SIMULATION OF EMERGENCY SITUATIONS DURING A STYRENE SPILLAGE IN A TANK BATTERY

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.122.57
Issue: № 8 (122), 2022
Suggested:
19.07.2022
Accepted:
02.08.2022
Published:
17.08.2022
110
8
XML PDF

Abstract

This article proposes a method for assessing the development of various emergency scenarios related to styrene spillage in a tank battery. On the basis of open data and statistics on emergencies occurring at the tank batteries storing styrene, 3 main scenarios of accidents with styrene spillage have been identified. The possible consequences and development of accidents have been simulated. With the help of normative documents in the area of fire safety, the impact on people and the environment has been established. In addition to all of the above, the possible consequences of styrene spillage accidents and preventive measures to reduce the risk of an emergency of this nature, which has a detrimental effect on the environment, have been identified.

1. Введение

На сегодняшний день химическая промышленность, а в частности, производство пластмасс является одной из наиболее перспективных, развивающихся отраслей промышленности Российской Федерации. Благодаря ценным свойствам полимеры применяются в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве, медицине и быту. Основным сырьем для производства пластмасс является стирол.

При этом учитывая физико-химические, токсические и пожаровзрывоопасные свойства стирола, аварии связанные с выходом вещества в окружающую среду представляют собой не только экологически опасные ситуации, но и пожаровзрывоопасные ситуации при наличии источников зажигания и определенных концентраций паров стирола с воздухом.

Взрывоопасными могут быть смеси паров легковоспламеняющихся жидкостей, взвеси пыли или волокон в воздухе при определенных концентрациях. При возникновении проливов углеводородов существует вероятность их воспламенения с переходом в пожар пролива. Последствия пожаров обусловлены действием их поражающих факторов. Основными из них являются: непосредственное действие огня на горящий предмет; дистанционное воздействие на предметы и объекты высоких температур за счет излучения.

Проанализировав статистические данные по авариям, связанных со стиролом, выявлено, что чрезвычайные ситуации (ЧС) с проливом стирола является наиболее распространенной.

Как правило, последствия пожаров обусловлены действием их поражающих факторов. Основными из них являются: непосредственное действие огня на горящий предмет; дистанционное воздействие на предметы и объекты высоких температур за счет теплового излучения. Поражающие факторы наносят огромный ущерб в социальной, экономической и экологической сферах.  

Целью работы является разработка алгоритма выбора превентивных мероприятий, обеспечивающего снижение разного рода ущерба, на основе моделирования развития опасных ситуация при проливе стирола.

Алгоритм моделирования развития опасных ситуаций при проливе стирола

Рисунок 1 - Алгоритм моделирования развития опасных ситуаций при проливе стирола

2. Основная часть

Анализ статистических данных по ЧС об авариях, связанных с разгерметизацией резервуара, хранящего стирол на резервуарных парках, позволил определить 3 основных, вероятных сценария:

1) Наиболее вероятный сценарий – в результате несвоевременного и некачественного ремонта произошла разгерметизация резервуара, в котором хранился стирол, c последующим его разливом в окружающую среду. Выброс произошел бы без образования первичного облака, в связи с тем, что стирол не обращается без давления. Впоследствии образовался пролив и при наличии источника зажигания – пожар пролива стирола.

2) Наиболее опасный сценарий – в результате несвоевременного добавления ингибитора (гидрохинона) в резервуаре хранения стирола происходит полимеризация последнего внутри с повышением температуры внутри емкости. В связи с этим возрастает давление и происходит разрыв резервуара с появлением огненного шара (BLEVE) и выбросом стирола в окружающую среду. В результате действия воздушно-ударной волны при разрыве резервуара происходит разрушение соседнего резервуара и оборудования, с образованием свища и проливом стирола.  

