Аварии на предприятии нефтепереработки и их последствия

• Оглавление
• Введение
• 1. Предприятия нефтепереработки
• 2. Экологические аспекты на нефтеперерабатывающем заводе
• 3. Методы прогнозирования аварийных ситуаций
• Заключение
• Список литературы
• Введение
• Современное предприятие нефтепереработки и нефтехимии представляет собой сложный комплекс, состоящий из технологических установок, предназначенных для выполнения конкретных технологических операций. На них перерабатывается углеводородное сырье различных видов и производится большое количество товарных нефтепродуктов. В качестве сырья, продуктов и полуфабрикатов установок нефтепереработки выступают смеси углеводородов, которые обладают взрывопожароопасными свойствами. Взрывоопасность установок нефтепереработки определяется не только физико-химическими свойствами углеводородов и их смесей, но также параметрами технологического процесса.
• В последние годы отмечен рост аварийности в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Основной проблемой обеспечения промышленной безопасности объектов газопереработки является недостаточные темпы обновления оборудования с истекшим сроком эксплуатации и морального старения.
• Среди основных проблем обеспечения требуемого уровня промышленной безопасности на опасных производственных объектах нефтегазового комплекса можно выделить следующие: крайне низкий уровень защищенности объектов нефтегазового комплекса от аварий с тяжелыми последствиями. Недостаточное внимание первых руководителей к вопросам интеграции управления промышленной безопасности в общую систему управления компаний является основным препятствием, не позволяющим принять эффективные меры по снижению аварийности и производственного травматизма; систематические нарушения компаниями требований по безопасному недропользованию на нефтяных месторождениях.
• Существование данной проблемы во многом предопределено недостатками законодательства Российской Федерации о недропользовании; неудовлетворительное состояние геологоразведочных скважин на нефть и газ, пробуренных за счет государственных средств организациями Мингео СССР и Мингео РФ при проведении поисковоразведочного бурения на нефть и газ. Поэтому цель исследования: охарактеризовать аварии на предприятии нефтепереработки и их последствия.

1. Предприятия нефтепереработки

Предприятия нефтепереработки и нефтехимии относятся к категории наиболее опасных производственных объектов. Аварии на таких предприятиях способны нанести ущерб не только нефтяной компании, но и превратить регион в зону экономического бедствия.

Ключевая роль в обеспечении безопасности нефтеперерабатывающих предприятий отводится системам противоаварийной защиты (ПАЗ), позволяющим проводить постоянный мониторинг наиболее важных зон объекта, а в критических ситуациях выполнять необходимые действия для предотвращения серьезных последствий.

Согласно требованиям [1], в целях обеспечения готовности к действиям по локализации и ликвидации последствий аварии организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана планировать и осуществлять мероприятия по локализации и ликвидации последствий аварий на опасном производственном объекте. Особенно актуально это требование для таких опасных производственных объектов, как предприятия нефтепереработки и нефтехимии.

Предприятия нефтепереработки и нефтехимии, в технологических процессах которых обращается большое количество опасных веществ, не могут быть полностью защищены от возникновения чрезвычайных ситуаций, связанных с выбросами токсических веществ, взрывами или сгоранием паровых облаков. В целях минимизации возможного ущерба на предприятии должен быть разработан план локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС). Общие требования к составу и содержанию ПЛАС приведены в.

ПЛАС основывается:

1. на прогнозировании и постадийном анализе сценариев развития аварийных ситуаций;

2. на оценке достаточности принятых или планируемых мер, препятствующих возникновению и развитию аварийных ситуаций;

3. на анализе действий производственного персонала и аварийно-спасательных служб (формирований) по локализации и ликвидации аварийных ситуаций на соответствующих стадиях их развития.

Основную трудность при разработке алгоритма действий персонала и аварийно-спасательных служб (формирований) вызывает выявление наиболее опасных аварий, поскольку действия персонала при локализации и ликвидации этих аварий должны быть отработаны с максимально возможной четкостью. Выявление наиболее опасных аварий представляет собой сложную задачу ввиду значительного количества оборудования, находящегося на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии (десятки тысяч аппаратов), а также большого числа опасных веществ (сотни наименований). Решить эту задачу призван аппарат количественной оценки риска аварий.

