Оцінка обстановки при аваріях, що супроводжуються викидом хімічних речовин

Відповідно до Міжнародного Реєстром, у світі використовується в промисловості, сільському господарстві і побуті близько 6 млн. токсичних речовин, 60 тис. з яких виробляються у великих кількостях, в тому числі більше 500 речовин, які відносяться до групи сильнодіючих отруйних речовин (СДОР) - найбільш токсичних для людей.

Об`єкти господарювання, на яких використовуються СДОР, є потенційними джерелами техногенної небезпеки. Це так звані хімічно небезпечні об`єкти (ХНО). При аваріях або зруйнуванні цих об`єктів можуть виникати масові ураження людей, тварин і сільськогосподарських рослин сильнодіючими отруйними речовинами.

Усього в Україні функціонує більше 2000 об`єктів господарювання, на яких зберігається або використовується у виробничій діяльності більше 250 тис. тонн сильнодіючих отруйних речовин (СДОР), у тому числі - 10 тис. тонн хлору, 180 тис. тонн аміаку та ін. Кожне з цих підприємств використовує у своїй технології електричну енергію, яку отримує електричними мережами від підприємств-постачальників електричної енергії.

До хімічно небезпечних об’єктів (підприємств) відносяться:

1. Заводи і комбінати хімічних галузей промисловості, а також окремі установки і агрегати, які виробляють або використовують СДОР.

2. Заводи (або їх комплекси) з переробки нафтопродуктів.

3. Виробництва інших галузей промисловості, які використовують СДОР.

4. Підприємства, які мають на оснащенні холодильні установки, водонапірні станції і очисні споруди, які використовують хлор або аміак.

5. Залізничні станції і порти, де концентрується продукція хімічних виробництв, термінали і склади на кінцевих пунктах переміщення СДОР.

6. Транспортні засоби, контейнери і наливні поїзди, автоцистерни, річкові і морські танкери, що перевозять хімічні продукти.

7. Склади і бази, на яких знаходяться запаси речовин для дезінфекції, дератизації сховищ для зерна і продуктів його переробки.

8. Склади і бази з запасами отрутохімікатів для сільського господарства.

Основними причинами виробничих аварій на хімічно небезпечних об`єктах можуть бути:

- пошкодження деталей, вузлів, устаткування, ємностей, трубопроводів;

- несправності у системі контролю за параметрами технологічних процесів;

- неполадки у системі контрою і забезпечення безпеки виробництва;

- порушення герметичності зварних швів і з`єднувальних фланців;

- організаційні і людські помилки;

- пошкодження в системі запуску і зупинки технологічного процесу при зникненні електричної енергії або за інших причин, що можуть призвести до виникнення вибухонебезпечної обстановки;

- акти обману, саботажу або диверсій виробничого персоналу або сторонніх осіб;

- зовнішня дія сил природи і техногенних систем на обладнання.

Існує можливість виникнення значних аварій, якщо має місце витік (викид) великої кількості хімічно небезпечних речовин. Це може бути наслідком таких обставин:

- заповнення резервуарів для зберігання вище норми при помилках в роботі персоналу і відмови систем безпеки, що контролюють рівень;

- пошкодження вагона - цистерни з хімічно небезпечними речовинами або ємностей для їх зберігання внаслідок відмови систем безпеки, що контролюють тиск;

- розрив шлангових з`єднань у системі розвантаження;

- полімеризація хімічно небезпечних речовин у резервуарах для їх зберігання;

- витік хімічно небезпечних речовин із насосів;

- витік хімічно небезпечних речовин із труб, виконаних з непридатних матеріалів;

- руйнування обладнання внаслідок екзотермічних реакцій через відмову системи безпеки;

- помилки при виготовленні деталей обладнання, втрата енергії, відмова у роботі машин та інше.

Головним фактором ураження при аваріях на хімічно небезпечних об`єктах є хімічне зараження місцевості і приземного шару повітря.

При попередньому прогнозуванні наслідків за величину викиду речовини приймається її вміст у найбільшій за об’ємом одиничній ємності (технологічній, складській, транспортній тощо). Припускається, що при цьому ємність руйнується повністю. Для сейсмонебезпечних районів завчасний розрахунок іде на загальний запас речовини, яка знаходиться в усіх ємностях.

При вільному розливанні рідких або скраплених вибухо-пожежонебезпечних речовин на підстилаючу поверхню, товщина шару рідини приймається за 0,05 м по усій площі розливу. При розливі у піддон чи на обваловану поверхню, товщина шару рідини приймається на 0,2 м нижче висоти стінки (обваловки).

Мета розрахунку - оцінка хімічної обстановки під час аварії, яка супроводжується викидом хімічно небезпечних речовин.

Порядок розрахунку.

21.1. Визначають глибину зон можливого зараження.

