دوره 6، شماره 1 - ( 2-1401 )
جلد 6 شماره 1 صفحات 28-13 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
JAFARI M, DAVAZDAH EMAMI S, VELAYATZADEH M. Consequences of Fire and Explosion in Distillation Unit of Persian Gulf Star Gas Condensate Refinery Using PHAST Software. ohhp 2022; 6 (1) :13-28
URL: http://ohhp.ssu.ac.ir/article-1-382-fa.html
URL: http://ohhp.ssu.ac.ir/article-1-382-fa.html
جعفری مهدی، دوازده امامی سینا، ولایت زاده محمد. پیامدهای حریق و انفجار در واحد تقطیر پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس با استفاده از نرم افزار PHAST. بهداشت کار و ارتقاء سلامت. 1401; 6 (1) :13-28
گروه ایمنی صنعتی، موسسه آموزش عالی تابناک، لامرد، فارس، ایران.
متن کامل [PDF 618 kb]
(1111 دریافت)
| چکیده (HTML) (1553 مشاهده)
چکیده
منابع
Consequences of Fire and Explosion in Distillation Unit of Persian Gulf Star Gas Condensate Refinery Using PHAST Software
متن کامل: (975 مشاهده)
پیامدهای حریق و انفجار در واحد تقطیر پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس با استفاده از نرم افزار PHAST
مهدی جعفری1، سینا دوازده‌امامی2*، محمد ولایت‌زاده3
مهدی جعفری1، سینا دوازده‌امامی2*، محمد ولایت‌زاده3
| مقدمه: هدف اصلی این تحقیق مدلسازی بر اساس نرمافزار مدلسازی تحلیل حوادث فرایندی و دستیابی به فواصل ایمن جهت استقرار گروه‌های آتشنشانی در زمان وقوع حوادث در پیامدهای بروز نشتی، وقوع حریق و رخ دادن انفجار در برخی از تجهیزات فرآیندی پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس بود. روش بررسی: این تحقیق توصیفی ـ مقطعی در سال 1398 انجام شد. در این تحقیق دو نوع آتش محتمل در فرآیند واحد تقطیر (آتش ناگهانی و آتش فورانی) بررسی گردید. همچنین انفجار یکی از برجها به منظور تعیین محدوده اثر این حوادث شبیه سازی شدند. یافته ها: در آتش فورانی لاین خروجی کوره 101 حداقل فاصله از محل حادثه باید 120 متر در نظر گرفته شود که با توجه به استانداردهای مربوط به شار حرارتی تا فاصله 66 متری احتمال مرگ افراد 100% خواهد بود. در ضمن با توجه به موج فشاری ایجاد شده درمحدوده گسترده مستعد آتش ناگهانی در پارگی لاین خروجی کوره 101، انفجار ایستگاه آتشنشانی را نیز تحت تاثیر قرار می دهد. نتیجه گیری: با توجه به داده های به دست آمده از شبیه سازی میتوان نتیجه گرفت که در صورت بروز نشتی ها در فضای باز (مواد قابل اشتعال) بزرگ‌ترین خطری که افراد و تجهیزات و به تبعیت از آن گروه آتشنشانی را تهدید میکند وقوع پدیده flash fire است که معمولاً محدوده گستردهای را در برمی‌گیرد. واژه‌های کلیدی: تقطیر، پالایشگاه، انفجار، حریق، نرم افزار PHAST |
مقاله پژوهشی ارجاع: جعفری مهدی، دوازده‌امامی سینا، ولایت‌زاده محمد. پیامدهای حریق و انفجار در واحد تقطیر پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج‌فارس با استفاده از نرمافزار PHAST. بهداشت کار و ارتقاء سلامت 1401; 6(1): 28-13. |
چکیده
با توسعه صنعت حوادث ناگوار ناشی از فعالیتهای صنعتی نیز گسترش یافته به گونه های که گاهی صنعت و یا کارکنان آن را به مخاطره می اندازد. به منظور کاهش تبعات احتمالی این حوادث باید قبل از راه اندازی صنایع نسبت به آنالیز پیامد حوادث احتمالی آنها اقدام نمود و با استفاده از مطالعات میدانی و همچنین نرم افزارهای شبیه سازی حوادث احتمالی را مورد ارزیابی قرار داد (1). صنایع نفت و گاز از قابلیت بالایی برای ایجاد بحران برخوردار هستند. داشتن آمادگی قبلی میتواند در به حداقل رساندن جنبه های بحران نقش بسزایی داشته باشد. اتخاذ تصمیمات عجولانه بر اساس اطلاعات ناقص و همچنین نداشتن یک طرح عملیاتی مدون و مناسب برای واکنش در شرایط اضطراری خسارات وارده را تا چند برابر افزایش خواهد داد (2). اغلب حوادثی که در صنعت ایجاد می شوند معمولاً به دلیل نشت یک ماده قابل اشتعال یا سمی در محیط می باشد که این نشت میتواند به علت پارگی خطوط یا اشکال در اتصالات رخ دهد. عوامل مختلفی از قبیل مقدار و فاز ماده نشت شده، شکل انتشار و مسیر ترمودینامیکی آن جهت شبیه سازی تخلیه مؤثر میباشد (1،3).
علاوه بر شبیه سازی تخلیه مواد چگونگی و نحوه پخش ماده در محیط نیز از اهمیت ویژه های برخوردار است. هدف اصلی از شبیه سازی در نشت مواد تخمین میزان ماده منتشر شده در محیط در یک فاصله معین و زمان خاص است (3). برای آنالیز پیامد روش های مختلفی وجود دارد که ساختار نسبتاً مشابهی دارند. یک روش مناسب برای آنالیز پیامدهای ناشی از حوادث از سه مرحله انتخاب سناریو، شبیه سازی سناریو و ارزیابی خسارت تشکیل شده است (4). از مدلهای ریاضی موجود میتوان در تخمین میزان ماده استفاده کرد که این معادلات میتوانند تشعشع گرمایی ناشی از آتش، حداکثر فشار ناشی از بخار، میزان موج انفجار و پرتاب اشیا را پیش بینی کنند (5،6).
PHAST (Process Hazard Analysis Software Tools) برنامهای برای تجزیه‌وتحلیل پیامد حوادث احتمالی در صنایع فرآیندی است که با استفاده از آن مهندسین ایمنی میزان خطر و ریسک ناشی از فعالیتهای صنعتی را مورد ارزیابی قرار میدهند. پیشبینی و شبیه سازی حوادث قبل از وقوع آنها از مهم‌ترین عواملی است که میتواند به کاهش اثرات آنها کمک شایانی نماید و در این زمینه نرمافزار PHAST یکی از قویترین نرم افزارها میباشد (7). PHAST جامعترین فرایند تجزیه‌وتحلیل خطر و ارزیابی نتیجه است. نرم افزاری است که مراحل مختلف یک حادثه بالقوه مانند نشت سوخت و مواد سمی، آتش سوزی، انفجار را از شروع تا پایان شبیه سازی میکند (8).
در تحقیقی در خصوص مدلسازی حوادث فرآیندی در پالایشگاه شیراز با استفاده از نرم افزار PHAST گزارش شد که آتش و انفجار مخزن گاز مایع از سایر موارد خطرناکتر بوده و نیاز به مراقبتهای بیشتری دارد (1). در ارزیابی ریسک و شبیه سازی پیامد ناشی از موج انفجار پدیده BELEVE (Boiling liquid Expanding Vapor Explosion) مخزن کروی LPG (Liquefied Petroleum Gas) در یک پالایشگاه پنج علت و دو پیامد جهت ایجاد BELEVE شناسایی شدند. طبق تجزیه‌وتحلیل به عمل آمده مشخص شد که موج انفجار ناشی از مخزن کروی LPG میتواند مخازن کناری را دچار انفجار کرده که این امر سبب زنجیرهای شدن انفجارات خواهد شد (9). در تحقیقی در یک شرکت تولیدکننده مواد پلیمری گزارش شد که با استفاده از نرم افزار PHAST میتوان نقاط ایمن مناسبی بر اساس سناریوهای مختلف کاری در شرایط اضطراری برای مجموعه مورد مطالعه انتخاب کرد (10). مدلسازی اشتعال پروپلین با استفاده از نرمافزار ALOHA (Areal Locations Of Hazardous Atmospheres) نشان داد پروپلین مایع پس از خروج از مخزن به صورت گاز و آئروسل منتشر میگردد. همچنین مشخص شد که پس از ایجاد اشتعال محدودهای با طول 340 متر و تراکم ppm 12900 دارای 60 درصد کمترین حد قابل انفجار LEL (Lower Explosive Limit) میباشد و محدودهای با طول 945 متر و تراکم ppm 2150 دارای 10 درصد LEL میباشد (11). شبیه سازی پیامد انفجار مخازن اتیلن اکساید با استفاده از نرمافزار PHAST در یک صنعت پتروشیمی نشان داد برای شرایط آب و هوایی گرم و سرد در اثر انفجار به ترتیب تا شعاع 204 و 256 متری امکان ایجاد خسارت شدید وجود دارد (12).