Последовательность действий при проведении количественной оценки риска аварий предприятия можно представить следующим образом:

1. Анализ аварий, имевших место на предприятии, а также на аналогичных объектах.

2. Определение возможных причин и факторов, способствующих возникновению и развитию аварий.

3. Определение типовых сценариев возможных аварий.

4. Определение вероятностей (частот) возникновения аварий.

5. Оценка количества опасных веществ, участвующих в аварии.

6. Расчет вероятных зон действия поражающих факторов.

7. Оценка возможного числа пострадавших.

8. Оценка величины возможного ущерба физическим и юридическим лицам.

9. Оценка возможного ущерба для окружающей среды.

10. Оценка риска аварий.

11. Определение наиболее значимых факторов, влияющих на показатели риска.

12. Определение наиболее опасных аварий.

13. Оценка уровня опасности предприятия.

14. Разработка предложений по реализации мер, направленных на уменьшение риска аварий.

Учет полученных результатов при разработке алгоритма действий персонала в аварийной ситуации позволяет уделить основное внимание наиболее опасным авариям на ранних стадиях их развития, когда правильные и своевременные действия персонала могут локализовать аварию и не дать ей развиться до катастрофического масштаба.

2. Экологические аспекты на нефтеперерабатывающем заводе

Минимальное воздействие нефтеперерабатывающего производства на окружающую среду возможно при тщательном соблюдении технологий производства. Современные разработки позволяют рационально использовать природные ресурсы и предотвращать и оперативно ликвидировать возникающие загрязнения.

Многие аварии происходят из-за того, что на НПЗ используются устаревшие технические решения, поэтому важным методом превентивной защиты является постоянный контроль над состоянием оборудования и использование новых технологий. Другая частая причина — человеческий фактор, поэтому обучение сотрудников и соблюдение техники безопасности становятся первоочередными мерами по охране окружающей среды.

Для того чтобы следить за состоянием окружающей среды, на заводах создают системы экологического мониторинга, оборудуя лаборатории современными приборами. Это позволяет всегда «держать руку на пульсе» и оперативно принимать необходимые решения по снижению выбросов и ликвидации вредных последствий. Для оперативного устранения последствий аварий на НПЗ создаются специальные бригады специалистов, которые всегда готовы к локализации и ликвидации разливов нефти, а также к устранению последствий вредных выбросов[2].

Рациональное использование водных ресурсов — актуальная задача сегодняшнего дня. Для ее решения современные заводы переходят на малосточную схему — это значит, что очищенная вода вновь используется для технических нужд. Такая система называется «оборотным водоснабжением». Отработанную воду очищают с помощью комплекса механических, физико-химических и биотехнологических методов. При этом на прогрессивных НПЗ начинают отказываться от очистки воды хлором, поскольку выбросы этого вещества крайне опасны для здоровья людей.

Еще одна важнейшая задача, которую решают на НПЗ — переработка нефтесодержащих отходов. Среди самых перспективных технологий — специальные центрифуги, на которых нефтешлам (отходы, остающиеся после выделения ценных фракций) разделяется на три составляющие — воду, нефтепродукты и твердое вещество. Получаемые нефтепродукты можно сразу же использовать в качестве топлива в котельной, а вода направляется на дальнейшую очистку.

Другой популярный и перспективный метод — биотехнологический. Он основан на использовании микроорганизмов, утилизирующих углеводороды, и позволяет максимально быстро очищать воду и почву от нефтепродуктов. Поэтому его используют как для устранения последствий аварий, так и для регулярной обработки отходов на заводах. Нефтешлам поступает на специально оборудованные площадки, защищенные от проникновения нефтепродуктов в почву.

Его смешивают с субстратом, обрабатывают биопрепаратом и периодически увлажняют и перемешивают, чтобы создать благоприятные условия для микроорганизмов. Завершив процесс, площадку освобождают, чтобы переработать новую партию отходов.

