Пути повышения безопасности и эксплуатационной надежности химических производств за рубежом

План:

1. Программы повышения безопасности и надежности работы химиче­ских предприятий.

2. Методологические подходы при разработке про­грамм повышения безопасности и надежности работы химиче­ских предприятий.

3. Программа учета ресурсов производственного оборудования.

Современный уровень мощности единичных химико-технологиче­ских агрегатов выдвинул в качестве основной проблемы надежность функционирования и безопасность работы установок.

Химическая промышленность характеризуется сравнительно низ­кой частотой аварий, но вместе с тем огромным материальным ущербом, связанным с ними. Ассигнования, на мероприятия по контролю и предотвращению аварийных ситуаций в химической промышленности развитых стран в 1987 г. были выделены в размере 1,5 млрд. дол., из них 300 млн. дол. было намечено израсходовать на мероприятия по технике безопасности и охране здоровья обслуживающего персонала.

1. Программы повышения безопасности и надежности работы химиче­ских предприятий

С целью повышения безопасности и надежности работы химиче­ских предприятий за рубежом разработан и внедрен в практику ряд программ, среди которых заслуживает внимание:

• программа по предотвращению не­счастных случаев на химических производствах фирмы Du Роnt;

• про­грамма технического обслуживания и обучения персонала с использованием видеокассет;

• программа повышения эксплуатационной надежности оборудования фирмы Еххоn;

• программа учета ресурсов производственного оборудования.

Все они направлены на обеспечение безотказной работы технологического оборудования и исключение про­ведения незапланированных ремонтов, и, главное, помогают избежать катастрофических аварий на химических производствах.

В связи с высокой взрыво- и пожароопасностью на предприятиях химической промышленности мерам по обеспечению безопасности и на­дежности работы технологических установок уделяется огромное вни­мание. По данным исследований Агентства по охране окружающей сре­ды, в промышленности США за 1980-1985 гг. зарегистрировано ~7 тыс. аварий, причем 3/4 произошли на заводах в виде пожаров и взрывов, а остальные связаны со столкновениями и крушениями на транспорте. В результате этих аварий 135 чел. погибли и 1500 чел. по­лучили ранения и увечья различной степени тяжести.

Данные о количествах аварий и величине ущерба от них в химической промышленности США за 1984-1986 гг. приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1 – Количество аварий и ущерб от них в химической промышленности США.

	1984 г.	1985 г.	1986 г.
Количество пожаров	133	133	111
Общий материальный ущерб, млн, дол.	4,2	1,1	8,2
Средняя величина ущерба от одной аварии, тыс. дол.	31,7	8,3	74,1
Число погибших, чел.	2	4	1
Число пострадавших, чел.	24	43	26

Как видно из вышеприведенных данных, количество аварий в хими­ческой промышленности США в 1986 г. сократилось на 17 % по срав­нению с 1985 г., тогда как общий материальный ущерб от них возрос в 7,5 раза, а средняя величина ущерба от одной аварии – в 8.9 раза.

На основании анализа работы предприятий химической промыш­ленности капиталистических стран за 1957-1986 гг., проведенного фирмой М аnd М. Ргоtесtion Соnsultants, установлено, что из 500 за­регистрированных аварий, сопровождавшихся взрывом и пожаром, 100 были крупными, общий материальный ущерб от которых оценивался в 3,6 млрд. дол. Потери от одной крупной аварии составили от 10 млн. до 233 млн. дол., при средней величине 35,8 млн. дол. Наи­большее количество крупных аварий за рассматриваемый период произошло в химической промышленности США, их число достигло 64. В Канаде зарегистрировано шесть крупных аварий. Случаев гибели людей в близлежащих районах при авариях, происшедших в этих стра­нах, не было. Только три аварии из 100 связаны с человече­скими жертвами вне химического предприятия, в том числе аварии в результате взрывов крупного терминала в Венесуэле и Мексике (погибли >500 чел.). Вследствие взрыва этиленовой уста­новки в Италии погиб вне химического завода 1 чел. Начиная с 1977 г. среднегодовое количество пожаров из-за аварий было равным пяти, а в 1986 г. зарегистрирован только один пожар, материальный ущерб от которого превысил 10 млн. дол.

Распределение крупных аварий в хи­мической промышленности капиталистических стран по десятилетним периодам приведено в табл. 1.2.

Таблица 1.2 – Распределение крупных аварий по десятилетним периодам

Годы	Количество аварий	Общий материальный ущерб, млн. дол.	Средний материальный ущерб от одной аварии млн. дол.
1957-1966	15	427	28,5
1967-1976	29	1106	38,2
1977-1987	56	2043	36,5

Как видно из вышеприведенных данных, количество аварий, сопро­вождавшихся взрывом и пожаром, в каждое последующее десятиле­тие удваивалось, а стоимость потерь от них возрастала соответственно в 2,6 и 1,8 раза.