Для цього:

21.1.1. Визначають еквівалентну кількість речовини (т) у первинній хмарі:

, (21.1)

де К₁ - коефіцієнт, який залежить від умов зберігання СДОР (табл. 21.1);

К₃ - коефіцієнт рівний відношенню порогової токсодози хлору до порогової дози інших СДОР (табл. 21.1);

Таблиця 21.1

Характеристики СДОР і допоміжні коефіцієнти для визначення глибин зон зараження

№	Назва СДОР	Густина СДОР	Темпер.	Порог.	Значення допоміжних коефіцієнтів
п/п		т/м3	кипіння	доза	К1	К2	К3	К7
		Газ	Рідина	С	мг/хв				Для-40	Для-20	Для 0	Для 20	Для 40
	Акролеін	-	0,839	52,7	0,2*		0,013	0,75	0,1	0,2	0,4		2,2
	Аміак (тиск)	0,0008	0,681	-33,42		0,18	0,025	0,04	0/0,9	0,3/1	0,6/1	1/1	1,4/1
	Аміак (ізотерм)	-	0,681	-33,42		0,01	0,025	0,04	0/0,9	1/1	1/1	1/1	1/1
	Ацетонітрил	-	0,786	81,6	21,6**		0,004	0,028	0,2	0,1	0,3		2,6
	Ацетонціангідрид				1,9**		0,002	0,316			0,3		1,5
	Водень миш’яковистий	0,0035	1,64	-62,47	0,2**	0,17	0,054	0,0857	0,3/1	0,5/1	0,8/1	1/1	1,2/1
	Водень фтористий	-	0,989	19,52			0,028	0,15	0,1	0,2	0,5
	Водень хлористий	0,0016	1,191	-85,1		0,28	0,037	0,3	0,64/1	0,6/1	0,8/1	1/1	1,2/1
	Водень бромистий	0,0036	1,49	-66,77	2,4*	0,13	0,055		0,2/1	0,5/1	0,8/1	1/1	1,2/1
	Водень ціаністий	-	0,687	25,7	0,2		0,026				0,4		1,3
	Диметиламін	0,002	0,68	6,9	1,2*	0,06	0,041	0,5	0/0,1	0/0,3	0/0,8	1/1	2,5/1
	Метиламін	0,0014	0,699	-6,5	1,2*	0,13	0,034	0,5	0/0,3	0/0,7	0,5/1	1/1	2,5/1
	Метил бромистий	-	1,732	3,6	1,2*	0,04	0,039	0,5	0/0,2	0/0,4	0/0,9	1/1	2,3/1
	Метил хлористий	0,0023	0,983	-23,7	10,8**	0,125	0,044	0,056	0/0,5	0/0,1	0,6/1	1/1	1/1
	Метилакрилат	-	0,953	80,2	6*		0,005	0,025	0,1	0,2	0,4
	Метилмеркаптан	-	0,867	5,95	1,7**	0,06	0,043	0,353	0/0,1	0/0,3	0/0,8	1/1	2/1
	Нітрил акрилової кислоти	-	0,806	77,3	0,75		0,007	0,8	0,04	0,1	0,4		2,4
	Окиси азоту	-	1,491		1,5		0,04	0,4			0,4
	Оксид етилену	-	0,882	10,7	2,2*	0,05	0,041	0,27	0/0,1	0/0,3	0/0,7	1/1	3,2/1
	Оксид сірки	0,0029	1,462	-10,1	1,8	0,11	0,049	0,333	0/0,2	0/0,5	0,3/1	1/1	1,7/1

продовження табл. 21.1

	Сірководень	0,0015	0,964	-60,35	16,1	0,27	0,042	0,036	0,3/1	0,5/1	0,8/1	1/1	1,2/1
	Сірковуглець	-	1,264	46,2			0,021	0,013	0,1	0,2	0,4		2,1
	Соляна кислота (к)	-	1,198	-			0,021	0,30		0,1	0,3		1,6
	Триметиламін	-	0,671	2,9	6*	0,07	0,047	0,1	0/0,1	0/0,4	0/0,9	1/1	2,2/1
	Формальдегід	-	0,815	-1,9	0,6*	0,19	0,034		0/0,4	0/1	0,5/1	1/1	1,5/1
	Фосген	0,0036	1,432	8,2	0,6	0,05	0,061		0/0,1	0/0,3	0/0,7	1/1	2,2/1
	Фтор	0,0017	1,512	188,2	0,2*	0,95	0,038		0,7/1	0,8/1	0,9/1	1/1	1,1/1
	Фосфор трихлор	-	1,57	75,3			0,01	0,2	0,1	0,2	0,4		2,3
	Фосфору хлороксид	-	1,675	107,2	0,06*		0,003		0,05	0,1	0,3		2,6
	Хлор	0,0032	1,533	-34,1	0,6	0,18	0,052		0/0,9	0,3/1	0,6/1	1/1	1,4/1
	Хлорпікрін	-	1,658	112,3	0,02		0,002		0,03	0,1	0,3		2,9
	Хлорціан	0,0021	1,22	12,6	0,76	0,04	0,048	0,80	0/0	0/0	0/0,6	1/1	3,9/1
	Етиленімін	-	1,838		4,8		0,009	0,125	0,05	0,1	0,4		2,2
	Етиленсульфід	-	1,005		0,1*		0,013		0,05	0,1	0,4		2,2
	Етилмеркаптан	-	0,839		2,2*		0,028	0,27	0,1	0,2	0,5		1,7

Примітки:

1. Густина газоутворення СДОР у графі 3 наведена для атмосферного тиску: при тиску у ємності, який не дорівнює атмосферному, густина газоутворюючих СДОР визначається шляхом множення даних графи 3 на значення тиску.

