Разработка мероприятий по предупреждению и ликвидации последствий химической аварии с выбросом аммиака

Примечание: Максимальное значение тяжести воздействия каждого фактора (признака) оценивается: 8 баллов - для степени токсичности; 4 балла для промышленного использования; 2 балла - для остальных факторов

Значительная часть АХОВ является легковоспламеняющимися и взрывоопасными веществами, что часто приводит к возникновению пожаров и взрывов в случае разрушений емкостей, а также образованию в результате горения новых токсических соединений.

По способности к горению все АХОВ делятся на группы:

- негорючие (фосген, диоксин и др.). Вещества данной группы не горят в условиях нагревания до 900°С и концентрации кислорода до 21 %;

- негорючие пожароопасные вещества (хлор, азотная кислота, фтористый водород, окись углерода, сернистый ангидрид, хлорпикрин и др. термически нестойкие вещества, ряд сжиженных и сжатых газов), которые не горят в условиях нагревания до 900°С и концентрации кислорода до 21 %, но разлагаются с выделением горючих паров;

- трудногорючие вещества (сжиженный аммиак, цианистый водород и др.), способные возгораться только при действии источника огня;

- горючие вещества (акрилонитрил, амил, газообразный аммиак, гептил, гидразин, дихлорэтан, сероуглерод, тертраэтилсвинец, окислы азота и т.д.), способные к самовозгоранию и горению даже после удаления источника огня.

Химически опасный объект (ХОО) - это объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют ОХВ, при аварии или разрушении которого могут произойти гибель или химическое поражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое заражение окружающей природной среды.

К химически опасным объектам относятся:

-заводы и комбинаты химических отраслей промышленности, а также отдельные установки (агрегаты) и цеха, производящие и потребляющие АХОВ;

-заводы (комплексы) по переработке нефтегазового сырья;

-производства других отраслей промышленности, использующие АХОВ (целлюлозно-бумажной, текстильной, металлургической, пищевой и др.);

-железнодорожные станции, порты, терминалы и склады на конечных (промежуточных) пунктах перемещения АХОВ;

-транспортные средства (контейнеры и наливные поезда, автоцистерны, речные и морские танкеры, трубопроводы и т.д.).

При этом АХОВ могут быть как исходным сырьем, так промежуточными и конечными продуктами промышленного производства.

АХОВ на предприятии могут находиться в технологических линиях, хранилищах и базисных складах.

Сжиженные АХОВ на объектах экономики содержатся в стандартных емкостных элементах. Это могут быть алюминиевые, железобетонные, стальные или комбинированные резервуары, в которых поддерживаются условия, соответствующие заданному режиму хранения.

Наземные резервуары на складах располагаются, как правило, группами с одним резервным резервуаром на группу. Вокруг каждой группы резервуаров по периметру предусматривается замкнутое обвалование или ограждающая стенка. У некоторых отдельно стоящих больших резервуаров могут быть поддоны или подземные железобетонные резервуары.

Твердые АХОВ хранят в специальных помещениях или на открытых площадках под навесами.

На близкие расстояния АХОВ перевозят автотранспортом в баллонах, контейнерах (бочках) или автоцистернах.

Из широкого сортамента баллонов средней емкости для хранения и перевозки жидких АХОВ наиболее часто используются баллоны емкостью от 0,016 до 0,05 м3. Емкость контейнеров (бочек) варьируется в пределах от 0,1 до 0,8 м3. Автоцистерны используются в основном для перевозки аммиака, хлора, амила и гептила. Стандартный аммиаковоз имеет грузоподъемность 3,2; 10 и 16 т. Жидкий хлор транспортируют в автоцистернах вместимостью до 20 т, амил - до 40 т, гептил - до 30 т.

По железной дороге АХОВ перевозят в баллонах, контейнерах (бочках) и цистернах.

Баллоны перевозятся, как правило, в крытых вагонах, а контейнеры (бочки) - на открытых платформах, в полувагонах и в универсальных контейнерах МПС. В крытом вагоне баллоны размещены рядами в горизонтальном положении до 250 штук.

