کاربرد نرم افزار PHAST در یک پتروشیمی

بازدیدها: 391

حوادث فرآیندی صنعت پتروشیمی

با توجه در نمودار پایین مشاهده می شود که

1- پر تکرارترین حادثه صنعت فرآیندی در دنیا، انفجار ابر بخار است.

2- البته نرخ تلفات حوادث شغلی از حوادث فرآیندی بیشتر است.

3- در صورت وقوع یکی از حوادث فرآیندی اعم از انفجار، آتش سوزی و مسمومیت ناشی از نشت، انفجار تلفات بالاتری را منجر می شود.

عوامل ایجاد حوادث فرآیندی را می توان در یک یا چند مورد از موارد زیر جستجو کرد:

1- خطای انسانی:

عملیات نادرست، آگاهی ناکافی، عدم برخورداری از صلاحیت شغلی لازم، دستور اشتباه سرپرست، نظارت ناکافی

2- عوامل فیزیکی:

تجهیزات بی کیفیت در طراحی یا ساخت، ناکافی بودن تجهیزات ایمنی

3- عوامل فنی:

عدم شناخت کامل ریسک های مراحل تولید، نامناسب بودن روش پایش ایمنی تجهیزات و فرآیندها، ضعف در دانش فنی ایمنی فرآیند،

4- عوامل محیطی:

ریسک انتشار پساب و پسماند، عدم شناسایی مناسب ریسک های محیطی و کنترل آنها، ریسک محیط عملیاتی، خطرات طبیعت پیرامون

5- عوامل مدیریتی:

سازمان دهی غلط، ضعف در ایجاد حس مسئولیت در پرسنل، سرمایه گذاری ناکافی در مقوله ایمنی، ناکارآمد بودن سیستم مدیریت شرایط اضطراری

انگیزه این مقاله

برای تدریس دوره ای با عنوان کاربرد نرم افزار PHAST و نرم افزار SAFETI در چالش های پتروشیمی کردستان به این پتروشیمی دعوت شدم و پیش از برگزاری این دوره این نوشته را به منظور استفاده بهینه شرکت کنندگان در این کارگاه حضوری نوشتم.

در این کارگاه دنبال چه هستیم؟

پیش از شروع کارگاه باید به این نکات توجه داشته باشیم:

1- آنچه در این دوره مد نظر است بحث ایمنی فرآیندی است نه ایمنی فردی و نه ایمنی شغلی؛ برای تشخیص این که چه مقوله در ایمنی فرآیندی قرار می گیرد باید به حوادث دقت کنیم. در ایمنی فرآیند ما با 3 تا حادثه مواجه هستیم آتش سوزی، انفجار و مسمومیت ناشی از انتشار.

2- با اینکه ما در ادارات ایمنی و HSE دو وظیفه بیشتر نداریم پیشگیری از وقوع حادثه و کاهش پیامد آن اما هدف اصلی در این کارگاه و کار با نرم افزار phast رسیدن به پیشنهاداتی برای کاهش پیامد حوادث فرآیندی است نه پیشگیری از وقوع حادثه.

3- بازیگر نقش اصلی یک حادثه فرآیندی سیال فرآیندی است که می تواند قابل اشتعال یا سمی یا هر دو باشد و تمرکز ایمنی فرآیند روی نشتی است پس در این کارگاه هدف اصلی این است که یک سناریوی نشتی معتبر بر اساس مطالعات ارزیابی کیفی ریسک مثل هازوپ و هازید تعیین شود و بعد به کمک نرم افزار پیامد نشتی که می تواند وقوع حوادث فرآیندی باشد بررسی شود.

4- درست است که هدف کارگاه یادگیری نرم افزار است اما از آنجا که چالش های واقعی پتروشیمی بررسی می شود خروجی کار باید اقدامات عملی منجر به کاهش ریسک فرآیندی باشد که میزان اثربخشی آنها با نرم افزار بررسی می شود.

