Типовые производственные технологические процессы

 

Производственные технологические процессы являются одним из основных определяющих факторов потенциально опасных объектов, поэтому изучение производств, их опасностей сегодня достаточно актуально.

Каждая отрасль экономики имеет свой набор технологических приемов производства. Конечно, это не означает, что на каждом объекте отрасли используются одни и те же технологии, однако в настоящее время по принадлежности к той или иной отрасли можно предположить свойства применяемых технологических процессов с точки зрения опасности их для окружающей среды, персонала объекта и проживающего вблизи населения.

Производства и составляющие его технологии постоянно развиваются с точки зрения теоретических и проектных решений и устаревают с материальной точки уже существующие технологические системы (некоторые производства устаревают уже на этапе строительства или ввода в эксплуатацию производственных мощностей). В связи с этим человечество не успевает накапливать достаточный опыт обеспечения безопасности производства и населения. Образно говоря, обеспечение безопасности всегда оказывается вторичным фактором.

Первичен производственный процесс. Кроме того, безопасность требует постоянной работы по ее обеспечению. Наглядный пример -экономический и финансовый кризис 1990-1996 гг. в России. Несмотря на спад производства, количество чрезвычайных ситуаций в техносфере резко увеличилось. Почему? В условиях массовых неплатежей в первую очередь прекратилось финансирование мероприятий по обеспечению безопасности на производстве, чтобы закрыть угольную шахту надо приблизительно столько же средств, сколько уходит на открытие новой.

В этом смысле состояние безопасности в промышленности можно сравнить с авиалайнером - нет топлива (т.е. финансирования), есть снижение высоты (уровня безопасности) до экстремальных значений.

Вопрос отнесения технологических процессов к потенциально опасным весьма спорен и сложен. Для окончательного определения специалисту придется рассмотреть целый ряд определяющих параметров.

Следует отметить, что в территориальных органах управления РСЧС нет достаточно подготовленных специалистов, способных критически оценить получаемую информацию с объектов, связанную с безопасностью производства. В то же время существует ряд упущений в нормативно-правовой базе, результатом которых является недостаточный учет всех опасностей, существующих в пределах ATE. Стоит оговориться, что специалисты Единой Российской системы предупреждения и действий в ЧС могут оказаться заложниками уже существующей нормативной базы в области предупреждения ЧС, т.к. она достаточно несовершенна и не согласована на уровне министерств и ведомств.

В соответствии с последними документами по разработке Декларации безопасности потенциально опасных объектов в число последних не вошел целый ряд производств, использующих опасные технологии. В приказы №22/59 МЧС и Госгортехнадзора "О порядке разработки Декларации безопасности промышленного объекта" к потенциально опасным относятся лишь те, которые используют опасные вещества (материалы) в определенном этим же приказом количестве и номенклатуре.

Такой подход хотя и утвержден, но неверен и не отражает путей решения проблемы обеспечения безопасности населения на конкретной территории, т.к. потребует в перспективе разработки дополнительных отчетных документов по вопросам безопасности производств.

(Действительно, обратите внимание! Какой из рассматриваемых объектов представляет опасность - объект, имеющий запасы 100 тонн хлора и расположенный в пустынной местности, или объект с запасом хлора 5 тонн, но размещенный в районе с высокой плотностью расселения?).

Выход один - в каждом конкретном случае должен быть серьезный индивидуальный подход, учитывающий достаточный спектр составляющих безопасности в техносфере, в частности -типовые технологические процессы.

Одной из первопричин существующей опасности на производствах являются применяемые технологические процессы.

Все процессы, протекающие в сложных технологических системах, в соответствии с общими правилами взрывоопасности (1988 г.) можно разделить на:

Ø гидродинамические;

Ø тепломассообменные;

Ø реакционные, в т.ч. физико-химические и биохимические;

Ø с токсическими веществами (СДЯВ, ОХВ, вредными
веществами);

Ø со взрывоопасными веществами и смесями;

Ø процессы с большой скоростью реакций;

Ø механические;

Ø • комбинированные (смешанные).

 

Рассмотрим более подробно различные типы потенциально опасных процессов и проведем их классификацию на примере процессов химических технологий как одних из наиболее опасных.