В открытом полувагоне контейнеры устанавливают в вертикальном положении рядами (до 3 рядов) по 13 контейнеров в каждом ряду. На открытой платформе контейнеры перевозят в горизонтальном положении (до 15 штук).

Железнодорожные цистерны для перевозки АХОВ могут иметь объем котла от 10 до 140 м3 грузоподъемностью от 5 до 120 т.

Водным транспортом большинство АХОВ перевозится в баллонах и контейнерах (бочках), однако ряд судов оборудован специальными резервуарами (танками) вместимостью до 10 000 тонн.

В Российской Федерации успешно функционирует аммиакопровод Тольятти-Одесса общей протяженностью 2424 км, диаметр 0,35 м, пропускная способность 2,5 млн.т/год. Трасса разбита на 334 поста секционирования и имеет 30 раздаточных станций с мощностью по отгрузке до 200 т/сутки.

При авариях на ХОО в зону химического заражения могут попасть обширные территории с большим количеством проживающего на них населения. Если более 10% населения административно-территориальной единицы (ATE) России по прогнозу попадает в зону возможного химического заражения, то такая ATE считается химически опасной. При этом зоной химического заражения является территория, в пределах которой распространены или куда привнесены ОХВ в концентрациях или количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени.

В связи с возможностью выброса (вылива) АХОВ на потенциально опасном объекте экономики для предотвращения или уменьшения влияния вредных факторов функционирования объекта на людей, сельскохозяйственных животных и растения, а также на окружающую природную среду вокруг объекта устанавливается санитарно-защитная зона (СЗЗ).

Особенности возникновения и развития аварий на химически опасных объектах:

Теоретически любое химическое вещество может находиться в 3 фазовых состояниях: жидкость, газ (пар) и твердое состояние. Взаимосвязь между этими фазовыми состояниями отражается на диаграмме фазового состояния (рис.1).

Рисунок 1 - Диаграмма фазового состояния: Тпл - температура плавления, Тк - «критическая» температура, Рк - «критическое» давление. Кривые фазового равновесия показывают: А-В - соотношение между давлением пара и температурой для твердой фазы; В-С - соотношение между давлением пара и температурой для жидкой фазы; точка С - соответствует «критической» температуре: Ткр - «критическая» температура; Ркр - «критическое» давление

При температуре больше Ткр вещество может находиться только в газообразном состоянии. Газовая фаза имеет подфазу, именуемую паровой.

В зависимости от соотношения критической температуры, температуры внешней среды и условий хранения все АХОВ можно разделить на 4 основные группы.

1 группа. Вещества (рис. 2,а), имеющие критическую температуру намного ниже температуры окружающей среды (метан, кислород, этилен и др.). Вещества данной группы в больших количествах хранятся на объектах экономики при температурах ниже критических. При разгерметизации емкостей с жидкостями данной категории незначительная часть жидкости (около 5 %) «мгновенно» испарится за счет тепла поддона и окружающей среды, образуя первичное облако паров АХОВ. Оставшаяся часть жидкости перейдет в режим стационарного кипения.

Скорость кипения (скорость образования вторичного облака) является функцией подвода тепла от окружающей среды и некоторых физико-химических свойств АХОВ. Наиболее опасные источники поражающих факторов в данном случае - вторичное облако паров АХОВ, а в некоторых случаях - пожары и взрывы.

Рисунок 2 - Основные группы АХОВ в зависимости от диаграммы их фазового состояния и температуры окружающей среды: Тхр, Токрср, Тр, Ткип - температуры хранения, окружающей среды, критическая и кипения соответственно

В случае разгерметизации емкостей с данной группой АХОВ, хранящихся в газообразном состоянии, практически все содержимое емкости образует первичное облако. Опасность поражающего действия первичного облака в данном случае зависит не только от типа, количества, физико-химических и токсических характеристик АХОВ, но и от степени разрушения емкостей и метеоусловий. Наиболее опасные поражающие факторы в данном случае - первичное облако паров АХОВ, а в некоторых случаях - пожары и взрывы.