مشابه این تحقیق در صنعت نفت و پتروشیمی در شرکتهای مختلف انجام شده است، اما در واحد تقطیر پالایشگاه میعانات گازی تاکنون در این زمینه مطالعهای صورت نگرفته است که این موضوع میتواند اهمیت انجام این تحقیق را دوچندان نماید. اهداف این تحقیق پی بردن به پیامدهای بروز نشتی، وقوع حریق و رخ دادن انفجار در برخی از تجهیزات فرآیندی است که وقوع آنها در پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج‌فارس محتملتر میباشد. با بررسی یافته های ناشی از شبیه سازی با نرمافزار PHAST و تطابق آنها با داده های تجربی در نهایت راهکارها و پیشنهاد‌هایی بهمنظور کاهش تبعات وقوع این حوادث ارائه شد. هدف اصلی این پروژه دستیابی به فواصل ایمن جهت استقرار گروه‌های آتشنشانی در زمان وقوع حوادث در تجهیزات مورد مطالعه و یا موارد مشابه میباشد.
روش بررسی
این تحقیق توصیفی ـ مقطعی در سال 1398 درمورد شبیه سازی حریق و انفجار در پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس انجام شد. در این تحقیق دو نوع آتش محتمل در فرآیند واحد تقطیر (آتش ناگهانی و آتش فورانی) و همچنین انفجار یکی از برجها به منظور تعیین محدوده اثر این حوادث شبیه سازی شدند. پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس بزرگ‌ترین پالایشگاه میعانات گازی خاورمیانه با مساحت حدود 700 هکتار در 25 کیلومتری غرب شهر بندرعباس واقع شده است که سه واحد تقطیر دارد که پروسه فرایندی هر سه آنها مشابه یکدیگر میباشند.
تمامی اطلاعات مربوط به واحد فرآیندی تحت بررسی که برای شبیه سازی موردنیاز است، جمع آوری شدند. این اطلاعات به طور کلی شامل فشار ماده موجود در فرآیند، دما ماده موجود در فرآیند، فاز ماده موجود در فرآیند، ترکیب درصد ماده موجود در فرآیند، شرایط آب و هوایی، جهت و سرعت وزش باد غالب، طرح جانمایی واحد، PFD (Process Flow Diagram) و P&ID (Piping and instrumentation diagram)، نوع سناریو، محل وقوع سناریو است. در این مرحله جهت شبیه سازی سناریوهای تحقیق که عبارت‌اند از بررسی محدوده اثر دو نوع آتش ناگهانی (Flash Fire) و آتش فورانی (Jet Fire) و همچنین تعیین اثرات موج انفجار CC.102 از نرم افزار PHAST نسخه 51/6 استفاده شد. محتویات این مرحله بیشتر متکی بر اطلاعات به دست آمده از نقشه های PFD و P&ID واحد تقطیر و مصاحبه با نیروهای عملیات و مهندسی پالایش و رجوع به اطلاعات ثبت شده در سایت اداره هواشناسی شهرستان بندرعباس و محاسبات از طریق نرم افزار PHAST به دست آمد. مراحل انجام کار در این تحقیق شامل پنج مرحله بود.
مرحله اول؛ تعیین اهداف ارزیابی پیامد: تحلیل و ارزیابی تأثیرات یک حادثه بدون در نظر گرفتن احتمال وقوع آن را ارزیابی پیامد میگویند. هدف اصلی در این پروژه دستیابی به موقعیتی ایمن جهت استقرار گروه‌های آتشنشانی در زمان وقوع حوادث بود.
مرحله دوم؛ جمع آوری اطلاعات مورد نیاز: در این مرحله پس از تعیین سناریوها، به بررسی آثار و پیامدهای ناشی از بروز آن با استفاده از داده های تجربی، به وسیله شبیه سازی توسط نرمافزار PHAST پرداخته شد و در نهایت راهکارها و پیشنهاد‌های مناسب جهت کنترل و کاهش پیامدهای این حوادث تعیین شد. در این تحقیق هدف تعیین شده، ارزیابی برخی از حوادث فرآیندی است که وقوع آن در پالایشگاه میعانات گازی محتمل است.
مرحله سوم؛ شرح واحد فرآیندی: در این مرحله تمام اطلاعات مربوط به پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس که برای شبیه سازی مورد نیاز است، جمعآوری شد. این اطلاعات به طور کلی شامل مواردی نظیر موقعیت جغرافیایی پالایشگاه، شرایط آب و هوایی نظیر جهت باد، سرعت باد، رطوبت هوا، دمای محیط، اطلاعات محیطی که پالایشگاه در آن واقع شده است، انواع نقشه های فرآیندی، اسناد فنی، خواص فیزیکی مواد موجود در فرآیند از قبیل دما، فشار، فاز و ترکیب درصد آنها (گزارش‌های آزمایشگاه).
مرحله چهارم؛ تعیین و تحلیل سناریوها: از آنجا که سناریو واقعه یا مجموعه‌ای از وقایع است که سبب ایجاد حادثه میشود، در این تحقیق سناریوهایی مدنظر قرار گرفت که وقوع آنها در یک پالایشگاه محتمل تر بود. بروز نشتی ها در فرآیند پالایش به علت وجود فشار و دمای بالا یک امر ناگزیر است که معمولاً نقطه شروع اکثر حوادث و حریق های بزرگ در یک پالایشگاه این موضوع بود.
مرحله پنجم؛ شبیهسازی سناریوها: در این مرحله پیامدهای گوناگون ناشی از یک حادثه که میتواند سبب تلفات یا صدمات جسمی و مالی شود، ارزیابی گردید. هر سناریو (ایجاد نشتی یا پارگی در یک فلنج یا لوله و یا مخزن حاوی ماده اشتعالپذیر یا سمی) میتواند دارای چندین پیامد (پخش مواد سمی، آتش و انفجار) باشد. در این تحقیق سناریوهای مورد بحث در زمینه آثار حریق و انفجار و همچنین تبعات نشت گاز در تجهیزات بود. آثار ناشی از آتش به صورت شدت تشعشع در نقاط مختلف، آثار انفجار به صورت تغییر فشار ناشی از انفجار و همچنین تبعات نشت گاز LPG به صورت تشعشع حریق ناشی از آن تعیین شد.
سناریو واقعهای است که میتواند منجر به رخداد یکی از مخاطرات فرآیندی نظیر آتش، انفجار و رهایش مواد سمی شود. سناریو به صورت رخداد مستقل در نظر گرفته میشود که ممکن است در یک واحد فرآیندی اتفاق بیافتد و هر کدام از این سناریوها میتواند چندین نتیجه حادثه (آتش، انفجار، پخش مواد سمی) داشته باشد که این نتایج نیز با توجه به شرایط مختلفی که سبب تغییر نوع آثار ناشی از آنها می شود، به چند دسته به نام نتایج موردی، تقسیم بندی می‌شوند. سناریوها در اکثر موارد به صورت نشتی و یا پارگی محتمل در تجهیزات فرآیندی در نظر گرفته می‌شوند به طوری که منجر به نشر مواد سمی و یا مواد قابل اشتعال شوند. برای تعیین و تحلیل یک سناریو دانستن برخی مشخصات آن الزامی است. این ویژگی ها شامل محل وقوع سناریو (مختصات جغرافیایی و تجهیز مربوطه)، شرایط فرآیندی (نوع ماده، فاز، دما، فشار)، کل مقدار مواد تخلیه شده در اثر وقوع سناریو، نوع سناریو (نشتی، تخلیه ناگهانی)، اندازه سوراخ ایجاد شده در مورد نشتی، ارتفاع نشتی از سطح مبدأ، جهت نشتی ایجاد شده (افقی، عمودی و مورب)، زبری سطوح (جدول 1).
در تحقیقی در خصوص مدلسازی حوادث فرآیندی در پالایشگاه شیراز با استفاده از نرم افزار PHAST گزارش شد که آتش و انفجار مخزن گاز مایع از سایر موارد خطرناکتر بوده و نیاز به مراقبتهای بیشتری دارد (1). در ارزیابی ریسک و شبیه سازی پیامد ناشی از موج انفجار پدیده BELEVE (Boiling liquid Expanding Vapor Explosion) مخزن کروی LPG (Liquefied Petroleum Gas) در یک پالایشگاه پنج علت و دو پیامد جهت ایجاد BELEVE شناسایی شدند. طبق تجزیه‌وتحلیل به عمل آمده مشخص شد که موج انفجار ناشی از مخزن کروی LPG میتواند مخازن کناری را دچار انفجار کرده که این امر سبب زنجیرهای شدن انفجارات خواهد شد (9). در تحقیقی در یک شرکت تولیدکننده مواد پلیمری گزارش شد که با استفاده از نرم افزار PHAST میتوان نقاط ایمن مناسبی بر اساس سناریوهای مختلف کاری در شرایط اضطراری برای مجموعه مورد مطالعه انتخاب کرد (10). مدلسازی اشتعال پروپلین با استفاده از نرمافزار ALOHA (Areal Locations Of Hazardous Atmospheres) نشان داد پروپلین مایع پس از خروج از مخزن به صورت گاز و آئروسل منتشر میگردد. همچنین مشخص شد که پس از ایجاد اشتعال محدودهای با طول 340 متر و تراکم ppm 12900 دارای 60 درصد کمترین حد قابل انفجار LEL (Lower Explosive Limit) میباشد و محدودهای با طول 945 متر و تراکم ppm 2150 دارای 10 درصد LEL میباشد (11). شبیه سازی پیامد انفجار مخازن اتیلن اکساید با استفاده از نرمافزار PHAST در یک صنعت پتروشیمی نشان داد برای شرایط آب و هوایی گرم و سرد در اثر انفجار به ترتیب تا شعاع 204 و 256 متری امکان ایجاد خسارت شدید وجود دارد (12).