/Крупные аварии, сопровождавшиеся пожаром, заре­гистрированы на четырех установках по производству серной кислоты и на одной установке по производству плавиковой кислоты со сред­ним материальным ущербом 36,2 млн. дол. для каждой. Величина по­терь от одной аварии на установке алкилирования в присутствии фто­ристого водорода превысила среднюю величину этого показателя для установок по производству серной кислоты на 9,5 млн. дол. На этиле­новых заводах зарегистрированы восемь аварий со средним матери­альным ущербом, превышающим 31 млн. дол., причем семь аварий произошли за 1957-1976 гг. и только одна – за 1977-1986 гг. В про­изводстве пластмасс и синтетического каучука за рассматриваемый 30-летний период произошло 11 крупных аварий, сопровождавшихся взрывом и пожаром, из них четыре — на установках по производству полиэтилена низкой плотности, работающих при давлении 344,5 МПа. Средняя величина материальных потерь от одной аварии на них со­ставила 20,6 млн. дол. Зарегистрированы также по две аварии на про­изводствах поливинилхлорида, полистирола и полипропилена и одна авария из-за взрыва установки по производству полихлоропрена. В ре­зультате взрывов трубопроводных систем произошло 29 аварий, из-за неисправности клапанов — четыре. Ущерб от наиболее крупных ава­рий, происшедших в Великобритании, на трубопроводах нефтехимиче­ского завода в 1974 г. составил 114 млн. долл., а на байпасной линии (диаметр 51 см) реактора окисления циклогексана в январе 1987 г. — 233 млн. дол. Последняя из названных аварий случилась в результате нарушения технологического режима процесса, что привело к выбросу горячего циклогексана и образованию парового облака большого разме­ра с последующим его воспламенением. /

Основные причины крупных аварий приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3 – Причины крупных аварий

Причины аварийных ситуаций	Количество аварий, %
Отказы оборудования из-за неудовлетворительного текущего обслу­живания	38
Ошибки оператора	26
Ошибки в проектировании	4

За период 1974-1987 гг. зарегистрирован ряд крупных аварий на химиче­ских предприятиях, которые повлекли за со­бой выбросы в атмосферу и бассейны рек токсичных и опасных хими­ческих веществ, приведшие к огромным человеческим жертвам и на­несшие серьезный ущерб окружающей среде. Так, в результате аварии на химическом заводе в г. Фликсборо (Великобритания) 1974г.– по­гибли 28 чел., в г. Сан-Карлос-де-ля-Рапита (Испания) 1978 г.– 215 чел., в Бразилии 1984 г.– 500 чел., в Мексике 1984 г. – >500 чел., в г. Бхопал (Индия) 1984г. /в результате вы­броса из емкости-хранилища метилизоцианата/ – >2 тыс. чел. мгновенно и более 100 тыс. остались инвалидами. Из-за возникшего пожара вблизи уста­новки по производству пестицидов на фирме Sandoz (Швейцария) в г. Базель в ноябре 1986 г. был произведен сброс в р. Рейн 30 т ток­сичных пестицидов, что привело к гибели рыбы (воды реки протекают через ФРГ, Францию и Нидерланды).

По оценке фирмы Du Роnt (США), в 1982 г. потери в химиче­ской промышленности США из-за аварий и опасных ситуаций соста­вили 31,4 млрд. дол., из них 1/2 суммы затрачено на оплату лечения, выплату страховок и т.п.

За период с января 1982 г. по март 1985 г. в химической про­мышленности Великобритании зарегистрировано 2100 аварий и опас­ных ситуаций, из них 2/3 связаны с выбросом химических веществ в результате нарушения технологического режима процесса. При этом наиболее тяжелые последствия вызваны пожарами и взрывами, по­ломками оборудования, в том числе вентилей и насосов.

Главной причиной подобного роста материального ущерба от ава­рий и быстрого роста затрат на мероприятия по обеспечению безопас­ности, является интенсивный процесс ввода в строй крупнотоннажных химических производств в конце 60-х и 70-х годах. Это привело к рез­кому увеличению складских запасов опасных химикатов при жестких условиях их хранения, а методы проектирования и средства обеспече­ния безопасности работы этих производств, в основном остались таки­ми же, как и для малотоннажных химических производств. Рост коли­чества аварий на крупнотоннажных химических заводах, сопро­вождавшихся взрывами и пожарами, выдвинул в качестве первооче­редной задачи необходимость разработки более эффективных подходов для обеспечения безопасности, что привело к изменениям в проекти­ровании таких установок. Впервые проблема по предотвращению по­терь в химической промышленности США обсуждалась на симпозиуме, организованном Американским институтом инженеров-химиков еще в 1967 г., а в странах Западной Европы – в 1971 г.

Рядом химических компаний ФРГ совместно с несколькими феде­ральными и региональными министерствами организована служба взаимного оповещения и содействия в обеспечении экстренных мер по ликвидации последствий аварий и дорожных происшествий при пере­возках химикатов на транспортных магистралях страны.

Основные меры обеспечения безопасности в химических производ­ствах сводятся к следующим мероприятиям:

1. Тщательное проектирование установок;

2. Использование специальных уплотнений, исключающих утечку опас­ных веществ;

3. Применение соответствующих конструкционных материа­лов;

4. Исключение отклонений от проекта при выполнении монтажа обо­рудования;

5. Обеспечение необходимого технического обслуживания ап­паратуры;

6. Предварительное определение свойств опасных и токсичных веществ в лабораторных условиях;

7. Использование КИП и регулирую­щих устройств, для соблюдения допустимых рабочих параметров и ком­пенсации нарушений.