Реализуя полный комплекс природоохранных мер, нефтеперерабатывающие заводы обеспечивают себе возможность дальнейшего развития, так как в современных условиях существование любого предприятия, а особенно нефтеперерабатывающего, напрямую зависит от экологической безопасности его деятельности.

По оценкам российских специалистов, 80% процентов техногенных аварий происходят из-за недобросовестной работы сотрудников предприятий. Другими словами, главная причина аварий — человеческий фактор.

3. Методы прогнозирования аварийных ситуаций

Ускорение темпов и расширение масштабов производственной деятельности в современных условиях неразрывно связано с все возрастающим использованием энергонасыщенных технологий и опасных веществ.

В первую очередь, это относится к опасным производственным объектам нефтегазового комплекса, где наблюдается постоянная интенсификация технологий, связанная с высокими температурами и давлениями, укрупнение единичных мощностей установок и аппаратов, наличие в них больших запасов взрывои пожароопасных веществ.

Крупнейшие техногенные аварии и катастрофы, связанные с взрывами и пожарами в результате образования пожарои взрывоопасного облаков газопаровоздушных смесей произошедшие в США, Европе и России, унесли десятки и сотни человеческих жизней, нанесли значительный и урон окружающей среде.

Достаточно назвать аварии [3]: 28 июля 1948 г. в Людвигсхафене (Германия), 4 декабря 1966 г. в Фейзене (Франция), 1 июня 1974 г. в Фликсборо (Великобритания), 19 ноября 1984 г. в пригороде г. Сан-Хуан-Иксуатепек (Мехико), 10 апреля 1999 г. в ОАО «Нижнекамскнефтехим», 23 декабря 1996 г. в Самаре на Куйбышевском НПЗ, 04 января 2002 г. на установке риформинга ЛЧ 35−11/1000 ОАО «Московский НПЗ».

При этом ущерб от возможных аварий может быть выше финансовых возможностей предприятия, и носит случайный характер. В этих условиях анализ и оценка опасностей возможных аварий в результате образования пожарои взрывоопасной смеси на потенциально опасных производственных объектах техносферы — является одной из ключевых проблем промышленной безопасности.

Публикации в данной области весьма обширны и вместе с тем недостаточны для разработки и практической реализации ситуаций опасных производственных объектов, связанных образованием пожаровзрывоопасных облаков газопаровоздушных смесей.

Все это требует проведение дополнительных исследований по детальному и полному учету факторов влияющих эволюцию пожаровзрывоопасных облаков газопаровоздушных смесей.

При аварийном вскрытии хранилищ, выбросе и интенсивном испарении сжиженных углеводородных топлив (выбросе энергоносителей) с образованием парогазовых облаков возможно: их воспламенение, быстрое сгорание (дефлаграция), а также детонационный взрыв. В данной статье выполняется обзор методов, направленных для расчета последствий аварийных выбросов опасных веществ.

Аварии на нефтеперерабатывающих предприятиях развиваются, как правило, по сложному сценарию, включающему разные типы событий чрезвычайных ситуаций, наиболее часто наблюдаются пожары, взрывы, выбросы опасных веществ.

В свою очередь, пожары, взрывы и выбросы могут находиться во взаимосвязи между собой и являться причинами возникновения друг друга.

Одной из наиболее серьезных опасностей на предприятиях нефтепереработки является образование облака газопаровоздушных смесей.

Анализ аварий [10], происходящих на предприятиях химической и нефтехимической промышленности в нашей стране и за рубежом, показывает, что большая часть их (около 90%), связана с образованием и взрывом парогазовых смесей. Из этого числа около 43% аварий приходится на производственные помещения и открытые установки.

Облака газопаровоздушных смесей называется облако образованное углеводородными продуктами (метаном, этиленом, пропаном, парами бензина, циклогексана и др.) с кислородом воздуха.

В настоящее время сложились три основных подхода для количественного описания процесса рассеивания выброса газообразных веществ в атмосфере [8, 9]:

? гауссовские модели (дисперсионные) рассеивания;

? модели рассеивания, базирующие на интегральных законах сохранения либо в облаке в целом, либо в поперечном режиме;

? модели, построенные на численном решении системы уравнений сохранения в их оригинальном виде, именуемые моделями или методами численного моделирования.