مشابه این تحقیق در صنعت نفت و پتروشیمی در شرکتهای مختلف انجام شده است، اما در واحد تقطیر پالایشگاه میعانات گازی تاکنون در این زمینه مطالعهای صورت نگرفته است که این موضوع میتواند اهمیت انجام این تحقیق را دوچندان نماید. اهداف این تحقیق پی بردن به پیامدهای بروز نشتی، وقوع حریق و رخ دادن انفجار در برخی از تجهیزات فرآیندی است که وقوع آنها در پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج‌فارس محتملتر میباشد. با بررسی یافته های ناشی از شبیه سازی با نرمافزار PHAST و تطابق آنها با داده های تجربی در نهایت راهکارها و پیشنهاد‌هایی بهمنظور کاهش تبعات وقوع این حوادث ارائه شد. هدف اصلی این پروژه دستیابی به فواصل ایمن جهت استقرار گروه‌های آتشنشانی در زمان وقوع حوادث در تجهیزات مورد مطالعه و یا موارد مشابه میباشد.
روش بررسی
این تحقیق توصیفی ـ مقطعی در سال 1398 درمورد شبیه سازی حریق و انفجار در پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس انجام شد. در این تحقیق دو نوع آتش محتمل در فرآیند واحد تقطیر (آتش ناگهانی و آتش فورانی) و همچنین انفجار یکی از برجها به منظور تعیین محدوده اثر این حوادث شبیه سازی شدند. پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس بزرگ‌ترین پالایشگاه میعانات گازی خاورمیانه با مساحت حدود 700 هکتار در 25 کیلومتری غرب شهر بندرعباس واقع شده است که سه واحد تقطیر دارد که پروسه فرایندی هر سه آنها مشابه یکدیگر میباشند.
تمامی اطلاعات مربوط به واحد فرآیندی تحت بررسی که برای شبیه سازی موردنیاز است، جمع آوری شدند. این اطلاعات به طور کلی شامل فشار ماده موجود در فرآیند، دما ماده موجود در فرآیند، فاز ماده موجود در فرآیند، ترکیب درصد ماده موجود در فرآیند، شرایط آب و هوایی، جهت و سرعت وزش باد غالب، طرح جانمایی واحد، PFD (Process Flow Diagram) و P&ID (Piping and instrumentation diagram)، نوع سناریو، محل وقوع سناریو است. در این مرحله جهت شبیه سازی سناریوهای تحقیق که عبارت‌اند از بررسی محدوده اثر دو نوع آتش ناگهانی (Flash Fire) و آتش فورانی (Jet Fire) و همچنین تعیین اثرات موج انفجار CC.102 از نرم افزار PHAST نسخه 51/6 استفاده شد. محتویات این مرحله بیشتر متکی بر اطلاعات به دست آمده از نقشه های PFD و P&ID واحد تقطیر و مصاحبه با نیروهای عملیات و مهندسی پالایش و رجوع به اطلاعات ثبت شده در سایت اداره هواشناسی شهرستان بندرعباس و محاسبات از طریق نرم افزار PHAST به دست آمد. مراحل انجام کار در این تحقیق شامل پنج مرحله بود.
مرحله اول؛ تعیین اهداف ارزیابی پیامد: تحلیل و ارزیابی تأثیرات یک حادثه بدون در نظر گرفتن احتمال وقوع آن را ارزیابی پیامد میگویند. هدف اصلی در این پروژه دستیابی به موقعیتی ایمن جهت استقرار گروه‌های آتشنشانی در زمان وقوع حوادث بود.
مرحله دوم؛ جمع آوری اطلاعات مورد نیاز: در این مرحله پس از تعیین سناریوها، به بررسی آثار و پیامدهای ناشی از بروز آن با استفاده از داده های تجربی، به وسیله شبیه سازی توسط نرمافزار PHAST پرداخته شد و در نهایت راهکارها و پیشنهاد‌های مناسب جهت کنترل و کاهش پیامدهای این حوادث تعیین شد. در این تحقیق هدف تعیین شده، ارزیابی برخی از حوادث فرآیندی است که وقوع آن در پالایشگاه میعانات گازی محتمل است.
مرحله سوم؛ شرح واحد فرآیندی: در این مرحله تمام اطلاعات مربوط به پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس که برای شبیه سازی مورد نیاز است، جمعآوری شد. این اطلاعات به طور کلی شامل مواردی نظیر موقعیت جغرافیایی پالایشگاه، شرایط آب و هوایی نظیر جهت باد، سرعت باد، رطوبت هوا، دمای محیط، اطلاعات محیطی که پالایشگاه در آن واقع شده است، انواع نقشه های فرآیندی، اسناد فنی، خواص فیزیکی مواد موجود در فرآیند از قبیل دما، فشار، فاز و ترکیب درصد آنها (گزارش‌های آزمایشگاه).
مرحله چهارم؛ تعیین و تحلیل سناریوها: از آنجا که سناریو واقعه یا مجموعه‌ای از وقایع است که سبب ایجاد حادثه میشود، در این تحقیق سناریوهایی مدنظر قرار گرفت که وقوع آنها در یک پالایشگاه محتمل تر بود. بروز نشتی ها در فرآیند پالایش به علت وجود فشار و دمای بالا یک امر ناگزیر است که معمولاً نقطه شروع اکثر حوادث و حریق های بزرگ در یک پالایشگاه این موضوع بود.
مرحله پنجم؛ شبیهسازی سناریوها: در این مرحله پیامدهای گوناگون ناشی از یک حادثه که میتواند سبب تلفات یا صدمات جسمی و مالی شود، ارزیابی گردید. هر سناریو (ایجاد نشتی یا پارگی در یک فلنج یا لوله و یا مخزن حاوی ماده اشتعالپذیر یا سمی) میتواند دارای چندین پیامد (پخش مواد سمی، آتش و انفجار) باشد. در این تحقیق سناریوهای مورد بحث در زمینه آثار حریق و انفجار و همچنین تبعات نشت گاز در تجهیزات بود. آثار ناشی از آتش به صورت شدت تشعشع در نقاط مختلف، آثار انفجار به صورت تغییر فشار ناشی از انفجار و همچنین تبعات نشت گاز LPG به صورت تشعشع حریق ناشی از آن تعیین شد.
سناریو واقعهای است که میتواند منجر به رخداد یکی از مخاطرات فرآیندی نظیر آتش، انفجار و رهایش مواد سمی شود. سناریو به صورت رخداد مستقل در نظر گرفته میشود که ممکن است در یک واحد فرآیندی اتفاق بیافتد و هر کدام از این سناریوها میتواند چندین نتیجه حادثه (آتش، انفجار، پخش مواد سمی) داشته باشد که این نتایج نیز با توجه به شرایط مختلفی که سبب تغییر نوع آثار ناشی از آنها می شود، به چند دسته به نام نتایج موردی، تقسیم بندی می‌شوند. سناریوها در اکثر موارد به صورت نشتی و یا پارگی محتمل در تجهیزات فرآیندی در نظر گرفته می‌شوند به طوری که منجر به نشر مواد سمی و یا مواد قابل اشتعال شوند. برای تعیین و تحلیل یک سناریو دانستن برخی مشخصات آن الزامی است. این ویژگی ها شامل محل وقوع سناریو (مختصات جغرافیایی و تجهیز مربوطه)، شرایط فرآیندی (نوع ماده، فاز، دما، فشار)، کل مقدار مواد تخلیه شده در اثر وقوع سناریو، نوع سناریو (نشتی، تخلیه ناگهانی)، اندازه سوراخ ایجاد شده در مورد نشتی، ارتفاع نشتی از سطح مبدأ، جهت نشتی ایجاد شده (افقی، عمودی و مورب)، زبری سطوح (جدول 1).
