К вопросу об оценке зон поражения при аварии на коксохимическом производстве

К ВОПРОСУ ОБ ОЦЕНКЕ ЗОН ПОРАЖЕНИЯ ПРИ АВАРИИ НА КОКСОХИМИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Титушкин В.А.

Акционерное общество Восточный научно - исследовательский углехимический институт, г. Екатеринбург, Россия

Гурьев Е.С.

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия ФГБУН НИЦ «Научно-инженерный центр «Надежность и ресурс больших систем и машин» УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия sec[AT]wekt.ru

Полуян Л. В.

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия ФГБУН НИЦ «Научно-инженерный центр «Надежность и ресурс больших систем и машин» УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия sec[AT]wekt.ru Требования промышленной безопасности при эксплуатации химически опасных производственных объектов (ХОПО) устанавливаются Федеральными нормами и правилами [1, 2]. Применение их к продуктам, многие из которых являются смесями, состоящими из двух и более основных компонентов, и примесей, обладающих более сильной токсичностью, чем основные компоненты, имеет ряд особенностей.

На коксохимических предприятиях используются, хранятся, транспортируются химически опасные вещества, некоторые из которых являются одновременно взрывопожароопасными. К ним относятся сырой бензол и головная фракция (2 класс опасности), выделенная из него; бензол товарный; технические продукты, получаемые на основе каменноугольной смолы.

Токсическую характеристику многокомпонентных смесей опасных химических веществ (ОХВ) трудно определить и невозможно проверить. Кроме того, класс опасности компонентов смеси различается по направленности химического воздействия (токсичность при вдыхании, поражение кожи, канцерогенность, воздействие на функцию воспроизводства и др.) и по воздействию на организмы водной среды, водную среду и почву. Токсичность компонентов при их сочетании в смеси может усиливаться, например, сероуглерода в присутствии сероводорода, сероводорода в присутствии парафиновых низших углеводородов состава С1 - С5 [3].

Для анализа безопасности и оценки риска эксплуатации ХОПО важно иметь представление о масштабах возможных аварий с тем, чтобы для реальных аварий предусмотреть мероприятия по их предупреждению или смягчению последствий.

Использование ПДК не в полной мере отражает опасность токсического поражения, т.к. они служат критериями продолжительного (хронического) воздействия химических факторов на организм человека. При аварии на ХОПО длительность воздействия токсичных продуктов ограничена временем выхода персонала из зоны поражения, существованием первичного облака (30 мин.), вторичного облака (4 ч). Характер влияния вредных веществ на организм при их долговременном воздействии существенно отличается по последствиям от случая их разового (залпового) поступления. При постоянном поступлении малых доз (не превышающих ПДК) они способны или выводиться из организма или нейтрализоваться, вследствие чего не возникают отклонений в состоянии здоровья и в отдалённые сроки [4].

В аварийных ситуациях при залповом выбросе химических веществ возможно поступление в организм значительного их количества. Часть их остается в организме, воздействуя на органы человека, в результате чего повышается вероятность токсического поражения.

По мнению [5, 6] в настоящее время не существует четких критериев для анализа безопасности и оценки риска эксплуатации таких ОПО в случае разового (аварийного) воздействия токсикантов. Предлагается для оценки риска гибели и выживания людей при возможных авариях на ОПО использовать пробит-функции, характеризующие зависимость «доза - эффект», и связывающие вероятность гибели человека с уровнем разового поступления опасного вещества в организм. Пробит-функции определены для многих индивидуальных веществ, широко используемых в промышленности: хлор, аммиак, хлористый и цианистый водород, диоксиды серы и азота и др. [5].

Однако для ОХВ, обращающихся на коксохимических предприятиях (КХП) и являющихся, как правило, смесевыми композициями меняющегося состава, пробит-функции не определены. Не установлены для них и значения токсодоз. Кроме того, некоторые из них не оказывают острого токсического воздействия ингаляционным путем при температурах их хранения (20-80°С). Определение величин критериев опасности смесевой химической продукции предусматривается проводить интерполяцией значений для отдельных компонентов, составляющих смесь [7, 8].

При аварийных залповых выбросах, сопровождающихся утечкой сырого бензола, наиболее опасным является попадание в организм ингаляционным путем легколетучих компонентов, содержащихся в парогазовом облаке. В этом случае возможно достижение за короткий период времени (особенно в помещениях) DL50 для человека, не оснащенного средствами защиты органов дыхания. Токсилогическая характеристика фракций сырого бензола (кроме головной) определяется физико-химическими свойствами индивидуальных ароматических углеводородов, преобладающих во фракции, в соответствии со стандартом [7, 8]. В продуктах горения сырого бензола наиболее опасными являются оксид углерода, сажа, формальдегид, содержание которых над зеркалом пролива может превышать ПДК в 20 - 100 раз. Расчет выполнен по методике оценки выбросов вредных веществ в атмосферу при свободном горении по аналогии с бензином [9].