В процессах первой подгруппы токсические (ОХВ) могут участвовать в качестве исходных, конечных, промежуточных и побочных продуктов. Кроме того, токсичные вещества могут образовываться из нейтральных в результате реализации опасностей аварийной ситуации. Это значит, что токсичными веществами могут являться исходные и конечные продукты производства, они могут получаться по ходу основной реакции, которая идет в несколько стадий, и, наконец, могут получаться в результате прохождения побочных реакций, в том числе в аварийном режиме. Последнее означает, что побочные реакции или всегда сопутствуют основной, или же возникают только при отклонениях от нормального режима работы, т.е. при возникновении аварийной ситуации. Например, в процессах нитрования (в химической промышленности) основным нитрующим агентом является азотная кослота, пары которой обладают токсическим действием. В то же время нитрующие агенты являются сильными окислителями. Эта двойственная природа нитрующих агентов делает возможным возникновение множества побочных реакций при нарушениях нормального режима. Одним из побочных продуктов являются окислы азота, обладающие сильными токсическими свойствами.

Процессы второй подгруппы включают взрывоопасные вещества в качестве исходных, промежуточных, конечных и побочных продуктов, а также физические и химические взаимодействия, в которых могут образовываться взрывоопасные смеси со всеми указанными веществами.

Процессы третьей подгруппы можно разделить на:

Ø процессы с интенсивным газо- и паровыделением;

Ø сильно экзотермические реакции;

Ø автокаталитические, если последние характеризуются значительным тепловым эффектом или же интенсивным газовыделением.

При интенсивном газовыделении может наступить момент, когда количество образующихся газообразных продуктов значительно превышает количество отводимых. Результатом такой ситуации является быстрый рост давления, что может привести к аварийному состоянию, если аппаратура не рассчитана на повышенное давление. Если процесс сопровождается большим выделением тепла, то необходимо предусматривать возможность его эффективного отвода (рубашка, змеевик), иначе возможен взрыв.

Обычно с ростом температуры увеличивается скорость не только основных, но и побочных реакций, которые при нормальном протекании процесса подавлены основной. Бурное развитие побочных реакций в лучшем случае ведет только к снижению выхода продукта. Часто в результате побочных реакций образуются продукты, обладающие токсическим действием, взрывоопасные по своей природе или образующие взрывоопасные смеси, возрастает выход газообразных веществ. (Все реакции нитрования являются экзотермическими, сопровождаются газовыделением (окислы азота)).

Процессы четвертой подгруппы обладают свойствами всех или части рассмотренных групп. Большая часть потенциально опасных процессов химической технологии - это смешанные процессы.

Причины, приводящие к отклонению от нормального режима работы и вызывающие аварийную ситуацию, в каждом конкретном случае выявляются путем анализа процесса и проведения соответствующих исследований. Они очень разнообразны, но основные причины аварийной ситуации можно свести к следующим:

Ø изменение соотношения подаваемых компонентов (непрерывный процесс), или скорости слива одного из компонентов (полунепрерывный процесс).

И в том и в другом случае скорость химического превращения растет, что приводит к увеличению выделяемого тепла, подъему температуры, ускорению побочных реакций, интенсивному газовыделению и пр. Оба отклонения возникают при отказах средств автоматизации, оборудования, регламентирующего подачу, или в результате ошибок обслуживающего персонала (при ручном управлении);

Ø снижение (отсутствие) расхода хладагента, подаваемого для охлаждения. Оно приводит к снижению теплоотбора, увеличению температуры. Причины этого явления могут быть те же;

Ø отсутствие перемешивания. В этом случае возможно накопление непрореагировавших компонентов, что при последующем включении мешалки ведет к интенсивному росту скорости реакции и, как следствие, к нарушению температурного режима. Такая ситуация возникает в результате выхода из строя оборудования;

Ø попадание посторонних продуктов в аппарат, Приводит к ускорению нештатных побочных реакций. Такая ситуация, как правило, возникает в результате ошибок персонала;

Ø нарушение состава исходных компонентов;

Ø нарушение режима удаления газов и паров.

В частности, все перечисленные ситуации характерны для процессов нитрования.