جدول 1: نکات ارائه شده مربوط به نشتی مواد با توجه به نوع سناریو موردنظر
| تجهیزات | ابعاد پارگی مورد بررسی |
| لولههایی با قطر کمتر از 5/1 اینچ | 5 میلی‌متر و پارگی کامل |
| لولههایی با قطر 2 تا 6 اینچ | 5 میلی‌متر، 25 میلی‌متر و پارگی کامل |
| لولههایی با قطر 8 تا 12 اینچ | 5 میلی‌متر، 25 میلی‌متر، 100 میلی‌متر و پارگی کامل |
| مخازن | پارگی کامل خطوط ورودی و خروجی و تخلیه ناگهانی |
| پمپ‌ها | بسته به قطر لولههای ورودی و خروجی و نشتی از درزگیرها به قطر 5 میلی‌متر، 25 میلی‌متر و 100 میلی‌متر |
اولین قدم در بررسی و ارزیابی پیامد، حوادث احتمالی همچون رهایش مواد پرخطر در یک واحد فرآیندی و شبیه سازی این رهایش است. با انجام این مرحله میتوان به شبیه سازی پیامدهای بعدی که ممکن است ایجاد گردد (مثل آتش سوزی و یا انفجار مواد)، پرداخت و در صورت سمی بودن مواد پخش شده، میزان آسیب وارده را نیز تخمین زد. امروزه مدلهای زیادی به منظور شبیه سازی رهایش گازهای متراکم نوشته شده است که از روشهای ریاضی برای شبیه سازی بهره میگیرند و به صورت بسته های آماده نرم افزاری موجود میباشند که نرم افزار PHAST یکی از بهترین نرم افزارهای ارائه شده برای شبیه سازی رهایی مواد در محیط میباشد. این مدل طیف وسیعی از مواد خالص سبکتر و سنگین تر از هوا را در برمی‌گیرد و توانایی شبیه سازی مخلوطی از مواد را نیز دارد. رهایش مواد در محیط را از نظر زمان، میتوان به دو دسته کلی تقسیم کرد؛ رهایش دائمی مواد و رهایش ناگهانی مواد. در دسته اول مادهای که پتانسیل تخلیه به محیط را دارد، به تدریج وارد محیط میگردد و یک بازه زمانی طول میکشد تا کل آن تخلیه گردد، مانند نشتی از یک سوراخ کوچک در لوله و بدنه مخزنی حاوی گاز تحت فشار. در دسته دوم کل ماده موجود که پتانسیل رها شدن در محیط را دارد، به طور ناگهانی در محیط تخلیه میگردد، مانند ترکیدن ناگهانی لوله یا یک مخزن بر اثر افزایش بیش از حد فشار در آن (13،14).
یافته ها
در ایستگاه هواشناسی شهرستان بندرعباس 8/14 درصد بادها آرام و 91/86 درصد بادها دارای سمت و سرعت میباشند. باد غالب (26 درصد از کل بادها) این ایستگاه در جهت جنوب میوزد، بهطوری که 10 درصد از باد غالب با سرعت 3/6 تا 5/7 متر بر ثانیه و 8 درصد باد غالب با سرعت 5/7 تا 8/8 متر بر ثانیه، 5 درصد باد غالب با سرعت 2/1 تا 3/6 متر بر ثانیه، 2 درصد با سرعت 5/0 تا 2/1 متر بر ثانیه و 1 درصد باد غالب با سرعت 8/8 تا 11/1 متر بر ثانیه میوزد. باد نائب غالب، شمالی بوده و 20 درصد از کل بادها را شامل میشود به طوری که 12 درصد باد نائب غالب با سرعت 5/0 تا 2/1 متر بر ثانیه، 7 درصد باد نائب غالب با سرعت 2/1 تا 3/6 متر بر ثانیه و 1 درصد باد نائب غالب با سرعت 3/6 تا 5/7 متر بر ثانیه میوزند. سایر بادها در جهت های جنوب غربی، شمال شرقی، شرق، جنوب شرقی، غرب و شمال غربی میوزند (جدول 2).
در jet fire لاین خروجی کوره 101 حداقل فاصله از محل حادثه باید 120 متر در نظر گرفته شود که با توجه به استانداردهای مربوط به شار حرارتی تا فاصله 66 متری احتمال مرگ افراد 100% خواهد بود (شکل 1) و پس از آن این احتمال روند کاهشی خواهد داشت تا فاصله 120 متری که شار حرارتی به کمتر از kw/m2 7/9 یعنی حد آستانه مجاز برای انسان میرسد (جدول 3). شکل 2 محدودهای در حدود 200 متر در فصل زمستان و 300 متر در فصل تابستان در جهت باد را مستعد وقوع flash fire با غلظت ppm 4087 را نشان میدهد. خطر مرگ افراد در این محدوده تقریباً 100% است.
یافته ها
در ایستگاه هواشناسی شهرستان بندرعباس 8/14 درصد بادها آرام و 91/86 درصد بادها دارای سمت و سرعت میباشند. باد غالب (26 درصد از کل بادها) این ایستگاه در جهت جنوب میوزد، بهطوری که 10 درصد از باد غالب با سرعت 3/6 تا 5/7 متر بر ثانیه و 8 درصد باد غالب با سرعت 5/7 تا 8/8 متر بر ثانیه، 5 درصد باد غالب با سرعت 2/1 تا 3/6 متر بر ثانیه، 2 درصد با سرعت 5/0 تا 2/1 متر بر ثانیه و 1 درصد باد غالب با سرعت 8/8 تا 11/1 متر بر ثانیه میوزد. باد نائب غالب، شمالی بوده و 20 درصد از کل بادها را شامل میشود به طوری که 12 درصد باد نائب غالب با سرعت 5/0 تا 2/1 متر بر ثانیه، 7 درصد باد نائب غالب با سرعت 2/1 تا 3/6 متر بر ثانیه و 1 درصد باد نائب غالب با سرعت 3/6 تا 5/7 متر بر ثانیه میوزند. سایر بادها در جهت های جنوب غربی، شمال شرقی، شرق، جنوب شرقی، غرب و شمال غربی میوزند (جدول 2).
در jet fire لاین خروجی کوره 101 حداقل فاصله از محل حادثه باید 120 متر در نظر گرفته شود که با توجه به استانداردهای مربوط به شار حرارتی تا فاصله 66 متری احتمال مرگ افراد 100% خواهد بود (شکل 1) و پس از آن این احتمال روند کاهشی خواهد داشت تا فاصله 120 متری که شار حرارتی به کمتر از kw/m2 7/9 یعنی حد آستانه مجاز برای انسان میرسد (جدول 3). شکل 2 محدودهای در حدود 200 متر در فصل زمستان و 300 متر در فصل تابستان در جهت باد را مستعد وقوع flash fire با غلظت ppm 4087 را نشان میدهد. خطر مرگ افراد در این محدوده تقریباً 100% است.
جدول 2: شرایط آب و هوایی در نظر گرفته شده در شبیهسازی
| پیش فرض نرمافزار | تابستان | زمستان | |||||||||
| معیار پاسکوییل | سرعت باد | رطوبت نسبی | دمای هوا | معیار پاسکوییل | سرعت باد | رطوبت نسبی | دمای هوا | معیار پاسکوییل | سرعت باد | رطوبت نسبی | دمای هوا |
| - | m/s | درصد | °C | - | m/s | درصد | °C | - | m/s | درصد | °C |
| F | 5/1 | 70 | 85/9 | C | 5 | 75 | 35 | D | 2 | 55 | 18 |
شکل 1: فاصله شبیهسازی jet fire لاین خروجی کوره 101
شکل 2: شعاع شبیهسازی flash fire لاین خروجی کوره 101
جدول 3: حدود آستانه مجاز بر اساس معیارهای انجمن گازهای صنعتی اروپا (European Industrial Gases Association) (13)
| تجهیزات | انسان | ||||
| انفجار | آتش ناگهانی | آتش فورانی | انفجار | آتش ناگهانی | آتش فورانی |
| 2/0 بار | LFL ماده | Kw/m2 5/37 | 07/0 بار | LFL ماده | Kw/m2 7/9 |
در ارتباط با jet fire مبدل های 114-113-112 و 115 حداکثر شار حرارتی kw/m2 300 در فاصله 4 تا 6 متری در فصل تابستان خواهد بود (شکل 3). در این مبدل ها محدودهای 160 متری در فصل تابستان و 230 متری در شرایط آب و هوایی 1.5 F با حداقل غلظت ppm 4087 مستعد وقوع flash fire میباشد (شکل 4). قرار گرفتن در این محدوده 100 درصد به مرگ میانجامد. در ارتباط با jet fire مبدل 116 بالاترین شار حرارتی kw/m2 280 در فاصله 6 تا 8 متری در شرایط آب و هوایی 1.5 F میباشد (شکل 5). کمترین فاصله ایمن در آتش فورانی 64 متر در تمامی شرایط آب و هوایی تعیین گردید که شار حرارتی به کمتر از kw/m2 7/9 یعنی حد آستانه مجاز برای انسان میرسد. محدودهای 80 متری در شرایط آب و هوایی 1.5 F و 160 متری در فصل تابستان را با حداقل غلظت ppm3500 را مستعد وقوع flash fire قرار میدهد (شکل 6). احتمال مرگ در این محدوده در صورت وقوع flash fire 100% خواهد بود. در jet fire مبدل 122 فاصله ایمن 60 متر در شرایط آب و هوایی 1.5 F و فصل زمستان و 50 متر در فصل تابستان باید در نظر گرفته شود که پس از طی فواصل ذکر شده در هر شرایط آب و هوایی شار حرارتی به کمتر از kw/m2 7/9 یعنی حد آستانه مجاز برای انسان میرسد. بیشترین شار حرارتی آن در فاصله 5 تا 28 متری در فصل تابستان در حدود kw/m2 350 میباشد (شکل 7). در این تجهیز محدودهای 115 متری در فصل تابستان و 125 متری در فصل زمستان با حداقل غلظت ppm 6283 مستعد flash fire خواهد بود (شکل 8). jet fire در V.H.104 شار حرارتی برابر با kw/m2 210 در فاصله 4 تا 18 متری در فصل تابستان در بردارد. نمودار حداقل فاصله ایمن در آتش فورانی این تجهیز را 34 متر در فصل تابستان و 40 متر در فصل زمستان نشان میدهد (شکل 9) که پس از طی فواصل ذکر شده در هر شرایط آب و هوایی شار حرارتی به کمتر از kw/m2 7/9 یعنی حد آستانه مجاز برای انسان میرسد. نمودار آن محدوده 68 متری در فصل زمستان و 42 متری در فصل تابستان در جهت باد با حداقل غلظت ppm 3500 مستعد وقوع flash fire معرفی میکند (شکل 10). خطر مرگ 100% در صورت وقوع flash fire افراد را تهدید میکند.
