Передбачений захист від блискавки відповідно [18].

Залежно від можливості викликаної блискавкою пожежі чи вибуху відповідно до масштабів можливих руйнувань чи збитків [19] установлено, що цех по виробництву циклогексанолу відноситься до:

Ι категорії блискавкозахисту - будинки та споруди, в яких виділяються

горючі гази та пари,а також вибухонебезпечний пил. Блискавкозахист таких будинків не залежить від грозової діяльності й очікуваної річної кількості уражень блискавкою.

Блискавкозахист будинків та споруд Ι категорії досягається тросовими блискавковідводами що стоять окремо.

У відповідності з [19] проектуємий цех належить до I категорії блискавкозахисту, тип зони захисту – Б, тому що очікувана кількість ураження будівлі цеху блискавкою за рік N = 0,087 , тобто N<1.

Очікувана кількість ураження будівлі цеху блискавкою визначається за формулою (5.21):

N=((S+6h_x) (Z+6h_x)) n 10^-6 (5.21)

де S – довжина захищаємої будівлі, 120 м;

Z – ширина захищаємої будівлі; 36м.

h_x – найбільша висота будівлі, 10,4м;

n – середньорічна кількість ударів блискавкою в 1км² зеленої поверхні у місці розташування будівлі цеху, 9.

N=((120+(6 10,4)) (36+(6 10,4))) 9 10^-6= 0,16

З метою захисту будинків від прямих ударів блискавки застосовуємо тросовий блискавковідвод.

Розраховуємо висоту окремого тросового блискавковідводу за формулою (5.21):

, (5.22)

де h_x — висота реактору, м;

τ_x – радіус зони захисту на цій висоті.

Радіус зони захисту на цій висоті визначаємо за формулою (5.22):

τ_x = (5.23)

τ_x = = 18м

де Z – ширина будинку цеху, 36 м.

Висота опор розраховується за формулою:

h_оп= h+3

h=21,9+3=24,9 м

Характерним протипожежним заходом безпеки виробництва є правильний вибір засобів пожежогасіння. Для цього визначаємо потрібну кількість первинних засобів пожежогасіння та запас води для виробничої будівлі.

Потрібна кількість первинних засобів пожежогасіння визначаємо із співвідношення:

(5.24)

де - сумарна площа приміщень усіх поверхів будівлі, м²;

S_заг = а в (5.25)

де а – довжина майданчику, 120 м;

в – ширина майданчику,36 м.

S_заг=120 36 = 4320 м²

- нормативна площа, м².

Приймаємо 44 комплекти первинних засобів гасіння пожеж, у: вогнегасник ОУ-5, ОУБ-3, а також ящики з піском та повсті, кошми або азбестові полотна на один комплект.

Розрахуємо протипожежне водопостачання виробництва, здійснюється системою протипожежного водопроводу. Необхідний запас води повинен складати [20,21] , м³:

(5.26)

де - середній час гасіння пожежі, 3 години;

q – загальна витрата води, л с^-1.

(5.27)

де - витрата води на зовнішнє пожежогасіння, 10 л с^-1;

- витрата води на внутрішнє пожежогасіння, 2 2,5 л с^-1;

л с^-1

Підставимо дані у формулу (5.26):

Необхідний запас води для пожежогасіння складає 162000 л на одну пожежу.