5- گلوگاه هر مطالعه ارزیابی پیامدی تعیین سناریو معتبر است در این مورد باید وسواس ویژه ای به خرج داده شود.

6- اگر به عنوان افسر آتش نشان می خواهید وارد این کارگاه شید به این سئوال جواب دهید که چه حجم آب یا فوم برای اطفای حریق مورد نیاز خواهد بود اگر به عنوان مهندس فرآیند وارد این کارگاه می شوید تحقیق کنید که فلسفه ایمنی تجهیز یا فرآیند بر چه اساسی نوشته می شود؟

7- خروجی هر کار مهندسی مدارک مهندسی است اینجا هم وقتی داریم مطالعه ارزیابی پیامد یا ارزیابی ریسک کمی انجام می دهیم در نهایت باید مدرک مهندسی تولید کنیم. مدرک مهندسی مورد بحث ما چیست؟ در کارگاه صحبت می کنیم.

8- برای هر مبحث مهندسی ما به دو ابزار در کنار هم نیازمندیم استاندارد و نرم افزار اینجا هم در مبحث مهندسی ایمنی فرآیند از هر دو باید استفاده کنیم صرفا استفاده از نرم افزار کفایت نمی کند همانطوری که استفاده از استاندارد به تنهایی که حداقل ها را مشخص کرده کافی نیست.

9- در طول کارگاه به این نکته که کی از نرم افزار PHAST استفاده می کنیم و کی از نرم افزار SAFETI دقت داشته باشید! محدودیت های هر کدام را بشناسید! پیش فرض های نرم افزار در حل مسائل را بشناسید، نسبت به فیزیک پدیده نشتی و پدیده های متعاقب آن دید داشته باشید و نحوه تحلیل نتایج را یاد بگیرید.

پیش از شروع کار با نرم افزار PHAST

پیش از اینکه به حل مسائل منتخب این کارگاه بپردازیم در مورد مسائل زیر صحبت می کنیم:

1- فعالیت شرکت شما، چه ریسکی برای کارکنان و ساکنین اطراف ایجاد می کند؟ آیا این ریسک قابل قبول است؟

2- ریسک ایجاد شده آیا در حال کنترل است؟ (تعیین فواصل ایمنی و …)

3- چه مخاطراتی در واحد پتروشیمیایی شما وجود دارد؟ (مخاطرات مواد شیمیایی و …)

4- چه نواحی پر ریسکی به ترتیب اولویت در پتروشیمی شما وجود دارد؟

5- آیا بازرسی فنی و نگهداری از تجهیزات بر اساس ریسک انجام می شود؟

6- آیا هماهنگی لازم بین بهره برداری، مهندسی فرآیند، HSE، خدمات مهندسی وجود دارد؟

7- برای اطمینان از مدیریت ایمنی در پتروشیمی شما چه راهکاری وجود دارد؟ مهندسی یا مدیریتی؟

8- نرم افزار PHAST چه کمکی به ایمنی در شرکت شما می کند؟

9- آیا استفاده از نرم افزار PHAST کفایت می کند یا باید از نرم افزار SAFETI هم استفاده شود؟

10- چگونه تشخیص دهیم از کدام تکنیک ارزیابی ریسک باید استفاده کنیم؟

11- محدودیت نرم افزار PHAST و SAFETI در چیست؟

12- چگونه باید برای مواجهه با حوادث احتمالی پیش طرح ریزی کنیم؟

به نظر می رسد با توجه به ماهیت فرآیندی فعالیت های شرکت، نیاز به استقرار سیستم مدیریت ایمنی فرآیند (PSM) شدیدا احساس می شود.