شکل 3: شبیهسازی jet fire مبدلهای 112-113-114-115
شکل 4: شبیه سازی flash fire مبدلهای 112-113-114-115
شکل 5: شبیه سازی jet fire مبدل 116
شکل 6: شبیه سازی flash fire مبدل 116
شکل 7: شبیه سازی jet fire مبدل 122
شکل 8: شبیه سازی flash fire مبدل 122
شکل 9: شبیه سازی jet fire-VH.104
شکل 10: شبیه سازی flash fire-VH.104
نشت L.P.G از سوراخی به قطر 25 میلی‌متر از V.H.103 ابر بخاری را تشکیل میدهد که تا شعاع 100 متری در تمامی شرایط آب و هوایی با حداقل غلظت ppm 10000 در جهت باد گسترش مییابد. این نشتی حداقل محدودهای 8 متری را در فصل زمستان و حداکثر 14 متری را در فصل تابستان در جهت باد با حداقل غلظت ppm 8366 را مستعد وقوع flash fire قرار میدهد. قرار گرفتن در محدوده فرد را با خطر مرگ 100 درصدی موجه میکند (شکل 11). همچنین در صورت وقوع jet fire حداکثر شار حرارتی آن برابر با kw/m2 280 در فاصله 4 تا 28 متری در فصل تابستان میباشد و حداقل فاصله ایمن در آتش فورانی 60 متر در تمامی شرایط آب و هوایی تعیین گردید که شار حرارتی به کمتر از kw/m2 7/9 یعنی حد آستانه مجاز برای انسان میرسد. این نشتی حداقل محدودهای 110 متری را در فصل تابستان و حداکثر 130 متری را در شرایط آب و هوایی F 5/1 در جهت باد با حداقل غلظت ppm 8366 را مستعد وقوع flash fire قرار میدهد (شکل 12). در صورت حضور در این محدوده و وقوع آتش ناگهانی احتمال مرگ 100% خواهد بود.
شکل 11: شبیه سازی اثرات نشت L.P.G از VH.103 با قطر نشتی 5 میلی‌متر
شکل 12: شبیه سازی اثرات نشت L.P.G از VH.103 با قطر نشتی 25 میلی‌متر
بحث
خطرات ناشی از حریق و انفجار در پالایشگاه ها همواره مورد بحث و تفسیر کارشناسان و پژوهشگران ایمنی بوده است. هدف اصلی این تحقیق دستیابی به فواصل ایمن جهت استقرار گروه‌های آتش نشانی در زمان وقوع حوادث در پیامدهای بروز نشتی، وقوع حریق و رخ دادن انفجار در برخی از تجهیزات فرآیندی پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس بود.
در این پژوهش در jet fire لاین خروجی کوره 101 حداقل فاصله از محل حادثه باید 120 متر در نظر گرفته شود که با توجه به استانداردهای مربوط به شار حرارتی تا فاصله 66 متری احتمال مرگ افراد 100% خواهد بود و پس از آن این احتمال روند کاهشی خواهد داشت تا فاصله 120 متری که شار حرارتی به کمتر از kw/m2 7/9 یعنی حد آستانه مجاز برای انسان میرسد. همچنین در وقوع flash fire در حدود 200 متر در فصل زمستان و 300 متر در فصل تابستان در جهت باد خطر مرگ افراد در این محدوده تقریباً 100% است (15). حداقل فاصله ایمن در آتش فورانی این مبدل ها 64 متر میباشد که شار حرارتی به کمتر از kw/m2 7/9 یعنی حد آستانه مجاز برای انسان میرسد (16). در این مبدل ها محدودهای 160 متری در فصل تابستان و 230 متری در شرایط آب و هوایی 1.5 F با حداقل غلظت ppm 4087 مستعد وقوع flash fire میباشد که قرار گرفتن در این محدوده 100 درصد به مرگ میانجامد (15). در ارتباط با jet fire مبدل 116 محدودهای 80 متری در شرایط آب و هوایی 1.5 F و 160 متری در فصل تابستان را با حداقل غلظت ppm3500 را مستعد وقوع flash fire قرار میدهد که احتمال مرگ در این محدوده در صورت وقوع flash fire 100% خواهد بود (15). با توجه به شبیه سازی با نرم افزار با این روش فاصله ایمن برای انسان 530 متر میباشد. همچنین با رجوع به داده های به دست آمده از شبیهسازی میتوان نتیجه گرفت که در صورت بروز نشتی ها در فضای باز (مواد قابل اشتعال) بزرگ‌ترین خطری که افراد و تجهیزات و به تبعیت از آن گروه آتشنشانی را تهدید میکند وقوع پدیده flash fire است که معمولاً محدوده گستردهای را در برمی‌گیرد. در ضمن با توجه به موج فشاری ایجاد شده ناشی از انفجار محدوده گسترده مستعد flash fire در پارگی لاین خروجی کوره 101 که ایستگاه آتشنشانی را نیز تحت تأثیر قرار میدهد. اغلب خطرات ناشی از این نوع آتشسوزی مربوط به تماس مستقیم شعله میباشد. این نوع حریق در زمانی که گاز به طور یکنواخت در محیط پراکنده شده باشد و سرعت شعله های آن دارای شتاب کافی برای ایجاد تأثیرات فشاری نباشد غیر انفجاری است، اما در صورتی که ابر گازی قابل اشتعال که در یک محیط متراکم نظیر اتاق مخازن، به صورت آشفته و غیر یکنواخت تجمع یافته و با یک جرقه تاخیردار همراه شود سبب ایجاد انفجار ابر گازی میشود. آتشسوزی ناگهانی معمولاً بیشتر از چند دهم ثانیه طول نمیکشد. وقتی مخزن از بالاترین نقطه دارای ترک و یا سوراخ گردد و دمای محیط هم به بالا باشد، موجب پوشش حجم زیادی از گاز در اطراف مخزن و ایجاد حریق ناگهانی (فلش فایر) میگردد که یک احتراق غیر انفجاری از گاز در هوای آزاد میباشد (17). در مطالعه انجام شده توسط Jafari و همکاران (2013) با عنوان مدلسازی پیامد فرآیند تولید هیدروژن با استفاده از نرمافزار تخصصی PHAST 6.54 نتایج نشان داد که به‌کارگیری روش پیشنهادی نشان داد که خطرناکترین پیامدهای واحد تولید هیدروژن آتش فورانی، آتش ناگهانی و انفجار است (18) که با نتایج این تحقیق همخوانی دارد. در مطالعه انجام شده توسط Velayatzadeh و همکاران (2017) با عنوان مدلسازی پیامد انفجار مخزن گاز مایع با استفاده از نرم افزار ALOHA نشان داد که به دلیل وجود گاز مایع قابل اشتعال در مخزن، احتمال ایجاد آتش استخری و انفجار بخار مایع در حال جوش (BLEVE) در خروجی نرمافزار وجود نداشت. در هر دو مدل در فاصله بیش از 10 یارد یعنی حدود 12 متر خطر شکستن شیشه ها بر اثر موج انتشار و خطر انفجار وجود خواهد داشت که طبق نقشه ساختمان های مجاور در این محدود نیستند؛ به عبارت دیگر در مدل آتش فورانی (در صورت موجود بودن جرقه) در فاصله 11 یارد یعنی حدود 12 متر ناحیه انفجار در حدود 60 ثانیه پس از سوراخ شدن وجود داشت و در همین فاصله احتمال آتشسوزی و آسیب بر اثر موج انتشار در مدت 60 ثانیه وجود داشت. در مدل انتشار ابر متراکم، در فاصله 12 یارد ناحیه شکستن شیشه ها بر اثر موج انتشار وجود داشت. طبق نقشه ساختمانهای مجاور در محدوده این دو سناریو هستند و این دو مدل تهدید جدی به حساب میآیند و میتوانند آسیبهای جدی را وارد کنند (19) که با نتایج این تحقیق مطابقت داشت.
در مطالعه انجام شده توسط Shirali و Nematpour (2018) با عنوان بررسی مدل پیامد انتشار گاز متان در یکی از جایگاههای سوخت CNG (Compressed Natural Gas) شهر اهواز نشان داد که با افزایش قطر شکاف، محدوده تشعشع حرارتی نیز در فواصل بیشتری پیشروی خواهد کرد به طوریکه این فاصله از شکافی به قطر 01/0 تا 03/0 میلی‌متر در kw/m2 10 به ترتیب از 10 به 21 متری افزایش داشته است. همچنین در محدوده قابل اشتعال ابر بخار متان، غلظت در ppm 30000 که حدود 60 درصد حداقل غلظت قابل اشتعال میباشد که از فاصله 58/68 به 160 متر رسیده است که در نتیجه عواقب ناشی از موج انفجار تا 160 متر و تشعشع حرارتی تا 21 متری در جایگاههای سوخت CNG خطرناکترین عاملی است که کارکنان و مناطق مسکونی اطراف را تهدید میکند. در نتیجه با رعایت فاصله مجاز در ساخت‌وساز و افزایش اقدامات ایمنی و پیشگیری از حوادث در اطراف جایگاههای سوخترسانی میتوان موجب کاهش تلفات و حوادث احتمالی شد (20).