Приведем обзор существующих методов определения последствий аварийных ситуаций связанных с образованием пожаровзрывоопасных облаков газопаровоздушных смесей

Стандартные методы определения последствий аварийных ситуаций В настоящее время существует большое количество методик для расчета последствий аварийных выбросов пожаровзрывоопасных веществ. В нашей стране гауссовские методики реализованы, интегральные методы — в ГОСТе, а методы, основанные на решении уравнений в частных производных, в программных продуктах CFD. Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания и определение приземных концентраций выбросов промышленных предприятий, является ОНД-86.

Среди отечественных методик расчета последствий аварийных выбросов опасных веществ, отметим ГОСТ 12.3.047−98, РД 03−409−01, ПБ 09−540−03, методику оценки последствий химических аварий (методика ТОКСИ), методику прогнозирования масштабов заражения СДЯВ на химически опасных объектах и транспорте (РД 52.04.253−90) и методику детерминированной оценки степени опасности химических объектов при прогнозировании последствий аварии (Методика СРО РЭА).

Эти методики с различной степенью детализации рассматривают такие процессы как:

? поступление опасных веществ в окружающую среду (залповое (мгновенное) и продолжительное истечение газа, жидкости или двухфазного потока из отверстий или патрубков, трубопроводов);

? распространение опасных веществ в окружающей среде (растекание по поверхности, рассеяние в атмосфере);

? фазовые переходы и химическое разложение опасных веществ (кипение, испарение, горение и взрыв);

? воздействие поражающих факторов на объекты (токсическое воздействие, воздействие волн давления, удар пламенем, осколки, термическое излучение от пожаров пролива, горящих облаков, огненных шаров).

На сегодняшний день задача описания образования и рассеивания облака тяжелого газа в условиях термической и орографической неоднородности является одной из наиболее актуальных задач в промышленной безопасности.

Использования методов численного моделирования позволяют учесть рельеф местности и наличие застройки, что не могут учесть гауссовские модели и модели рассеивания. Основанный на процессах массо-, энергои теплообмена данный метод позволяет учесть практически все существенные факторы, а потому метод численного моделирования является самым точным, и одновременно самым трудоемким способом для решения задач связанных с моделированием процесса рассеивания газообразных веществ.

Программные комплексы моделирования и расчета основных параметров образования пожаровзрывоопасных облаков газопаровоздушных смесей.

В сравнении с другими известными методами исследования (статистическим наблюдением и натурным экспериментированием), моделирование опасных процессов имеет важное место.

В течение нескольких последних лет методология анализа взрывов газопаровоздушных смесей быстро развивается, особенно с использованием современных программ CFD (вычислительная газодинамики). Прогнозирование поведения пожаровзрывоопасных газопаровоздушных смесей в атмосфере, является важной задачей на основании которой обеспечивается возможность её предотвращения или снижения последствий её воздействия на окружающею среду и человека.

Существует ряд отечественных и зарубежных программных комплексов позволяющие рассмотреть эволюцию облака газопаровоздушных смесей.

К российским программным продуктам относятся: программные разработки ВНИИГАЗа (всесторонне аттестованные по результатам соответствующих промышленных экспериментов), GAS DYNAMICS TOOL, FlowVision.

Среди зарубежных разработок следует выделить работы: Американской Газовой Ассоциации; Шелл; Бритиш Газ; Ливерморская национальная лаборатория; Газовый технологический Институт; Американское общество инженеров и химиков, и реализованные программные продукты: PHOENICS, StarCD, PHAST, FLACS, ANSYS CFX и др.

Интенсивно развивающаяся CFD система нового поколения FlowVision находит широкое применение как в научно-исследовательских работах, посвященных изучению вопросов динамики жидкости и газа.

Использование CFD-технологий позволяют получить распределение всех газодинамических параметров во всей счетной области и в каждой отдельно взятой ячейке. Если процесс нестационарный, то при численном моделировании исследователь имеет возможность качественно и количественно проследить эволюцию изучаемого явления.