با تسلط بر نرم افزار PHAST به چه سئوالاتی می توانیم جواب دهیم؟

1- چگونه برای مواجهه با شرایط اضطراری کسب آمادگی کنیم؟

2- کدام تجهیز و کدام ناحیه ریسک در شرکت بالاتری دارد؟

3- حریم ایمن هر تجهیز و سایت چقدر است؟

4- آیا امکان قطع اضطراری جریان ماده در هنگام اضطرار وجود دارد؟

5- آیا در صورت نشت از مخازن اتلاف مواد و حوادث بعدی تحت کنترل خواهد بود؟

6- آیا حجم آب آتشنشانی برای اطفا مناسب است؟

7- آیا راه های دسترسی به تجهیزات برای تخلیه، فرار و نجات و عملیات مدیریت حادثه کفایت می کند؟

8- آیا ایمنی مخازن قابل قبول می باشد؟

9- در صورت نیاز به جانمایی تجهیز یا انبار جدید چگونه باید این جانمایی انجام شود؟

10- ریسک حمل و نقل مواد شیمیایی از طرق مختلف اعم از لوله و تانکر چقدر است؟

11- ریسک ذخیره سازی مواد به روش موجود چقدر است؟ آیا قابل قبول است؟

12- کدام محل برای تجمع ایمن پرسنل مناسب تر است؟

13- مهمترین اصلی که در صورت بروز حوادث فرآیندی باید به پرسنل آموزش دهیم و تمرین کنیم تا تلفات کمتری داشته باشیم چیست؟

14- چگونه قبل از اجرای یک اقدام اصلاحی و پیشگیرانه اثربخشی آن در کاهش ریسک را بررسی فنی کنیم؟

15- چگونه برای توجیه فنی، عملیاتی و اقتصادی از نرم افزارهای PHAST و SAFETI استفاده کنیم؟

16- آیا لازم است مخازن همجوار عایق کاری شوند؟

17- آیا لازم است مخازن دایک وال (حوضچه) داشته باشند؟

18- آیا لازم است کمپرسورها دیوار بتنی محافظ داشته باشند؟

19- در صورت خاموش شدن فلر، چه ریسک زیست محیطی و چه خطرات ایمنی ساکنیم اطراف را تهدید می کند؟

20- آیا لازم است در صورت بروز آتش سوزی در یک مخزن، مخازن دیگر خنک شوند؟

21- در صورت وقوع یک حادثه فرآیندی، برای تجزیه و تحلیل آن، باید در اسرع وقت نسبت به جمع آوری چه اطلاعاتی اقدام شود؟

22- در صورت مواجهه با دعاوی قضایی مثل شکایت ساکنین اطراف پتروشیمی از ریسک بالای فعالیت ها و تحمیل هزینه ایمن سازی چگونه باید از خودمان دفاع کنیم؟

23- چگونه باید به نمایندگان بیمه ثابت کنیم که حق بیمه کمتری از شرکت ما دریافت کنند؟

24- چگونه باید در عمل از نتایج ارزیابی ریسک استفاده کنیم؟

25- موقعیت اتاق کنترل، بخش اداری و اتاق مدیریت بحران درست انتخاب شده یا خیر؟

26- آیا دیواره های اتاق کنترل باید ضد انفجاری باشد؟ درب اتاق کنترل چطور؟

نکات کلیدی در رفع چالش های ایمنی فرآیند پتروشیمی با نرم افزار

1- مهمترین مرحله مطالعه ارزیابی پیامد، مرحله تعیین سناریوی نشتی معتبر است. اگر می خواهید یک گزارش پروژه ارزیابی پیامد یا ارزیابی ریسک کمی را قضاوت کنید اول نحوه انتخاب سناریو را چک کنید. برای انتخاب سناریوی معتبر از استانداردها استفاده می کنیم مگر اینکه … در این مورد مفصل در کارگاه صحبت می کنیم.

2- انتخاب سیال بازیگر نقش اصلی نکته کلیدی بعدی است که در کارگاه مفصل در مورد آن صحبت می کنیم.

