Prevence havárií

Identifikace a vyhodnocení rizik chemických procesu

24.01.2007 | ZDROJ: CHEMagazín | AUTOR: Cárský Milan

S indentifikací mozných rizik v chemickém provozu by se melo zacít uz ve velmi raném stadiu daného projektu. Prvním úkolem je analýza vsech látek, které se v procesu budou vyskytovat z hlediska jejich mozných nebezpecí pozáru ci výbuchu, jejich toxických vlastností a reakcních schopností, a také dopadu na zivotní prostredí. Poté se aplikují metody pro kvalitatativní vyhodnocení rizik daného provozu, jako napr. HAZOP, FMEA, Strom poruch, Strom událostí apod.

KLÍCOVÁ SLOVA: rizika, látky chemické, prumysl chemický, havárie

Úvod 

Pokud hovoríme o bezpecnostních rizikách v prumyslových odvetvích  jako jsou chemické, biochemické, metalurgické a jiné provozy,  míníme tím prirozené vlastnosti daného výrobního procesu, které  mohou za nepríznivého stavu okolností zpusobit skodu na zarízení,  zranení nebo i smrt lidem, ci mít nepríznivý vliv na zivotní prostredí.  Nehody v prumyslu nejsou nic nového, ale jejich velikost vzrostla  soucasne se vzrustem výrobních kapacit prumyslových podniku.  Soucasné prumyslové nehody mohou mít potenciální dopad na celou  oblast, zemi nebo i celý kontinent, jako v prípade Cernobylu. Pokud  má být bezpecnostní analýza procesu úspesná, musí být provádena  od samotného zahájení prací na projektu a behem celého výrobního  období, vcetne vsech modifikací a ukoncení provozu. 

Jak zacít? 

Na samém zácátku projektu, kdy schema celého výrobního procesu  jeste není k dispozici, zacneme se seznamem vsech látek, které se  budou v budoucím procesu vyskytovat. Do Tabulky 1: Materiály  a jejich vlastnosti uvedeme vsechny materiály, které se vyskytují bud  jako suroviny, pomocné materiály nebo produkty v daném výrobním  procesu, spolu se vsemi jejich dosud známými riziky. 

Informace získané z Tabulky 1 spolu s dalsími údaji o toxických,  fyzikálních a chemických vlastnostech pouzitých materiálu potom  umozní vyplnení následující Tabulky 2: Materiály a jejich rizika, ve  které vyznacíme predpokládaná rizika. 

Dalsím krokem je zjistování kompatibility uvedených materiálu,  které provedeme v Tabulce 3: Kompatibility pouzitých materiálu a provozních  podmínek, kde nekompatibilní kombinace jsou oznaceny  krízkem a oznacení “?” znamená, ze daná kombinace látek nebo  podmínek není známá a bude vyzadovat dalsí výzkum. 

Volba analýzy vlastního procesu 

Po skoncení analýzy materiálu muzeme pristoupit k vlastní analýze  výrobního procesu. K dispozici máme radu metod: 

• Bezpecnostní studie 
• Analýza podle kontrolního seznamu 
• Relativní prirazení 
• Analýza “Co kdyz?“ 
• Kombinace analýz “Co kdyz?“ a kontrolního seznamu 
• HAZOP 
• FMEA
• Strom poruch 
• Strom událostí 
• Analýza prícin a následku 
• Analýza lidské spolehlivosti 

Nase volba bude záviset na stadiu projektu ci výrobního procesu,  duvodu studie a zkusenosti komise provádející analýzu. Zde se  omezíme pouze na nejbezneji pouzívané metody HAZOP, Strom  poruch a Strom událostí.   

Metoda HAZOP (HAZARD AND OPERABILITY  ANALYSIS) 

Metoda HAZOP pouzívá hesla jako “zádný“, “vyssí“, nizsí“,  “cástecný“, “opacný“, “jinak nez“, “navíc“ na vytvorení reálných  odchylek prutoku, teploty, tlaku, koncentrace, atd., od projektovaných  podmínek. Takto vytvorené odchylky jsou pak analyzovány  z hlediska jejich prícin a následku. Dále jsou zkoumány existující  opatrení, které mohou proces navrátit do pozadovaného stavu  a pokud tato opatrení nejsou dostatecná, je nutno navrhnout  príslusná resení. Pri pouzití této metody se celý proces rozdelí na  jednotlivé sekce a kazdá sekce se analyzuje individuálne. Zjednodusený  príklad pouzití HAZOP metody na jedné procesní sekci  (CSTR reaktoru) je uveden níze: 

Tlak v prutocném míchaném reaktoru (viz obr. 1) je regulován tlakovým  regulátorem (PC) pres regulacní ventil (CV) na vysokotlakém  prívodu plynu. Prutok napájecí kapaliny je regulován rucním ventilem.  Z duvodu exotermické reakce je reaktor opatren chladícím hadem.  Teplomer (TI) merí teplotu v reaktoru. Zvýsení teploty v reaktoru  zpusobí zvýsení tlaku, který muze vést k explozi. 