2. У графах 10-14 у чисельнику значення К₇ для первинної хмари, а в знаменнику для наступних хмар.

3. У графі 6 чисельні значення токсодоз, що позначені зірочками, визначені орієнтовно.

4. Значення коефіцієнта К₁ для ізотермічного зберігання аміаку наведено для випадку розливання (викидання) у піддон.

К₅ - коефіцієнт, який враховує ступінь вертикальної стійкості повітря:

- при інверсії К₅=1,

- при ізотермії К₅=0,23,

- при конвекції К₅=0,08;

K₇ - коефіцієнт, який враховує вплив температури (табл. 21.1);

- кількість викинутої СДОР (т).

21.1.2. За табл. 21.2 визначають глибину зони первинної хмари Г₁ (км). Якщо значення Г₁ не можна визначити безпосередньо з табл. 21.2, то використовують метод інтерполювання, згідно з яким

, (21.2)

де: Г₁ - значення глибини зони первинної хмари при еквівалентній кількості речовини Q_E1 згідно з формулою (21.1);

- найближчі табличні значення еквівалентної кількості речовини, яким, згідно з табл. 21.2, відповідають значення глибини зон первинної хмар Г₁₁ і Г₁₂.

21.1.3. Визначають еквівалентну кількість речовини (т) у вторинній хмарі.

, (21.3)

де: K₂ - коефіцієнт, який залежить від фізико-хімічних властивостей СДОР (табл. 21.1);

K₄ - коефіцієнт, який враховує швидкість вітру (табл. 21.3);

K₆ - коефіцієнт, який залежить від часу, що минув після початку аварії і тривалості випаровування речовини;

d - густина СДОР, т/м³ (табл. 21.1);

h - товщина шару СДОР, м (при вільному розливі h =0.05 м, при виливі у обваловку або піддон h = H - 0,2, де Н – висота обваловки або піддону);

K₆=N ^0.8 при N<Т і K₆=Т^0.8 при N>Т, (21.4)

де: N - час після аварії, год.;

Т - тривалість випаровування речовини (год):

, (21.5)

при Т <1, K₆ приймається як для Т = 1 год.

Таблиця 21.2

Глибини зон можливого зараження СДОР, км

Швидкість вітру	Еквівалентна кількість СДОР, (т)
м/с	0,01	0,05	0,1	0,5
	0,38	0,85	1,25	3,2	4,8	9,2			29,6		52,7	65,2	81,9
	0,26	0,59	0,84	1,9	2,8	5,4	7,2		16,4		28,7	35,4	44,1	87,8
	0,22	0,48	0,68	1,5	2,2		5,3		11,9		20,6	25,2	31,3	61,5
	0,19	0,42	0,59	1,3	1,9	3,3	4,4	6,5	9,62		16,4	20,1	24,8	48,2
	0,17	0,38	0,53	1,19	1,68	2,91	3,75	5,53	8,19	10,33	13,88	16,89	20,82	40,11	54,67	83,6
	0,15	0,34	0,48	1,09	1,53	2,66	3,43	4,88	7,2	9,06	12,14	14,79	18,13	34,67	47,09	77,7
	0,14	0,32	0,45		1,42	2,46	3,17	4,49	6,48	8,14	10,87	13,17	16,17		41,63	63,16
	0,13	0,3	0,42	0,94	1,33	2,3	2,97	4,2	5,92	7,42	9,9	11,98	14,68	27,75	37,49	56,7
	0,12	0,28	0,4	0,88	1,25	2,17	2,8	3,96	5,6	6,68	9,12	11,03	13,5	25,39	34,24	51,6
	0,12	0,26	0,38	0,84	1,19	2,06	2,66	3,76	5,31	6,5	8,5	10,23	12,54	23,49	31,61	47,53
	0,11	0,25	0,36	0,8	1,13	1,96	2,543	3,38	5,06	6,2	8,01	9,61	11,74	21,91	29,44	44,15
	0,11	0,24	0,34	0,76	1,08	1,88	2,42	3,43	4,85	5,94	7,67	9,07	11,06	20,58	27,61	41,3
	0,1	0,23	0,33	0,74	1,04	1,8	2,37	3,29	4,66	5,7	7,37	8,72	10,48	19,45	26,04	38,9
	0,1	0,22	0,32	0,71		1,74	2,24	3,17	4,49	5,5	7,1	7,4	10,04	18,46	24,69	36,81
	0,1	0,22	0,31	0,69	0,97	1,68	2,17	3,07	4,34	5,31	6,86	8,11	9,7	17,6	23,5	34,98

Таблиця 21.3