3- آیا باید برای تمام تجهیزات و لوله های سایت ارزیابی پیامد و مدلسازی با نرم افزار PHAST صورت گیرد؟

4- چگونه باید تمام مواد خطرناک را علیرغم ناموجود بودن در پایگاه اطلاعات نرم افزار تعریف کنیم؟

5- چه نمودارهایی باید در تجزیه و تحلیل نتایج مورد استفاده قرار گیرد؟ آیا یک نمودار برای یک موضوع کافی است؟

6- چگونه باید نتایج مدل سازی اعتبارسنجی شود؟

7- چگونه باید معیارهای ارزیابی ریسک یا پیامد انتخاب و تنظیم شود؟

8- آیا لازم است معادلات پیش فرض نرم افزار تغییر یابد؟

9- از چه نسخه ای از نرم افزار باید برای مدل سازی پیامد و ریسک استفاده شود؟

10- یک گزارش استاندارد ارزیابی ریسک یا ارزیابی پیامدباید چه بخش هایی داشته باشد؟

11- چگونه از نتایج مطالعات هازوپ و هازید در مدل سازی پیامد حوادث فرآیندی استفاده می شود؟

مزیت بزرگ این کارگاه

در این کارگاه الگوریتمی هفت مرحله ای برای کار با نرم افزار PHAST که خودم آن را ابداع کرده ام به شما ارائه خواهد شد که کار با نرم افزار PHAST را بسیار آسان خواهد کرد به طوری که شما خواهید توانست هر مساله ای را بدون مشکل در نرم افزار PHAST وارد کنید. الگوریتم دیگری در 12 مرحله برای کار با نرم افزار SAFETI ارائه خواهد شد

نرم افزارهای ارزیابی پیامد

نرم افزارهای مختلفی در دنیا برای ارزیابی پیامد حوادث فرآیندی وجود دارد مثلا:

ALOHA
KFX
EXSIM
FLACS

از بین همه این نرم افزارها نرم افزار PHAST از استقبال بیشتری در دنیا برخوردار شده و در پروژه های مختلفی در ایران هم مورد استفاده قرار گرفته است چه در مرحله طراحی و چه در مرحله بهره برداری

الزامات قانونی مرتبط به ایمنی فرآیند در یک پتروشیمی

الزامات مختلفی در یک پتروشیمی برای استقرار سیستم مدیریت ایمنی فرآیند یا PSM وجود دارد. ارزیابی پیامد و ارزیابی ریسک کمی برای اجرای بسیاری از المان های این سیستم ضروری و لازم است المان هایی چون ارزیابی ریسک، تجزیه و تحلیل حوادث، مدیریت شرایط اضطراری، دانش ایمنی فرآیند و …

قبل از کارگاه لطفا فیلم زیر را مشاهده کنید.

مساله اول

یک مخزن تولوئن به حجم … متر مکعب برای نگهداری تولوئن در دمای 15 درجه سانتی گراد و فشار نسبی 0/5 بار مفروض است. قطر مخزن … و طول آن 8 متر است. قطر لوله ورودی به این مخزن افقی 3 اینچ و خروجی 2 اینچ است.

سناریوهای زیر را بررسی کنید:
گسست لوله ورودی 3 اینچ به مخزن
نشتی روی لوله ورودی

با توجه به اینکه بارگیری این مخزن به وسیله بشکه 1000 و 220 لیتری و پمپ انجام می شود استفاده از این مخزن به صورت یک بار در روز و مصرف روزانه 1800 کیلوگرم می باشد این فعالیت چه ریسکی دارد؟

در مورد مخزن 220 به سئوالات زیر جواب دهید:

1- در هر سناریو چقدر طول می کشد که مخزن خالی شود؟ در انتهای کار هنوز چند کیلوگرم ماده داخل مخزن باقی مانده است؟

2- در شرایط نگهداری گفته شده در صورت مساله، تولوئن در چه فازی است؟ آیا می توان با تغییر شرایط نگهداری مخاطره را کاهش داد؟