در این تحقیق شبیهسازی نرمافزار PHAST ناشی از نشت LPG نشان داد که ابر بخاری را تشکیل میدهد که تا شعاع 100 متری در تمامی شرایط آب و هوایی با حداقل غلظت ppm 10000 در جهت باد گسترش مییابد (16). این نشتی حداقل محدودهای 8 متری را در فصل زمستان و حداکثر 14 متری را در فصل تابستان در جهت باد با حداقل غلظت ppm 8366 را مستعد وقوع flash fire قرار میدهد. این نشتی حداقل محدودهای 110 متری را در فصل تابستان و حداکثر 130 متری را در شرایط آب و هوایی F 5/1 در جهت باد با حداقل غلظت ppm 8366 را مستعد وقوع flash fire قرار میدهد. در صورت حضور در این محدوده و وقوع آتش ناگهانی احتمال مرگ 100% خواهد بود (15). طبق تجزیه‌وتحلیل به عمل آمده مشخص شد که موج انفجار ناشی از مخزن کروی LPG، میتواند مخازن کناری LPG را دچار انفجار کرده که این امر سبب زنجیرهای شدن انفجارات خواهد شد (9). در مطالعه انجام شده توسط Nemati و همکاران (2019) با عنوان آنالیز نشت گاز از مخزن پروپان در پالایشگاه هفتم پارس جنوبی به کمک نرمافزار PHAST به منظور تعیین حداکثر ریسک محتمل در شرایط ذخیره پروپان در مخزنی با حجم 45000 مترمکعب، دمای 46- درجه سانتی‌گراد و فشار 01/1 بار دو پدیده گسست مخزن و تخلیه کل موجودی مخزن در یک زمان معین مورد بررسی قرار گرفت که درمورد آنالیز نشت گاز از مخزن پروپان گزارش گردید در اثر گسست مخزن پدیدهای انتشار ابر ناشی از غلظت پروپان، آتش استخری تأخیر یافته، انفجار، آتش ناگهانی و تبخیر حاصل از استخر ایجاد شده و در اثر تخلیه کل موجودی مخزن در یک زمان معین پدیدههای انتشار ابر ناشی از غلظت پروپان، آتش استخری تأخیر یافته و سریع، انفجار، آتش ناگهانی، جت آتش و تبخیر حاصل از استخر ایجاد شده رخ خواهد داد (21). عوامل مختلفی بر مدلسازی تخلیه مواد نظیر شکل انتشار مواد، فاز ماده تخلیه شده، اندازه نشتی، مدت نشتی و مسیر ترمودینامیکی و نقطه پایانی مؤثر است. علاوه بر مدلسازی تخلیه مواد، نحوه پخش ماده در محیط و اتمسفر از اهمیت ویژهای برخوردار است. هدف اصلی مدلسازی پخش مواد، تخمین غلظت ماده منتشر شده در محیط در یک فاصله معین و زمان خاص، با توجه به شرایط محیطی است. انتشار مواد در محیط به شکل تخلیه مایع، تخلیه گازی و تخلیه دوفازی تقسیم میشود و در تخلیه گازی (از نظر رفتار ابر توده تشکیل شده) به سه دسته گازها با شناوری مثبت، گازها با شناوری منفی و گازها با شناوری خنثی تقسیمبندی میشود. عواملی همچون شرایط آب و هوایی، پایداری اتمسفر، ارتفاع انتشار مواد، ناهمواریهای زمین و اندازه حرکت مواد رها شده بر شکل ابر و نحوه پخش آن مؤثر است (22،23).
نتیجهگیری
با توجه به داده‌های به دست آمده از شبیهسازی میتوان نتیجه گرفت که در صورت بروز نشتیها در فضای باز (مواد قابل اشتعال) بزرگ‌ترین خطری که افراد و تجهیزات و به تبعیت از آن گروه آتشنشانی را تهدید میکند وقوع پدیده flash fire است که معمولاً محدوده گستردهای را در برمی‌گیرد. نتایج حاصل از این شبیهسازیها نشان داد که در هنگام وقوع شرایط اضطراری و حوادث فرآیندی نظیر نشتیها و آتشسوزیها جهت استقرار گروه‌های آتشنشانی در واحد باید فواصل ایمن را در نظر گرفت، زیرا در صورت عدم رعایت فاصله مناسب از سوی گروه‌های آتشنشانی به علت بالا رفتن احتمال ایجاد صدمه در افراد و تجهیزات آتشنشانی عملاً راندمان و کارایی گروه آتشنشانی تقلیل مییابد و امکان انجام عملیات ایمن و مؤثر از گروه اعزامی سلب خواهد شد. توصیه میگردد گروه پیشرو آتشنشانی به دستگاه گازسنجی مجهز باشد که قرار گرفتن در محدوده LFL و UFL را به آنها اخطار دهد تا از استقرار گروه آتشنشانی در محدوده مستعد وقوع آتش ناگهانی جلوگیری شود. همچنین به منظور کاهش عواقب چنین رخدادهایی در وهله اول باید سازههایی که این تجهیزات بر روی آنها نصب شدهاند و همچنین سازههای مجاور آنها را با استفاده از مواد ضد حریق در مقابل حرارت بالای ناشی از آتش فورانی مقاوم نمود و همچنین با نصب مانیتورهای آتشنشانی در نقاط مختلف واحد به تعداد کافی امکان ایجاد پرده آب به منظور جلوگیری از سرایت حرارت به سایر قسمتها را فراهم کرد. آموزش نیروی انسانی نیز سهم بسزایی در کاهش اثرات منفی وقوع چنین رخدادهایی در واحدهای فرآیندی دارد. چنانچه اپراتورها در حداقل زمان ممکن نسبت به ایزوله کردن مسیرها و کاهش فشار اقدام نمایند خسارت و تبعات آن حادثه به طرز چشمگیری کاهش خواهد یافت.
تقدیر و تشکر
این مقاله حاصل پایان‌نامه با کد ۱۳۹۸۰۳۱۵۱۰۶ میباشد؛ از همه بزرگوارانی که پژوهشگران را یاری نموده‌اند سپاسگزاریم.
مشارکت نویسندگان
طراحی پژوهش و آنالیز نرمافزار: س.د.ا
جمعآوری اطلاعات و دادهها: م.ج
نگارش و اصلاحات مقاله: م.و.ز
تضاد منافع
هیچ گونه تعارض منافع توسط نویسندگان بیان نشده است.
خطرات ناشی از حریق و انفجار در پالایشگاه ها همواره مورد بحث و تفسیر کارشناسان و پژوهشگران ایمنی بوده است. هدف اصلی این تحقیق دستیابی به فواصل ایمن جهت استقرار گروه‌های آتش نشانی در زمان وقوع حوادث در پیامدهای بروز نشتی، وقوع حریق و رخ دادن انفجار در برخی از تجهیزات فرآیندی پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس بود.