3) Сценарий с максимальным негативным воздействием на окружающую среду – в результате полного разрыва резервуара происходит выброс 19т. Стирола в окружающую среду. Первичное облако образуется в связи с тем, что  в момент выброса температура стирола была достаточно высока для воспламенения. 

 На основе исходных данных выполнено моделирование рассматриваемых сценариев и проведены расчеты.

1. С учетом исходных данных, находящихся в открытом доступе, определили размеры зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени (НКПР) по методике, изложенной в (ГОСТ 12.1.044-89).

Критериями размеров зон, ограниченных НКПР газов и паров, при аварийном поступлении паров легковоспламеняющихся жидкостей в открытое пространство при неподвижной воздушной среде являются расстояния ХНКПР, YНКПР, ZНКПР, м, для паров легко воспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) рассчитываемые по следующим формулам:

img, м,

img, м

Графические зоны, ограниченные НКПР, интегрированы на рисунке 1.
Графическое представление зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени

Рисунок 2 - Графическое представление зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени

Графическая интеграция позволяет наглядно увидеть зону НКПР пламени, и сделать вывод о том, что при пожаре пролива стирола может попасть соседний резервуар.

2. Для моделирования сценария с истечением стирола из резервуара, с последующим проливом пожара, используются исходные данные. При появлении широкого спектра электромагнитных излучений, происходит нагревание рядом стоящих резервуаров, что может вызвать их возгорание.

Для оценки, возникновения эффекта bleve, используем методику [4], основными опасными факторами огненного шара является - разлет (разброс) частей, если вещество воспламеняемо, аэрозоль из смеси вещества и воздуха может незамедлительно воспламениться, а также фронт пламени быстро распространяется от точки воспламенения, образуя огненный шар.

Согласно методике оценка интенсивности теплового излучения q, рассчитываем по следующей формуле:

                    q = Ef Fq·t,  кВт/м2,

по методике [НПБ 105-03]. В связи с этим, на расстоянии 30 метров от очага пожара персонал может находиться в одежде без негативных последствий в течение длительного времени.
Зоны интенсивности излучения пожара пролива стирола в зависимости от удаления от очага

Рисунок 3 - Зоны интенсивности излучения пожара пролива стирола в зависимости от удаления от очага

Исходя из полученных результатов моделирования следует, что стоящие на расстоянии 20 м от пожара пролива резервуары негативных воздействий не получат в случае пожара пролива.

3. Основной опасностью выброса стирола в окружающую среду при разгерметизации оборудования является то, что он носит залповый характер. Залповый выброс стирола – единовременный концентрированный выброс значительного количества углеводорода в окружающую среду. При залповом выбросе стирола происходит загрязнение атмосферы приземного слоя, почвенного покрова подстилающей поверхности резервуарного парка.

Процессы, сопровождающиеся изменениями в экологическом равновесии водного объекта, при попадании в него стирола показаны на рисунке 3.

Процессы, сопровождающиеся изменениями в экологическом равновесии водного объекта, при попадании стирола

Рисунок 4 - Процессы, сопровождающиеся изменениями в экологическом равновесии водного объекта, при попадании стирола

На рисунке 3 наглядно показаны действия углеводородов, которые нарушают экологическое равновесие водных объектов. Известно, что 1 т стирола способна образовывать сплошную пленку площадью 2,6 км2 (одна капля - соответственно около 0,25 м2). В зависимости от количества разлитого стирола толщина пленки существенно неодинакова.

3. Заключение

Исходя из всего вышесказанного следует, что стирол требует особого внимания к хранению с целью уменьшения риска возникновения пролива или пожара пролива стирола. Рассмотрение нескольких возможных сценариев при проливе стирола позволяют заранее определить последствия ЧС, а также предпринимать своевременные меры для ликвидации аварии. Данное моделирование развития опасных ситуаций может быть использовано на резервуарных парках нефтеперерабатывающих или аналогичных предприятиях.

Article metrics

Views:110
Downloads:8
Views
Total:
Views:110