2 группа. Вещества (рис. 2,б) у которых критическая температура выше, а температура кипения ниже температуры окружающей среды (аммиак, хлор и др.). При разгерметизации емкостей с жидкостями данной категории процесс образования газовых облаков зависит от условий хранения АХОВ.

Если АХОВ хранятся в жидкой фазе в емкости под высоким давлением и при температуре выше температуры кипения, но ниже температуры окружающей среды (Txpl), то при разгерметизации емкости часть АХОВ (10-40 %) «мгновенно» испарится (рис. 4), образуя первичное облако паров АХОВ, а оставшаяся часть будет испаряться постепенно за счет тепла окружающей среды, образуя вторичное облако паров АХОВ. Наибольшую опасность в данном случае будет представлять первичное облако паров АХОВ за счет того, что процесс его образования протекает очень интенсивно (в течение 5- 10 мин.) с разбрызгиванием значительной части жидкости в виде пены и капель, образованием первичных тяжелых облаков АХОВ. При этом возможны взрывы пожароопасных аэрозолей. Оставшаяся часть жидкой фазы АХОВ охладится до температуры кипения и перейдет в режим стационарного кипения аналогично АХОВ первой группы.

ликвидация авария выброс аммиак

Рисунок 3 - Доля мгновенно испарившейся жидкости в зависимости от температуры хранения

Если АХОВ хранятся в изотермических хранилищах при температуре хранения ниже температуры кипения (Тхр2), то в случае разгерметизации емкости первоначального испарения значительной части жидкости не наблюдается. В первичное облако переходит только 3-5 % от общего количества АХОВ. Оставшаяся часть жидкости перейдет в режим стационарного кипения. Наиболее опасные поражающие факторы в данном случае - вторичное облако паров АХОВ, переохлаждение, а в некоторых случаях - пожары и взрывы.

3 группа. Вещества, у которых критическая температура и температура кипения выше температуры окружающей среды (рис. 2, в), т.е. вещества, хранящиеся при атмосферном давлении в жидкой или твердой фазе (тетраэтилсвинец, диоксин, кислоты и т.д.). В данном случае при разрушении емкостей происходит разлив (рассыпание) АХОВ. Первичное облако паров АХОВ практически отсутствует, однако существует опасность поражения людей вторичным газовым облаком (облаком пыли), загрязнения почвы и водоисточников.

4 группа. Вещества, относящиеся к III группе, но находящиеся при повышенных температуре и давлении (рис. 2, г). При разрушении емкостей с АХОВ в данном случае процесс образования газовых облаков происходит аналогично, как для веществ II группы в случае хранения их под высоким давлением и температуре выше температуры кипения, но ниже температуры окружающей среды. Однако вследствие быстрой передачи тепла первичным облаком в окружающую среду, а также с учетом физико-химических свойств АХОВ, они будут постоянно конденсироваться и оседать на местности в виде пятен по следу распространения облака в атмосфере. В последующем возможно их повторное испарение и перенос (миграция) на значительные расстояния от места первоначального осаждения.

Наиболее сложно протекает процесс испарения у второй группы веществ, хранящихся при повышенном давлении. Весь процесс испарения жидкости при разрушении емкости в данном случае можно условно разделить на 3 периода.

Первый период - бурное, почти мгновенное испарение жидкости за счет разности упругости давления насыщенных паров АХОВ в емкости и парциального давления в атмосфере (рис.4). В результате температура жидкой фазы понижается до температуры кипения. Продолжительность первого периода составляет до 3-5 минут. Второй период - неустойчивое испарение за счет тепла поддона и тепла окружающей среды. Продолжительность второго периода может достигать до 5-10 мин. Третий период - стационарное испарение АХОВ за счет подвода тепла от окружающей среды. Продолжительность третьего периода зависит от физико-химических свойств АХОВ, его количества, метеоусловий и может доходить до нескольких суток.

Часть жидкости, перешедшая в паровую фазу в первый и второй периоды испарения, образует первичное облако паров АХОВ, а в третий период - вторичное облако. Наиболее опасным периодом аварии в данном случае является первый период. Образующийся в этот период аэрозоль в виде тяжелых облаков моментально поднимается вверх, а затем под действием собственной силы тяжести опускается на грунт. При этом облако совершает неопределенные движения, которые трудно предсказуемы.