 

 

Strom poruch (FAULT TREE) 

Tuto populární metodu nejlépe vysvetlíme na následujícím príkladu: 

V reaktoru probíhá exotermická reakce. Prípadná exploze reaktoru  muze zpusobit vázná zranení nebo i smrt zamestnancum. Protoze  pouzité chemické látky jsou vysoce toxické, jejich prípadný únik z reaktoru  bude mít ty samé následky. Reaktor je opatren pojistným ventilem,  který v prípade potreby zabrání výbuchu reaktoru, ale zpusobí výron  otravných látek do ovzdusí. 

Vypracovaný diagram k této metode je uveden na obr. 3. 

 

Strom poruch je grafická metoda ukazující vsechny mozné  kombinace tzv. “základních událostí” (císla od 1 do 7) vedoucí  k tzv. “vrcholné události” (zde “smrt nebo vázné zranení”). Takto  zkonstruovaný strom poruch slouzí bud k výpoctu odhadu frekvence  výskytu vrcholné události, nebo k vyhodnocení minimální    kombinace základních událostí, které mohou zaprícinit vrcholnou  událost. Pri obou postupech jsou bloky “nebo” nahrazeny souctem  a bloky “a“ násobkem událostí bezprostredne pod nimi. 

Strom událostí (EVENT TREE) 

Na rozdíl of stromu poruch, analýza stromu událostí zacíná  s “iniciacní událostí” a rozvetvuje se na vsechny mozné následky  této iniciacní události. Tato událost casto odpovídá vrcholné události  ve stromu poruch, a tak casto strom událostí zacíná tam, kde strom  poruch koncí. Uvazujme nyní následující príklad: 

Prícinou havarie vojenského letadla bylo selhání vysokotlaké turbíny,  kdy odlomené lopatky postupne znicily elektronický kontrolní systém  letadla. Pri takové situaci posádka nejprve uslysí nezvyklý zvuk. Pokud  posádka zareaguje rychle, muze okamzite pristát a tím zachránit své  zivoty i letadlo. Pokud posádka váhá s pristáním, elektronický systém  rízení letadla prestane fungovat. Posádka má moznost prepnout rízení  letadla na manuální zpusob. Tím by posádka mela získat dostatecný  cas na bezpecné pristání. Pokud ale posádka nevyuzije ani tuto moznost,  potom se unikající palivo z poskozené turbíny vznítí a poskodí  i manuální systém rízení. V tom momentu pilot ztratí jakoukoliv moznost  dále rídit letadlo a to se neodvratne zrítí. Posádka má poslední  moznost jak se zachránit, a to katapultací.   

Strom událostí je pro popsaný prípad znázornen na obr. 4. 

Uvedená analýza prinesla tyto následky havarie turbíny: 

1. Posádka zachránena, letadlo pristálo-elektronický systém rízení. 
2. Posádka zachránena, letadlo pristálo-manuální zpusob rízení. 
3. Posádka zachránena katapultací, letadlo se zrítilo. 
4. Posádka mrtvá, letadlo zrícené. 

Pokud jsou známé pravdepodobnosti jednotlivých událostí,  je mozné vyuzít stromu událostí k výpoctu pravdepodobností  následku 1–4. 

Záver 

Rizika plynoucí z chemické výroby nemohou být zcela eliminovány,  ale jejich frekvence a následky mohou být redukovány. Toto se muze  dosáhnout následovne: 

• Inherentne bezpecným projektem, t.j. pouzitím materiálu a procesních  podmínek, které nenesou zádná rizika (voda místo  horlavých rozpoustedel, alternativní chemické resení, reakce za  atmosférického tlaku, atd.).
• Eliminace nebo minimalizace rizik uzitím odolnejsího zarízení,  minimalizací objemu chemikálií pri transportu a skladování). 
• Pouzitím regulacních, kontrolních a nouzových systému. 
• Vytvorením operacních procedur a administrativních kontrol.   

ZDROJ:
Cárský, Milan. Identifikace a vyhodnocení rizik chemických procesu. In ChEMagazín [online]. Pardubice :  Chemagazín, 2007 [cit. 24/01/2007]. Dostupný z WWW: <http://www.chemagazin.cz/Texty/CHXVI_6_cl4.pdf>. Dostupné jako PDF. 

TISKNOUT | POSLAT MAILEM