Анализ 860 случаев аварий на химических производствах за рубе­жом показал, что в 215 случаях (25 %) имели место ошибки при вы­полнении проекта. Поэтому при выполнении проектов рекомендуется особое внимание уделять расчету нестабильных процессов, а также во­просам профилактики и ремонта.

В 1985 г. по инициативе американской химической фирмы Union Carbide Corp. в рамках Американского ин­ститута инженеров-химиков организован Центр по обеспечению без­опасности химических процессов в промышленности. Основные функ­ции Центра состоят в разработке рекомендаций по предотвращению аварий на химических предприятиях, производящих и использующих опасные и токсичные вещества. Под руководством этого Центра в 1986 г. проведен симпозиум по безопасности работы химических предприятий, где рассмотрены вопро­сы обеспечения безопасности аммиачных производств, установок по выпуску полиэтилена высокого давления и опытных химических уста­новок.

В обеспечении безопасности и контроля технологических процессов, при производстве опасных химикатов важное значение имеет проблема обеспечения высокого качества и надежности электронного оборудова­ния, предназначенного для взвешивания и дозирования химикатов и контроля технологических параметров процессов. Для этих целей при­меняются современные системы контроля параметров массы и объема, дисплейные устройства для дистанционного управления, электронные системы контроля качества продукции, микрокомпьютерные средства контроля автоматизированных технологических процессов.

По-прежнему важное место отводится обучению персонала. В 80-е годы методы обучения с использованием ЭВМ имели большое значе­ние в подготовке кадров. Особый интерес представляет использование программ и видеокассет, обеспечивающих взаимодействие обучающего­ся с ЭВМ.

По мнению зарубежных специалистов, в связи с невозможностью полного предотвращения ошибок производственного персонала в буду­щем основные усилия будут направлены на разработку проектов с бо­лее простым технологическим оборудованием, обеспечивающих без­опасную работу химических установок при ограниченной вероятности влияния ошибок персонала и отказов технологического оборудования. С целью повышения безопасности химических производств за рубе­жом предпринимаются попытки улучшения обмена информацией между фирмами по разбору причин аварийных ситуаций.

Для планирования сроков профилактического осмотра и ремонта оборудования широкое распространение получила вычислительная тех­ника. Новые пакеты программ позволяют потребителям выбрать опти­мальные режимы работы для конкретных химических установок. Для сбора данных о работе технологического оборудования широко ис­пользуются портативные терминальные устройства, связанные с ЭВМ которые ответственны за техническое обслуживание и ремонт обору­дования.

В практике оценки риска, связанного с эксплуатацией крупных хи­мических предприятий за рубежом, успешно применяется метод анали­за структуры предупреждения опасности.

Данный метод основан на предположении, что крупному происшествию с катастрофическими по­следствиями обычно предшествует ряд, менее значительных.. Их после­довательность может быть отражена в виде древа отказов. Каждый отказ в системе является предупредительным сигналом опасности. Анализ структуры предупреждения опасности может быть эффективно использован для подтверждения результатов оценки риска на этапе проектирования предприятия, а также для повышения эффективности системы мониторинга опасности при эксплуатации предприятия.

В связи с тем, что наибольшее количество отказов и продолжи­тельность простоев в крупнотоннажных производствах приходятся на роторные машины, внедрены программы их технического обслужива­ния, основанные на методах обнаружения, раннего прогнозирования неполадок и предупреждения возможных причин выхода их из строя. По этому методу технического обслуживания роторные машины под­разделяются на три категории: машины с приводом мощностью <300 кВт, >300 кВт и поршневые компрессоры. Это обусловлено, главным образом, различием последствий выхода из строя машин каж­дой из этих категорий.

Например, отдельный насос небольшой мощно­сти имеет сравнительно невысокую стоимость и, как правило, дублиру­ется. Следовательно, не имеет смысла оснащать подобное обо­рудование дорогостоящими стационарными диагностическими система­ми. Выход из строя крупных роторных машин часто приводит к про­стою всей технологической линии. На таких машинах целесообразно устанавливать системы непрерывного контроля, данные с которых по­ступают на центральную ЭВМ. Для обеспечения оптимальных сроков проведения ревизии подшипников, производится непрерывное измере­ние уровня их вибрации. В случае превышения допустимой вибрации в определенном подшипнике его ревизия назначается на ближайшую остановку линии для технического обслуживания. Все эти мероприятия позволяют значительно повысить надежность работы оборудования.

В последние годы заметно усложнилось оборудование для вибра­ционного анализа. Применяемые в настоящее время системы на основе микропроцессоров обеспечивают сбор, хранение и использование в раз­личных комбинациях данных вибрационного анализа, благодаря чему стало возможным получить необходимую информацию с учетом инди­видуальных потребностей пользователей. Системы могут быть снабже­ны двойным логическим контролем, что позволит избежать ошибочного срабатывания системы при неисправности измерительного прибора.