В случае разрушения оболочки изотермического резервуара (хранение АХОВ при давлении близком к атмосферному) и разлива АХОВ в поддон первый период испарения практически отсутствует. В результате в первичное облако переходит всего около 3-5 % хранимой жидкости (за счет тепла поддона и окружающей среды) в течение 5-10 мин. В случае свободного разлива количество АХОВ, перешедшее в первичное облако, будет зависеть еще и от площади разлива. Оставшаяся часть жидкости перейдет в режим стационарного кипения, аналогично рассмотренному ранее.

В случае разрушения оболочек высококипящих жидкостей образование первичного облака паров практически не происходит. Испарение жидкости осуществляется по стационарному процессу и зависит от физико-химических свойств АХОВ, его количества и метеоусловий, площади зеркала разлива и т.д.

Химическая авария - это авария на химически опасном объекте, сопровождающимся проливом или выбросом ОХВ, способная привести к гибели или химическому заражению людей, сельскохозяйственных животных и растений, химическому заражению окружающей природной среды.

Выброс ОХВ - выход при разгерметизации за короткий промежуток времени из технологических установок, емкостей для хранения или транспортирования ОХВ в количестве, способном вызвать химическую аварию.

Пролив ОХВ - вытекание при разгерметизации из технологических установок, емкостей для хранения или транспортировки ОХВ в количестве, способном вызвать химическую аварию.

Рисунок 4 - Схема формирования поражающих факторов при аварии на химически опасном объекте.

Поражающие факторы:

1 - залповый выброс АХОВ в атмосферу;

2 - сброс АХОВ в водоемы;

3 - «химический» пожар;

4 - взрыв АХОВ;

5 - зоны задымления с осаждением АХОВ и их возгонкой цистерны

Очаг поражения АХОВ - это территория, в пределах которой в результате воздействия АХОВ произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных, растений.

Основными источниками опасности в случае аварий на химически опасных объектах являются:

- залповые выбросы АХОВ в атмосферу с последующим заражением воздуха, местности и водоисточников;

- сброс АХОВ в водоемы;

- «химический» пожар с поступлением АХОВ и продуктов их горения в окружающую среду;

- взрывы АХОВ, сырья для их получения или исходных продуктов;

- образование зон задымления с последующим осаждением АХОВ, в виде «пятен» по следу распространения облака зараженного воздуха, возгонкой и миграцией.

Каждый из указанных выше источников опасности (поражения) по месту и времени может проявляться отдельно, последовательно или в сочетании с другими источниками, а также многократно повторен в различных комбинациях. Все зависит от физико-химических характеристик АХОВ, условий аварии, метеоусловий и особенностей местности.

Таким образом, в случае возникновения аварий на химически опасных объектах с выбросом АХОВ очаг химического поражения будет иметь следующие особенности:

1. Образование облаков паров АХОВ и их распространение в окружающей среде являются сложными процессами, которые определяются диаграммами фазового состояния АХОВ, их основными физико-химическими характеристиками, условиями хранения, метеоусловиями, рельефом местности и т.д., поэтому прогнозирование масштабов химического заражения (загрязнения) весьма затруднено.

2. В разгар аварии на объекте действует, как правило, несколько поражающих факторов: химическое заражение местности, воздуха, водоемов; высокая или низкая температура; ударная волна, а вне объекта - химическое заражение окружающей среды.

3. Наиболее опасный поражающий фактор - воздействие паров АХОВ через органы дыхания. Он действует как на месте аварии, так и на больших расстояниях от источника выброса и распространяется со скоростью ветрового переноса АХОВ.

4. Опасные концентрации АХОВ в атмосфере могут существовать от нескольких часов до нескольких суток, а заражение местности и воды - еще более длительное время.

5. Летальный исход зависит от свойств АХОВ, токсической дозы и может наступать как мгновенно, так и через некоторое время (несколько дней) после отравления.

