Обеспечение безопасности технологической установки производства олигопипериленового синтетического каучука (90

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследования.

Химическое производство является одним из наиболее опасных техногенных источников аварий. Главной особенностью процесса производства катионных нефтеполимерных смол (КНПС) является высокая экзотермичность соолигомеризации и связанные с этим опасности неконтролируемых скачков температуры и давления. Нестабильность состава сырья сопряжена с необходимостью постоянной корректировки режимных параметров с целью поддержания нормируемых показателей безопасности. Это является одной из причин, обуславливающих необходимость повышения качества управления технологическими процессами и в результате безопасности производства. Сочетание нестабильного по характеристикам сырья и изменяющихся значений показателей безопасности производства являются основными факторами, которые делают задачу подбора технологического режима чрезвычайно сложной. Трудности выбора режимных параметров связаны со следующими причинами:

Отсутствие оперативного метрологического контроля показателей состава сырья в режиме реального времени, в связи с чем, управление производится на основе информации, получаемой путем отбора проб и проведения лабораторных анализов. Стоимость и технические возможности лабораторного контроля на предприятиях позволяют делать не более одногодвух анализов в смену.

Объем передаваемой информации, который предлагается оператору (или автоматическому устройству) для выработки управляющих воздействий достаточно велик. Часто информация имеет нечеткий характер, ввиду ее неоднозначности, а управление безопасностью установки проводится по многим плохо формализованным критериям. Это приводит к тому, что решения на управление формируются обычно экспериментальным образом, и безопасность зависит от опыта и других личных качеств обслуживающего персонала.

Для процесса катионной соолигомеризации непредельных углеводородов в производстве КНПС синтетического каучука олигопипериленового (СКОП) из-за узкого диапазона оптимального протекания химических реакций бруттосоолигомеризации непредельных углеводородов, неизбежной является опасность нарушения стационарности соолигомеризации с неконтролируемыми скачками температуры. Учитывая также погрешности измеряющих приборов, неоптимальное ведение технологического режима обуславливают существенные риски возникновения аварийных ситуаций. Немаловажным фактором является также ухудшение экологических показателей производства.

Цель работы:

Целью диссертационной работы является исследование условий развития аварийных ситуаций на установке СКОП и разработка теоретических положений и методических рекомендаций по обеспечению безопасности производственного процесса.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

3

1.Выявление специфических особенностей установки производства СКОП, определение логико-вероятностных связей опасных событий, оценка потенциальной опасности установки.

2.Исследование динамических характеристик протекания химического процесса и определение момента возникновения опасной ситуации, исследование влияния реагентов на возникновение аварийной ситуации.

3.Разработка динамической модели АСУ многокомпонентного производства с адаптацией по величине рассогласования;

4.Моделирование работы системы дозирования по показателям безопасности установки.

5.Мероприятия по обеспечению безопасности работы установки СКОП.

Научная новизна работы:

1.По результатам статистического анализа работа установки СКОП

характеризуется 4-мя режимами. Выявлены закономерности изменения технологических параметров от режима протекания реакции.

2.Исследован момент возникновения аварийной ситуации и возможные пути протекания реакции олигомеризации. Выявлена зависимость развития аварийной ситуации от подачи компонентов в реактор олигомеризации.

3.Разработан алгоритм безопасного дозирования в реактор олигомеризации, позволяющий свести к минимуму воздействие отказов и внешних факторов.

Практическая значимость работы:

1.Создан алгоритм управления полимеризатором с использованием адаптивного управления, позволяющий снизить риск возникновения аварийной ситуации.

2.Предложен метод одновременного дозирования нескольких компонент

сизменяющимся составом в зависимости от давления.

3.Разработанная методика безопасной эксплуатации установки СКОП применяется при производстве КНПС «пироль-ПС» в здании 57/1 ФКП «Авангард».

Апробация работы.

Основные результаты и положения данной диссертационной работы обсуждались на:

- региональной научно-технической конференции «Информационные технологии в профессиональной и научной работе» г. Иошкар-Ола, 2006;

- всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы химической технологии и подготовки кадров» г. Стерлитамак, 2006; - региональной научно-практической конференции «Технология, автоматизация, оборудование и экология промышленных предприятий» г.

Стерлитамак, 2008.

Публикации.

В рамках научной работы опубликовано 8 печатных работ, в том числе 7 статей (из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России для опубликования результатов диссертационного исследования) и 1 патент.

4

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка литературы. Основной текст изложен на 123 страницах, содержит 34 иллюстрации, 21 таблицу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы

основные цели исследований, определены основные опасности производства и трудности в их устранении. Во введении кратко описано содержание разделов, приведены основные положения, выносимые на защиту, практические результаты исследований.

В первой главе выполнен анализ производства СКОП как опасного производственного объекта, произведен анализ нормативной базы обеспечения промышленной безопасности опасных производственных объектов. Были выявлены основные факторы, влияющие на опасность производства СКОП:

1. Реакция олигомеризации, как и горение, ядерный взрыв, протекает по цепному механизму в квазистационарном режиме. В полимеризаторе возможно накопление пиперилена с последующей спонтанной реакцией и выделением большого количества тепла;

2.Использование легковоспламеняющихся веществ;

3.Применение опасных химических веществ.;

4.Высокие давления и температуры.

Для каждого блока в установке был рассчитан энергетический потенциал при аварийной разгерметизации (по ПБ 09-540-03), и энергетический потенциал полимеризатора при протекании реакции (таблица 1).

Для полимеризаторов рассчитан энергетический потенциал протекающей экзотермической реакции – Е = 14200 МДж.

Проведен анализ возникновения аварийных ситуаций и эффективности существующей системы безопасности процесса установки СКОП, выявлены основные его недостатки. На основе анализа причин возникновения аварийных ситуаций установлено, что максимального эффекта при обеспечении безопасности производства СКОП можно достигнуть оптимизацией АСУ.

Таблица 1

Энергетический потенциал блоков

Во второй главе были установлены взаимосвязи «отказы – ситуации – факторы – риски» для установки получения СКОП и возможные пути развития аварий (рисунок 1).

В качестве меры измерения потерь выбрали стоимостной метод. Для каждого фактора были рассчитаны экономические потери (таблица 2).

Таблица 2 Потери от последствий при нежелательных событиях, тысяч рублей

Для случая 1 наиболее пожаровзрывоопасного – построено дерево отказов, позволяющее определить причины и расследовать протекание аварии (рисунок 2).

Далее все события дерева отказов были проанализированы и разделены на 3 группы: отказы, которые возможно определить визуально по показаниям приборов и для исправления которых имеется достаточное количество времени (зеленый цвет); отказы, которые возможно определить визуально по показаниям приборов, но для исправления ситуации необходима срочная аварийная остановка со сбросом реагентов (желтый цвет); отказы, который можно определить только косвенными методами (красный цвет).

На основе дерева отказов, с учетом таблицы 2, было принято решение: для событий первой и второй группы проанализировать различное структурное соединение отдельных элементов АСУ и различные виды резервирования с целью повышения безотказности системы, а события третьей группы исследовать более детально.

6