در این پژوهش در jet fire لاین خروجی کوره 101 حداقل فاصله از محل حادثه باید 120 متر در نظر گرفته شود که با توجه به استانداردهای مربوط به شار حرارتی تا فاصله 66 متری احتمال مرگ افراد 100% خواهد بود و پس از آن این احتمال روند کاهشی خواهد داشت تا فاصله 120 متری که شار حرارتی به کمتر از kw/m2 7/9 یعنی حد آستانه مجاز برای انسان میرسد. همچنین در وقوع flash fire در حدود 200 متر در فصل زمستان و 300 متر در فصل تابستان در جهت باد خطر مرگ افراد در این محدوده تقریباً 100% است (15). حداقل فاصله ایمن در آتش فورانی این مبدل ها 64 متر میباشد که شار حرارتی به کمتر از kw/m2 7/9 یعنی حد آستانه مجاز برای انسان میرسد (16). در این مبدل ها محدودهای 160 متری در فصل تابستان و 230 متری در شرایط آب و هوایی 1.5 F با حداقل غلظت ppm 4087 مستعد وقوع flash fire میباشد که قرار گرفتن در این محدوده 100 درصد به مرگ میانجامد (15). در ارتباط با jet fire مبدل 116 محدودهای 80 متری در شرایط آب و هوایی 1.5 F و 160 متری در فصل تابستان را با حداقل غلظت ppm3500 را مستعد وقوع flash fire قرار میدهد که احتمال مرگ در این محدوده در صورت وقوع flash fire 100% خواهد بود (15). با توجه به شبیه سازی با نرم افزار با این روش فاصله ایمن برای انسان 530 متر میباشد. همچنین با رجوع به داده های به دست آمده از شبیهسازی میتوان نتیجه گرفت که در صورت بروز نشتی ها در فضای باز (مواد قابل اشتعال) بزرگ‌ترین خطری که افراد و تجهیزات و به تبعیت از آن گروه آتشنشانی را تهدید میکند وقوع پدیده flash fire است که معمولاً محدوده گستردهای را در برمی‌گیرد. در ضمن با توجه به موج فشاری ایجاد شده ناشی از انفجار محدوده گسترده مستعد flash fire در پارگی لاین خروجی کوره 101 که ایستگاه آتشنشانی را نیز تحت تأثیر قرار میدهد. اغلب خطرات ناشی از این نوع آتشسوزی مربوط به تماس مستقیم شعله میباشد. این نوع حریق در زمانی که گاز به طور یکنواخت در محیط پراکنده شده باشد و سرعت شعله های آن دارای شتاب کافی برای ایجاد تأثیرات فشاری نباشد غیر انفجاری است، اما در صورتی که ابر گازی قابل اشتعال که در یک محیط متراکم نظیر اتاق مخازن، به صورت آشفته و غیر یکنواخت تجمع یافته و با یک جرقه تاخیردار همراه شود سبب ایجاد انفجار ابر گازی میشود. آتشسوزی ناگهانی معمولاً بیشتر از چند دهم ثانیه طول نمیکشد. وقتی مخزن از بالاترین نقطه دارای ترک و یا سوراخ گردد و دمای محیط هم به بالا باشد، موجب پوشش حجم زیادی از گاز در اطراف مخزن و ایجاد حریق ناگهانی (فلش فایر) میگردد که یک احتراق غیر انفجاری از گاز در هوای آزاد میباشد (17). در مطالعه انجام شده توسط Jafari و همکاران (2013) با عنوان مدلسازی پیامد فرآیند تولید هیدروژن با استفاده از نرمافزار تخصصی PHAST 6.54 نتایج نشان داد که به‌کارگیری روش پیشنهادی نشان داد که خطرناکترین پیامدهای واحد تولید هیدروژن آتش فورانی، آتش ناگهانی و انفجار است (18) که با نتایج این تحقیق همخوانی دارد. در مطالعه انجام شده توسط Velayatzadeh و همکاران (2017) با عنوان مدلسازی پیامد انفجار مخزن گاز مایع با استفاده از نرم افزار ALOHA نشان داد که به دلیل وجود گاز مایع قابل اشتعال در مخزن، احتمال ایجاد آتش استخری و انفجار بخار مایع در حال جوش (BLEVE) در خروجی نرمافزار وجود نداشت. در هر دو مدل در فاصله بیش از 10 یارد یعنی حدود 12 متر خطر شکستن شیشه ها بر اثر موج انتشار و خطر انفجار وجود خواهد داشت که طبق نقشه ساختمان های مجاور در این محدود نیستند؛ به عبارت دیگر در مدل آتش فورانی (در صورت موجود بودن جرقه) در فاصله 11 یارد یعنی حدود 12 متر ناحیه انفجار در حدود 60 ثانیه پس از سوراخ شدن وجود داشت و در همین فاصله احتمال آتشسوزی و آسیب بر اثر موج انتشار در مدت 60 ثانیه وجود داشت. در مدل انتشار ابر متراکم، در فاصله 12 یارد ناحیه شکستن شیشه ها بر اثر موج انتشار وجود داشت. طبق نقشه ساختمانهای مجاور در محدوده این دو سناریو هستند و این دو مدل تهدید جدی به حساب میآیند و میتوانند آسیبهای جدی را وارد کنند (19) که با نتایج این تحقیق مطابقت داشت.
در مطالعه انجام شده توسط Shirali و Nematpour (2018) با عنوان بررسی مدل پیامد انتشار گاز متان در یکی از جایگاههای سوخت CNG (Compressed Natural Gas) شهر اهواز نشان داد که با افزایش قطر شکاف، محدوده تشعشع حرارتی نیز در فواصل بیشتری پیشروی خواهد کرد به طوریکه این فاصله از شکافی به قطر 01/0 تا 03/0 میلی‌متر در kw/m2 10 به ترتیب از 10 به 21 متری افزایش داشته است. همچنین در محدوده قابل اشتعال ابر بخار متان، غلظت در ppm 30000 که حدود 60 درصد حداقل غلظت قابل اشتعال میباشد که از فاصله 58/68 به 160 متر رسیده است که در نتیجه عواقب ناشی از موج انفجار تا 160 متر و تشعشع حرارتی تا 21 متری در جایگاههای سوخت CNG خطرناکترین عاملی است که کارکنان و مناطق مسکونی اطراف را تهدید میکند. در نتیجه با رعایت فاصله مجاز در ساخت‌وساز و افزایش اقدامات ایمنی و پیشگیری از حوادث در اطراف جایگاههای سوخترسانی میتوان موجب کاهش تلفات و حوادث احتمالی شد (20).
در این تحقیق شبیهسازی نرمافزار PHAST ناشی از نشت LPG نشان داد که ابر بخاری را تشکیل میدهد که تا شعاع 100 متری در تمامی شرایط آب و هوایی با حداقل غلظت ppm 10000 در جهت باد گسترش مییابد (16). این نشتی حداقل محدودهای 8 متری را در فصل زمستان و حداکثر 14 متری را در فصل تابستان در جهت باد با حداقل غلظت ppm 8366 را مستعد وقوع flash fire قرار میدهد. این نشتی حداقل محدودهای 110 متری را در فصل تابستان و حداکثر 130 متری را در شرایط آب و هوایی F 5/1 در جهت باد با حداقل غلظت ppm 8366 را مستعد وقوع flash fire قرار میدهد. در صورت حضور در این محدوده و وقوع آتش ناگهانی احتمال مرگ 100% خواهد بود (15). طبق تجزیه‌وتحلیل به عمل آمده مشخص شد که موج انفجار ناشی از مخزن کروی LPG، میتواند مخازن کناری LPG را دچار انفجار کرده که این امر سبب زنجیرهای شدن انفجارات خواهد شد (9). در مطالعه انجام شده توسط Nemati و همکاران (2019) با عنوان آنالیز نشت گاز از مخزن پروپان در پالایشگاه هفتم پارس جنوبی به کمک نرمافزار PHAST به منظور تعیین حداکثر ریسک محتمل در شرایط ذخیره پروپان در مخزنی با حجم 45000 مترمکعب، دمای 46- درجه سانتی‌گراد و فشار 01/1 بار دو پدیده گسست مخزن و تخلیه کل موجودی مخزن در یک زمان معین مورد بررسی قرار گرفت که درمورد آنالیز نشت گاز از مخزن پروپان گزارش گردید در اثر گسست مخزن پدیدهای انتشار ابر ناشی از غلظت پروپان، آتش استخری تأخیر یافته، انفجار، آتش ناگهانی و تبخیر حاصل از استخر ایجاد شده و در اثر تخلیه کل موجودی مخزن در یک زمان معین پدیدههای انتشار ابر ناشی از غلظت پروپان، آتش استخری تأخیر یافته و سریع، انفجار، آتش ناگهانی، جت آتش و تبخیر حاصل از استخر ایجاد شده رخ خواهد داد (21). عوامل مختلفی بر مدلسازی تخلیه مواد نظیر شکل انتشار مواد، فاز ماده تخلیه شده، اندازه نشتی، مدت نشتی و مسیر ترمودینامیکی و نقطه پایانی مؤثر است. علاوه بر مدلسازی تخلیه مواد، نحوه پخش ماده در محیط و اتمسفر از اهمیت ویژهای برخوردار است. هدف اصلی مدلسازی پخش مواد، تخمین غلظت ماده منتشر شده در محیط در یک فاصله معین و زمان خاص، با توجه به شرایط محیطی است. انتشار مواد در محیط به شکل تخلیه مایع، تخلیه گازی و تخلیه دوفازی تقسیم میشود و در تخلیه گازی (از نظر رفتار ابر توده تشکیل شده) به سه دسته گازها با شناوری مثبت، گازها با شناوری منفی و گازها با شناوری خنثی تقسیمبندی میشود. عواملی همچون شرایط آب و هوایی، پایداری اتمسفر، ارتفاع انتشار مواد، ناهمواریهای زمین و اندازه حرکت مواد رها شده بر شکل ابر و نحوه پخش آن مؤثر است (22،23).