3- جهت رهایش ماده می تواند روی دبی تخلیه، میزان پراکنش، مساحت سمیت تاثیر بگذارد؟

4- در صورت نشت ماده از محل لوله گسسته شده، کدام حادثه آثار وخیم تری خواهد داشت؟

5- در این سناریو، افراد حاضر در سایت چه مدت زمانی برای فرار نیاز دارند و تا چه شعاعی باید از محل حادثه دور شوند؟

6-آیا تراکم موانع در اطراف مخزن در انتشار و انفجار تاثیر گذار است یا خیر؟

7- در نشت از محل پارگی، تا چه فاصله در صورت وجود منبع جرقه اشتعال یا انفجار خواهیم داشت؟

8- با فرض اینکه لوله حامل مواد قابل اشتعالی در فاصله 3 متری و در ارتفاع 4 متری این مخزن باشد آیا این لوله در معرض آتش فورانی قرار می گیرد؟ آیا تشعشع ناشی از این آتش می تواند منجر به تخریب لوله شود؟ چند دقیقه زمان برای تخریب این لوله لازم است؟

9- آیا تجهیزات مجاور، نیاز به محافظت در برابر آتش و انفجار ناشی از این مخزن دارند؟ یا به عبارت دیگر چه آثار دومینویی ممکن است رخ دهد.

10- در صورت نشت ماده از محل لوله گسسته شده، چقدر ماده در لحظه خروج فلش می شود؟ ابعاد استخر ایجاد شده چقدر است؟ بهترین اقدام مهندسی برای کاهش پیامد نشتی چیست؟ پیشنهاد اصلاحی چقدر باعث جلوگیری از اتلاف ماده در نیم ساعت نشتی می شود؟

11- برای آتش استخری ایجاد شده بدون فرض وجود حوضچه زیر مخزن، محل استقرار نیروی آتش نشانی و حجم آب مورد نیاز را مشخص کنید. لباس آتش نشانی تا چه تشعشعی را تحمل می کند؟

در شکل زیر می توانیم تاثیرات خطرناک ترین حادثه ممکن برای این مساله و تاثیرات آن بر تجهیزات اطراف را مشاهده کنیم.

در شکل زیر می توانیم تغییرات فشار داخل مخزن با زمان در نتیجه نشتی ایجاد شده نمایش داده شده است.

قبل از کار با نرم افزار PHAST این فیلم را ببینید

مساله دوم

اگر یک نشتی از خروجی سیلندر 2F کمپرسور هایپر ایجاد شود. اتیلن در فشار …. بار و دمای … درجه از این خروجی نشت می کند. ساختمانی که این کمپرسور در داخل آن قرار دارد 37 متر در 62 متر به ارتفاع 16 متر می باشد. 20 فن در ارتفاع 4.2 متری نصب شده اند. قطر فن ها را 1 متر و دبی آن ها را …. متر مکعب بر دقیقه بگیرید. با فرض واکنش مناسب در مهار نشتی 3 دقیقه نشتی به طول می کشد.
در صورت وقوع این نشت، چه حوادثی ممکن است اتفاق بیفتد؟
آیا ساختمان تخریب خواهد شد؟ انفجار در داخل ساختمان را مدلسازی کنید.
برای اطمینان از عدم تخریب ساختمان چه تغییراتی باید در طراحی فن ها داده شود؟

در شکل زیر می توانیم نتایج مدلسازی انتشار در نتیجه نشت ماده در داخل ساختمان را مشاهده کنیم:

در شکل زیر می توانیم تغییرات غلظت ماده آزاد شده در داخل ساختمان با گذشت زمان را مشاهده کرد.