Эти преимущества сделали численное моделирование основным инструментом в исследовании сложных, нелинейных и нестационарных процессов газовой динамики.

Отметив преимущества численных экспериментов необходимо отметить и их недостатки [4]:

? значительные затраты машинного времени;

? трудность или невозможность корректной постановки граничных условий некоторых типов;

? несовместимость машинных кодов для различных операционных платформ;

? жесткие требования к оперативной памяти, быстродействию и другим характеристикам вычислительной машины;

? неустойчивость работы схем в некоторых режимах;

? сложность разработки универсальных программ, применимых для изучения различных явлений в рамках единого подхода.

Следует отметить тот факт, что при проведении инженерного анализа в силу определенной ограниченности инструментальной базы далеко не всегда удается построить обоснованный сценарий развития сложной аварии и обеспечить достоверный прогноз зон их негативного физического воздействия на окружающие среду.

Тем не менее, значение численных методов решения задач в газовой динамике неуклонно возрастает. Появление новой высокопроизводительной компьютерной техники открывает огромные возможности для применения CFDтехнологий в решении еще вчера казавшихся неразрешимыми проблем.

Несмотря на недостатки численных методов решения, согласно законодательства о техническом регулировании — методические материалы, будут иметь рекомендательный характер, т. е. статус стандарта. Данное положение соответствует документам Госгортехнадзора России по анализу риска и декларированию промышленной безопасности, допускающим применение любых методов при условии их обоснования.

Заключение

аварийный газопаровоздушный нефтеперерабатывающий

Таким образом, в ходе проведенного исследования мы установили, что углеводороды природного происхождения, такие как нефть, продукты ее переработки и газоконденсат и продукты его переработки оказывают отрицательное воздействие на воздух, воду и почву. Именно экологические вопросы ограничивают возможности по размещению НПЗ. Именно этими обстоятельствами обусловлено разрешительная документация по деятельности в этой области. И это логично. Предприятия топливно-энергетического комплекса РФ несмотря на снижение объемов производства, остаются наиболее значимым источником загрязнителей окружающей среды. На их долю приходится около 47,2% выбросов вредных веществ в атмосферу, 26,8% сброса загрязненных сточных вод, свыше 32% твердых отходов и до 69% объема парниковых газов.

Номенклатура продукции, выпускаемой НПЗ с передовой технологией, может включать тысячи различных материалов и веществ, многие из которых чрезвычайно токсичны и ядовиты. Опасность таких заводов для человека и окружающей среды, особенно в случае аварии на них, очевидна. Масштабы последствий аварии огромны.

1. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Учебное пособие. Книга 3. /Под редакцией.: В. А. Котляревского и А. В. Забегаева, М.; Изд-во АСВ, 1998 — 416 с.

2. Защита атмосферы от промышленных загрязнений Справочник. Изд.: В 2-х ч. Ч.2 Пер с английского. /Под редакцией Калверта С., Инглунда Г. М. — М.: Металлургия, 1988. — 712 с.

3. Зибаров А. В., Могильников Н. В. Применение пакета GAS DYNAMICS TOOL для численного моделирования нестационарных процессов в многокомпонентной системе газов. // Сб. Прикладные задачи газодинамики и механики — Тула, ТулГУ, 1996.

4. Козлитин А. М., Яковлев Б. Н. Чрезвычайные ситуации техногенного характера. Прогнозирование и оценка. Детерминированные методы количественной оценки опасностей техносферы: Учебное пособие/Под ред. А. И. Попова.- Саратов: Сарат.гос.ун-т, 2000. — 124 с.

5. Маршалл В. Основные опасности химических производств: Пер. с англ.// Под ред. Б. Б. Чайванова, А. Н. Черноплекова.- М.: Мир, 1989. — 672 с.

6. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах промышленных предприятий (ОНД-86). Л.: Гидрометиоиздат, 1987.

7. Методика расчета распространения аварийных выбросов основанная на модели рассеивания тяжелого газа //Безопасность труда в промышленности 2004. -№ 9- С. 38−42.

8. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов: РД 03−418−01. — введ.01.10.2001. — М., 2001. — 25