При аварии (разрушении) объектов с АХОВ условные обозначения наносятся на карту (план, схему) в следующей последовательности:

- точкой синего цвета отмечается место аварии и проводится ось в направлении распространения облака зараженного воздуха;

- на оси следа откладывают величину глубины зоны возможного заражения АХОВ;

- синим цветом наносится зона возможного заражения АХОВ в виде окружности, полуокружности или сектора, в зависимости от скорости ветра в приземном слое воздуха (табл.5);

- зона возможного химического заражения штрихуется желтым цветом;

- возле места аварии синим цветом делается поясняющая надпись. В числителе - тип и количество выброшенного АХОВ (т), в знаменателе - время и дата аварии.

Схема площади зоны возможного химического заражения приведена на рис.5.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Общие положения:

Методика позволяет решать следующие задачи: рассчитывать глубину и площадь зоны возможного заражения; рассчитывать время подхода облака зараженного воздуха к производственным участкам, жилым кварталам и населенным пунктам; определять продолжительность действия источника заражения; производить ориентировочную оценку количества пораженных и их структуру среди производственного персонала объекта, на котором произошла авария, и населения, оказавшегося в очаге поражения; прогнозировать и оценивать химическую обстановку при заражении воздуха наиболее распространенными аварийно химически опасными веществами, используя коэффициенты эквивалентности и расчетные данные по аммиаку.

Методика рассчитана на получение информации в оперативных целях. Прогнозирование и оценка обстановки производятся с использованием усредненных данных, приведенных в таблицах приложения, и несложных математических формул, что, упрощает проведение расчетов, допуская при этом незначительный процент ошибки результатов по сравнению с методикой РД 52.04.253-90.

Глубина и площадь зоны возможного заражения при разрушении (повреждении) емкостей, находящихся под давлением, рассчитываются с учетом наложения полей концентраций опасного химического вещества, созданных первичным и вторичным облаками.

Оценка количества пораженных производится исходя из среднесуточного места пребывания людей (в производственных, жилых и общественных зданиях, находящихся открыто на местности и в транспорте), а также с учетом использования табельных средств индивидуальной защиты и защитных сооружений.

При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения па случай производственных аварий в качестве исходных данных рекомендуется принимать: за величину выброса аммиака - его количество в одной максимальной емкости (технологической, складской, транспортной); метеоусловия - инверсия, скорость приземного ветра 1-2 м/с, температура окружающего воздуха +20 С.

При прогнозировании обстановки в условиях воздействия обычными средствами поражения используются средние метеоусловия: изотермия, скорость ветра по данным прогноза (на высоте 10 м) 5 - 7 м/с и температура воздуха +20 С.

При прогнозе масштабов заражения по факту аварии используются реальные исходные данные.

Внешняя граница зоны заражения рассчитывается по пороговой токсодозе, составляющей при ингаляционном воздействии хлора на организм человека 0,6 мг * мин/л.

При прогнозировании применяются следующие допущения:

-ёмкость, содержащая хлор или другое АХОВ, разрушается полностью;

-толщина слоя, разлившейся свободно по подстилающей поверхности ядовитой жидкости, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива;

-при проливе сжиженного хлора (другого АХОВ) в поддон или обваловку толщина слоя жидкости (h) принимается равной:

h = H - 0,2

где: H - глубина поддона (высота обваловки), м;

для емкостей, расположенных группой с одним поддоном (в одной обваловке), толщина слоя жидкости принимается равной:

где: Q -- количество разлившегося хлора (АХОВ), т;

F -- площадь разлива, м2;

d -- плотность сжиженного хлора (АХОВ), т/м2.

Предельное время пребывания людей в зоне заражения и продолжительность сохранения неизменными метеорологических условий (степень вертикальной устойчивости воздуха, направление и скорость ветра) составляют не более 4 часов. По истечении указанного времени или при изменении метеорологических условий прогноз обстановки уточняется.

Термины и определения:

Под разрушением химически опасного объекта следует понимать его состояние после стихийного бедствия, приведшего к полной разгерметизации всех емкостей, содержащих аварийно химически опасные вещества.

Первичное облако -- облако зараженного воздуха, образующееся в результате мгновенного перехода в атмосферу всего объема или части содержимого емкости с опасным химическим веществом при ее разрушении.