Исследуя основные производственные опасности, определим необходимые (но недостаточные) признаки отнесения технологических процессов к опасным (потенциально опасным):

Ø использование в технологическом процессе опасных химических веществ, а также вредных веществ в большом количестве;

Ø наличие на производстве легковоспламеняющихся горючих жидкостей в качестве сырья, промежуточного продукта или готовой продукции;

Ø использование в технологическом процессе в качестве сырья, промежуточного продукта, либо готовой продукции, радиоактивных веществ (материалов);

Ø производство (применение) взрывчатых веществ и материалов;

Ø применение взрывоопасных технологий: перегонка ЛВГЖ по продуктопроводам под высоким давлением; применение высокотемпературных режимов; работа установок в глубоком вакууме;

Ø использование котлов под давлением;

Ø использование технологии и оборудования, не исключающих образование пылевоздушных и газовоздушных смесей;

Ø использование технических систем, создающих опасные поражающие факторы (электромагнитные поля, СВЧ-излучение, инфракрасное излучение, лазерное и т.д.);

Ø гидротехнические сооружения;

Ø технологические процессы с использованием открытого огня;

Ø перемещение грузов (в т.ч. опасных грузов);

Ø использование энергоемких систем;

Ø непрерывные технологические процессы.

 

Рассматривая качественные показатели технологий и идентифицируя производства, вопрос отнесения их к опасным подходит к следующему рубежу - определению влияния на безопасность элементов производства, персонала, рабочих и служащих, населения, количественных характеристик рассматриваемых технологий. Например, количество ОХВ, используемых в технологическом процессе.

Достаточным признаком отнесения технологии к потенциально опасной является возможность проявления в процессе промышленной деятельности объекта (на стадиях ввода в эксплуатацию, эксплуатации, реконструкции и вывода из эксплуатации) опасных факторов технологических процессов, которые могут привести к поражению персонала одного цеха (рабочей площадки), серьезному материальному ущербу, поражению населения, аварийной остановке всего производства.

Сочетание необходимых и достаточных признаков технологических процессов на объекте дает возможность поставить вопрос об отнесении объекта к потенциально опасному. Сегодня опасность объекта определяется количеством населения (рабочих и служащих), проживающих в опасной зоне, но при рассмотрении опасности технологических систем мы сознательно опускаем этот основной показатель, т.к. он определяется методом прогнозирования и может существенно отличаться от реальной ситуации.

Размеры опасных зон в данном случае не рассматриваются.

 

Госгортехнадзором России утвержден "Перечень видов деятельности, связанных с повышенной опасностью, промышленных производств (объектов) и работ", требующих обеспечения безопасности и на проведение которых выдается специальное разрешение (лицензия) органами Федерального горного и промышленного надзора России:

Ø проектирование, строительство и эксплуатация промышленных взрывопожароопасных и горных производств, магистральных газо-, нефте- и продуктопроводов. подъемных сооружений, а также котлов, сосудов и трубопроводов, работающих под давлением;

Ø изготовление, монтаж и ремонт химического, бурового, нефтегазопромыслового. геологоразведочного. горно-шахтного оборудования, взрывозащищенного электротехнического оборудования, аппаратуры и систем контроля, противоаварийной защиты и сигнализации, подъемных сооружений, а также котлов, сосудов и трубопроводов, работающих под давлением;

Ø разработка, испытание, хранение и применение промышленных взрывчатых материалов, изделий из них, оборудования и приборов, используемых при взрывных работах, а также изготовление простейших ВВ;

Ø проведение экспертизы безопасности промышленных производств (объектов), оборудования и работ;

Ø производство маркшейдерских работ при пользовании недрами;

Ø транспортировка опасных грузов железнодорожным транспортом, изготовление, эксплуатация и ремонт технических систем и устройств, обеспечивающих безопасность движения на железных дорогах;

Ø подготовка кадров для потенциально опасных промышленных производств и объектов;

 

Рассмотрим в качестве примера подробнее основные технологические процессы, требующие решения вопросов безопасности в химической промышленности.

 

Безопасность производственного процесса определена ГОСТом 12.0.002-80 как "... свойство производственного процесса сохранять соответствие требованиям безопасности труда в условиях, установленных нормативно-технической документацией..." (НТД).

Безопасность производственного оборудования - свойство"...сохранять соответствие требованиям безопасности труда при выполнении заданных функций в условиях, установленных... НТД" (ГОСТ 12.0.002-80).