Использование каменноугольной смолы для производства технических продуктов требует оценки ее токсической опасности. Смола является смесью полициклических углеводородов. Ее токсическая опасность определяется температурой хранения или процесса переработки, составом смолы или фракций, свойствами индивидуальных компонентов, видом воздействия и временем контакта с организмом. Технологическая температура хранения смолы и ее фракций - до 80°С, процесса дистилляции - до 400°С. При температуре хранения в парах концентрируются: аммиак до 25 г/м3, сероводород до 10 г/м3, бензол и его гомологи до 30 г/м3, нафталин до 20 г/м3, фенолы, пиридиновые основания до 1 г/м3, прочие конденсированные ароматические углеводороды в сумме менее 1 г/м3, вода до 300 г/м3.

Парогазовое, аэрозольное облако, образовавшееся при разгерметизации емкостей со смолой, воздействует ингаляционным путем на верхние дыхательные пути, вызывая их раздражение, слезотечение и боли в глазах, приступы кашля, попадая на незащищённые участки тела, вызывает их термические и химические ожоги. Учитывая болевые ощущения, получаемые от воздействия горячей парогазовой смеси ингаляцией, время пребывания человека в облаке будет невелико и пороговая токсодоза им не будет получена. В этом случае наибольшую опасность имеет воздействие парогазовой и жидкой частей на незащищенные участки тела. В результате чего возможно, кроме химических и термических ожогов, проникновение ОХВ, в т.ч. бензапирена, в организм через кожу.

При разгерметизации системы трубопроводов и технологического оборудования, задействованных в циклах обезвоживания и дистилляции смолы, образуются нагретые пароаэрозольное облако ароматических углеводородов и пролив смолы. Велика вероятность воспламенения выброса каменноугольной смолы. При ее свободном горении в атмосферу выделяются продукты, наиболее опасные из которых (не ниже 2-го класса опасности): цианистый водород, формальдегид, сероводород, бензапирен. В работе определено содержание ОХВ в продуктах свободного горения пролива смолы.

При возникновении аварийных ситуаций, связанных с фракциями и сопровождающиеся образованием пролива, выбросом пароэмульсионной смеси или возгорания, способы проникновения и виды воздействия существенно не отличаются от случаев аварий с каменноугольной смолой. Корректная оценка средних смертельных и пороговых токсодоз при воздействии на организм при авариях дает возможность получения реальных зон поражения и оценки риска на химически опасных объектах [10].

Полученные результаты позволили разработать методику, уточняющую зоны поражения при залповых выбросах смесевых коксохимических продуктов, которая может быть использована при проведении анализа риска в части определения масштабов последствий аварий, разработке деклараций промышленной безопасности, проектной документации на строительство, проведении экспертизы проектной документации.

Библиографический список

Федеральный закон от 21.07.1997 N 116-ФЗ (ред. от 31.12.2014) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств». Серия 09. Выпуск 37. — 2-е изд., доп. — М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2013. — 126 с.

Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей/ Под общей редакцией Н.В. Лазарева. - Т.3. - Л.: Химия, 1977. - 608 с.

Методические указания № 2000/218. Прогнозирование медико-санитарных последствий химических аварий и определение потребности в силах и средствах для их ликвидации/ Министерство здравоохранения Российской Федерации. Всероссийский центр катастроф «Защита» /. Утв. Зам. мин. здравоохранения РФ. 09.02.2001 г.

Петрин С. В., Петрина Л. С. Критерии безопасности при работе с кислотами на опасных производственных объектах// Безопасность труда в промышленности. - 2011. - №6. - с.33 - 38.

Петрин С. В., Петрина Л. С. О выборе критериев в качестве целей при анализе безопасности

опасных производственных объектов// Безопасность труда в промышленности. - 2013, - № 3. - с.66

68.

ГОСТ 32419 - 2013. Классификация опасности химической продукции. Общие требования. - М.: Стандартинформ, 2014.

ГОСТ 32423 - 2013. Классификация опасности смесевой химической продукции по воздействию на организм. - М.: Стандартинформ, 2014.

РД 03 - 496 - 02. Методические рекомендации по оценки ущерба от аварий на опасных производственных объектах. - Сер. 03. - Вып. 19. - М.: НТЦ ПБ, 2002.

Программный комплекс «Токси+риск, версия 4.3».

Количество показов: 2104