مساله سوم

یکی از پتروشیمی کشور، خوراک خود را از خط لوله اتیلن به قطر 14 اینچ با فشار 60 بار و دمای 10 درجه سانتی گراد تامین می کند لذا این خط برای پتروشیمی اهمیت استراتژیک دارد. با ارزیابی ریسک باید عوامل خوردگی یا گسست خط لوله شناسایی شود. با مطالعات ارزیابی پیامد نیز می توان حریم ایمن خط را تعیین کرد تا در صورت نشت، جان و اموال مردم حفظ گردد.

الف- به کمک نرم افزار PHAST مشخص کنید که در صورت برخورد بیل مکانیکی به این خط، انفجار یا آتش ناگهانی احتمالی چه ابعادی خواهد داشت؟ بیل مکانیکی در فاصله 5 متری لوله قرار دارد. آیا بیل مکانیکی می تواند منبع احتراق باشد؟ مهمترین آموزشی که برای زنده ماندن افراد در محدوده کارگاه باید داده شود چیست؟

ب- در صورتی که به دلیل خوردگی داخلی، شکافی به اندازه قطر خط در لوله ایجاد شود پیامدهای آن را حساب کنید.

ج- اتومات کردن شیر قطع اضطراری چقدر ضروری است؟

فرضیات مساله:

1- این خط لوله به صورت دفنی در عمق 2 متری فرض شده است.

2- فاصله شیر قطع اضطراری دستی در بالادست مجتمع را 1 کیلومتر در نظر بگیرید.

3- از لحظه نشتی تا قطع جریان 30 دقیقه طول می کشد.

در شکل زیر اثر انتقال خط لوله به زیر زمین در کاهش تبعات مشاهده می کنید.

مساله چهارم

… تن پراکساید 1 (C9H18O3) در ظروف … کیلوگرمی (…. لیتر) در ساختمان واحد 030 نگهداری می شود با توجه به دمای SADT پایین این مواد (20 درجه) و احتمال تجزیه آن و آتش گیری بدون نیاز به اکسیژن، دمای ساختمان توسط کولرهای گازی در 10- درجه نگهداری می شود. در صورت قطع برق و خاموشی سیستم سردسازی و افزایش دما، خطرات اشتعال مطرح می شود. مطلوب است:

الف- در صورت اشتعال مواد داخل این ساختمان، چه پیامدهایی قابل انتظار است؟

ب- در صورت آتش سوزی این مواد، چه تاثیراتی روی سایر مواد قابل اشتعال در این ساختمان ایجاد می شود با توجه به اینکه بین این مواد دیوار کوتاهی وجود دارد.

مساله پنجم

در پتروشیمی خود با انجام محاسبات ریسک کمی به کمک نرم افزار SAFETI، نقاط با ریسک بالای سایت را مشخص کنید.

چه ریسکی اپراتورهای اتاق کنترل را تهدید می کند؟ آیا این ریسک قابل قبول است؟

به کمک نرم افزار SAFETI میزان کاهش ریسک ناشی از یک اقدام اصلاحی را بررسی کنید.

مساله ششم

ریسک استفاده از مخزن 220 در پتروشیمی شما با شیوه موجود را محاسبه کنید؟

آیا لازم است اقداماتی برای اصلاح فرآیند انتقال خوراک، بارگیری، بهره برداری و تعمیرات و نگهداری آن صورت گیرد؟

با استفاده از نرم افزار SAFETI میزان اثربخشی پیشنهادات مطرح شده در کاهش ریسک را محاسبه و در رد و قبول مورد پیشنهاد تصمیم گیری کنید.

مخزن 220 به حجم … متر مکعب برای نگهداری تولوئن در دمای 15 درجه سانتی گراد و فشار نسبی 0/5 بار مفروض است. قطر مخزن 6 و طول آن 8 متر است. قطر لوله ورودی به این مخزن افقی 3 اینچ و خروجی 2 اینچ است. این مخزن به وسیله بشکه 1000 و 220 لیتری و پمپ انجام می شود استفاده از این مخزن به صورت یک بار در روز و مصرف روزانه 1800 کیلوگرم می باشد.