نتیجهگیری
با توجه به داده‌های به دست آمده از شبیهسازی میتوان نتیجه گرفت که در صورت بروز نشتیها در فضای باز (مواد قابل اشتعال) بزرگ‌ترین خطری که افراد و تجهیزات و به تبعیت از آن گروه آتشنشانی را تهدید میکند وقوع پدیده flash fire است که معمولاً محدوده گستردهای را در برمی‌گیرد. نتایج حاصل از این شبیهسازیها نشان داد که در هنگام وقوع شرایط اضطراری و حوادث فرآیندی نظیر نشتیها و آتشسوزیها جهت استقرار گروه‌های آتشنشانی در واحد باید فواصل ایمن را در نظر گرفت، زیرا در صورت عدم رعایت فاصله مناسب از سوی گروه‌های آتشنشانی به علت بالا رفتن احتمال ایجاد صدمه در افراد و تجهیزات آتشنشانی عملاً راندمان و کارایی گروه آتشنشانی تقلیل مییابد و امکان انجام عملیات ایمن و مؤثر از گروه اعزامی سلب خواهد شد. توصیه میگردد گروه پیشرو آتشنشانی به دستگاه گازسنجی مجهز باشد که قرار گرفتن در محدوده LFL و UFL را به آنها اخطار دهد تا از استقرار گروه آتشنشانی در محدوده مستعد وقوع آتش ناگهانی جلوگیری شود. همچنین به منظور کاهش عواقب چنین رخدادهایی در وهله اول باید سازههایی که این تجهیزات بر روی آنها نصب شدهاند و همچنین سازههای مجاور آنها را با استفاده از مواد ضد حریق در مقابل حرارت بالای ناشی از آتش فورانی مقاوم نمود و همچنین با نصب مانیتورهای آتشنشانی در نقاط مختلف واحد به تعداد کافی امکان ایجاد پرده آب به منظور جلوگیری از سرایت حرارت به سایر قسمتها را فراهم کرد. آموزش نیروی انسانی نیز سهم بسزایی در کاهش اثرات منفی وقوع چنین رخدادهایی در واحدهای فرآیندی دارد. چنانچه اپراتورها در حداقل زمان ممکن نسبت به ایزوله کردن مسیرها و کاهش فشار اقدام نمایند خسارت و تبعات آن حادثه به طرز چشمگیری کاهش خواهد یافت.
تقدیر و تشکر
این مقاله حاصل پایان‌نامه با کد ۱۳۹۸۰۳۱۵۱۰۶ میباشد؛ از همه بزرگوارانی که پژوهشگران را یاری نموده‌اند سپاسگزاریم.
مشارکت نویسندگان
طراحی پژوهش و آنالیز نرمافزار: س.د.ا
جمعآوری اطلاعات و دادهها: م.ج
نگارش و اصلاحات مقاله: م.و.ز
تضاد منافع
هیچ گونه تعارض منافع توسط نویسندگان بیان نشده است.
منابع
- Shakeri HR, Abbasi F, Kashi I. Outcome Analysis and Modeling of Process Accidents at Shiraz Refinery Using PHAST Software, First National Conference on Development of Oil, Gas and Petrochemical Knowledge Base, Mahshahr, Razi Petrochemical Company, Yaran Novin Industry Co. Arjan. 2013; 5. [Persian].
- Bazyari M, Givehchi S. Risk Analysis of Petroleum Production Facilities Using PHAST Software to Develop Emergency Response Program, Fourth International Conference on Environmental Planning and Management, Tehran, Faculty of Environment, University of Tehran. 2017; 12. [Persian].
- Ahmadi S, Adl J, Varmarziar S. Risk quantitative determination of fire and explosion in a process unit by Dow's Fire and Explosion Index. Journal of Health and Safety at Work. 2008; 5(1&2):39-46. [Persian].
- Kamaei M, Alizadeh SS, Keshvari A, et al. Investigating and modeling of the effects of condensate storage tank fire in a refinery. Journal of Occupational Health and Epidemiology. 2015; 2(3): 29-37. [Persian].
- Beglarzadeh A, Shekarian E, Shokouhi Y. Check the immediate release of kerosene tank farm maintenance using PHAST software. First international conference on oil, gas, petrochemical and power generation; Tehran. 2012; 14. [Persian].
- Jahani F, Parvini M, Shakib M. Consequence Analysis of Gas Condensate Leakage in a Gas Refinery to Develop an Emergency Response Plan. Journal of Occupational Health and Epidemiology. 2019; 6(2): 1-8. [Persian]
- Pandya N, Marsden E, Floquet P, et al. Sensitivity Analysis of a Model for atmospheric Dispersion of Toxic Gases. Institute Pour une Culture de Security Industrially. 2008; 1143-1144.
- Wang K, Liu Z, Qian X, et al. Long-term consequence and vulnerability assessment of thermal radiation hazard from LNG explosive fireball in open space based on full-scale experiment and PHAST. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2017; 46: 13–22.
- Kamaei M, Alizadeh SSA, Keshvari A, et al. Risk assessment and consequence modeling of BLEVE explosion wave phenomenon of LPG spherical tank in a refinery. Journal of Health and Safety at Work. 2016; 6(2): 10-24. [Persian].
- Alizadeh A, Mahdi Gholami MH, Derafshi S. Risk Assessment of a Petrochemical Company's Chemical Storage and Storage Tanks and its Impacts on Adjacent Residential and Industrial Areas. Journal of Safety Message. 2011; 29: 6. [Persian].
- Reyhavi Pour S, Abbas Ali Madadi Z. Modeling Propylene Employment Using ALOHA Software and Presenting Necessary Measures to Cope with Emergencies in a Petrochemical Industry, Sixth Transnational Conference on New Advances in Engineering Sciences, Tonekabon, Institute of Education Excellent future. 2013; 8. [Persian]
- Cheraghi H, Soltanzadeh A, Ghiyasi S. Consequence modeling of the ethylene oxide storage tanks explosion using the PHAST software (a case study in a petrochemical industry). Iranian Journal of Health and Environment. 2018; 11(2): 261270. [Persian].
- Langri M, Shamhamdi A, Rashtchian D. Analysis of PHAST and ALOHA Outcome Modeling Software. First International Conference on Inspection and Safety in Oil and Energy Industries, Tehran. 2010; 10.
- CCPS. Guidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor Cloud Explosions, Flash Fires, and BLEVEs. AIChE New York, ISBN 0-8169-0474-XP. 1994; 387.
- Zarei E, Jafari MJ, Dormohammadi A, et al. The Role of Modeling and Consequence Evaluation in Improving Safety Level of Industrial Hazardous Installations: A Case Study: Hydrogen Production Unit. Iranian Occupational Health. 2013; 10(6): 54-69. [Persian].
- Jahangiri M, Norouzi MA, Sarebanzadeh K. Quantitative risk assessment in process industries. Volume II. Fanavaran Publications. 2016; 412. [Persian].
- Golbabaei F, Avar N, Mohammad Fam M. Modeling Propane Emissions in an Industry. Journal of Humans and the Environment. 2012; 20: 1-13. [Persian].
- Jafari MJ, Zarei E, Dormohammadi A. Presentation of a method for consequence modeling and quantitative risk assessment of fire and explosion in process industry (Case study: Hydrogen Production Process). The Journal of Health and Safety at Work. 2013; 3(1): 55-68. [Persian].
- Velayatzadeh M, Hamedani M, Davazdah Emami S. Modeling the consequence of liquefied gas tank explosion using ALOHA software. International Conference of HSE Experts in Oil, Gas, Petrochemical, Steel and Cement Industries and Development Projects, Shiraz. 2017; 8. [Persian].
- Shirali GA, Nematpour L. Investigating Consequence Modeling of Methane Release at CNG Fuel Stations in Ahvaz City. Occupational Hygiene and Health Promotion Journal. 2018; 2(2): 77-88. [Persian].
- Nemati A, Davazdah Emami S, Velayatzadeh M. Analysis of gas leakage from propane tank in a gas refinery using PHAST software (Case study: Seventh refinery of South Pars). Scientific Monthly of Oil and Gas Exploration and Production. 2019; 168: 45-54. [Persian].
- Zenier F, Antonello F, Dattilo F, Rosa L. Investigation of an LPG accident with different mathematical model applications Int. Risk Assessment and Management. 2001; 2(3): 1-12.
23. Abbasi T, Abbasi S. The boiling liquid expanding vapor explosion (BLEVE): Mechanism, consequence assessment, management.
Journal of Hazardous Materials. 2007; 141(3): 489-519. [Persian].
Journal of Hazardous Materials. 2007; 141(3): 489-519. [Persian].
Consequences of Fire and Explosion in Distillation Unit of Persian Gulf Star Gas Condensate Refinery Using PHAST Software
Mahdi JAFARI1, Sina DAVAZDAH EMAMI2*, Mohammad VELAYATZADEH3
Abstract
1 گروه ایمنی صنعتی، موسسه آموزش عالی تابناک، لامرد، فارس، ایران 
2 گروه ایمنی صنعتی، موسسه آموزش عالی تابناک، لامرد، فارس، ایران
*(نویسنده مسئول: hse12de@gmail.com)
3 گروه ایمنی صنعتی، موسسه آموزش عالی کاسپین، قزوین، ایران
2 گروه ایمنی صنعتی، موسسه آموزش عالی تابناک، لامرد، فارس، ایران
*(نویسنده مسئول: hse12de@gmail.com)
3 گروه ایمنی صنعتی، موسسه آموزش عالی کاسپین، قزوین، ایران
1 Department of Industrial Safety, Tabnak Institute of Higher Education, Lamerd, Fars, Iran
2 Department of Industrial Safety, Tabnak Institute of Higher Education, Lamerd, Fars, Iran
*(Corresponding Author: hse12de@gmail.com)
3 Department of Industrial Safety, Caspian Institute of Higher Education, Qazvin, Iran
2 Department of Industrial Safety, Tabnak Institute of Higher Education, Lamerd, Fars, Iran
*(Corresponding Author: hse12de@gmail.com)
3 Department of Industrial Safety, Caspian Institute of Higher Education, Qazvin, Iran
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
