کاربرد نرم‌افزار PHAST در صنعت

بسیاری از فارغ التحصیلان مهندسی شیمی در شرکت های طراحی و تعدادی بی شماری در شرکت های بهره برداری اعم از صنایع پالایشگاهی، پتروشیمی و … مشغول به کار می شوند. ایمنی فرایندی موضوع تخصصی است که هم در مرحله طراحی و هم در مرحله بهره برداری از مهندسین شیمی انتظار تسلط بر آن می رود.

شناسایی ماهیت فرایندها، خطرات بالقوه و بالفعل آن از منظر فرایندی اعم از پتانسیل های بروز انفجار، حریق و نشت مواد سمی نحوه کنترل مخاطرات و محدود کردن آثار آن می تواند موضوع ایمنی فرایندی باشد. در ایمنی فرایند تمرکز بر فرایند و تجهیزات است.

با استفاده از نرم‌افزار PHAST می‌توان به سئوالات زیر پاسخ داد:

• کدام تجهیز (اعم از مخزن تحت فشار، برج یا کمپرسور و …) خطر فرایندی بیشتری دارد؟
• حریم ایمن یک واحد صنعتی چگونه مشخص می شود؟
• در صورت انفجار یک مخزن محتوی گاز مشخص تا چه شعاعی احتمال مرگ افراد حاضر در واحد بالای 10 درصد است؟
• جانمایی و موقعیت یابی واحدهای فرایندی به چه ترتیبی باشد تا کمترین آثار دمینو ایجاد شود؟
• آشکارسازها گاز و آتش را باید در چه فواصلی از تجهیزات قرار دهیم؟
• در طراحی یک واحد صنعتی چه مناطقی را به عنوان مناطق جهت تجمع کارکنان در شرایط بحرانی تعیین کنیم؟

• آیا استفاده از عایق حرارتی برای دو مخزن آمونیاک که در فاصله مشخصی از هم قرار دارند لازم است؟
• در صورت نشت ماده سمی در یک منطقه شهری ساکنین، چه مدت زمانی برای تخلیه منطقه فرصت دارند و در چه جهتی باید از منشا نشت دور شوند؟
• آیا برای یک کمپرسور پرفشار نیاز به ساخت دیوار بتنی وجود دارد؟
• در صورت آتش گرفتن یک چاه نفتی پرسنل آتش نشانی از چه جهتی و با چه ابزار محافظتی می توانند به مهار آتش بپردازند؟
• در صورت برخورد بیل مکانیکی به لوله پر فشار گاز بین شهری یا شهری چه خطراتی پرسنل را تهدید می کند و احتمال مرگ افراد بر حسب فاصله چه میزان خواهد بود؟

جایگاه نرم‌افزار PHAST

در این نوشته سعی کردیم اصول کار با نرم‌افزار فست را با زبانی ساده توضیح دهیم. مزیت این مقاله در این است که شما قبل از شروع به یادگیری نرم‌افزار فست، با کاربردهای متعدد و همینطور با محدودیت‌های آن آشنا می‌شوید این باعث می‌شود اولا سطح توقعات شما از نرم‌افزار تنظیم شود ثانیا برای یادگیری آن انگیزه بیشتری داشته باشید. در بخش اول در مورد جایگاه این نرم‌افزار و کاربردهای آن صحبت کرده‌ایم. از شما دعوت می‌کنیم به بخش اول توضیحات دکتر پروینی در این زمینه و در فیلم زیر گوش کنید.

ابتدا باید بفهمیم این نرم افزار در کجای مباحث ایمنی فرایندی قرار می‌گیرد.

ایمنی به سه دسته کلی تقسیم بندی می شود

• ایمنی فردی
• ایمنی شغلی
• ایمنی فرایندی

مسلما در کشور ایران مثل خیلی از کشور ها ایمنی شغلی بهتر کار شده است اما در بقیه ضعیف است. این نرم افزار به ایمنی فرایندی می پردازد .

با این نرم افزار کدام یک از حوادث فرایندی را می توان مدل سازی کرد ؟

همین طور که در ویدیو ملاحظه می‌کنید یک نشت در پالایشگاه رخ می دهد و این نشت سر آغاز حوادثی است که می تواند منجر به انفجار و پولفایر شود و انواع آتش ها را ایجاد کند. این موارد در نرم افزارPHAST بررسی می‌شود.

در هر صورت ما با حوادث فرایندی سر و کار داریم که معمولا شروع آن با یک نشت یا گسست ناگهانیست و ادامه پیدا می کند. البته به این موضوع این نیست که ما فقط همین مباحث را داریم. طبق قاعده ما سه حادثه فرایندی عمده را می توان با نرم افزار phast مدل سازی کرد : آتش سوزی ، نشت مواد سمی و انفجار.

صرفا به خاطر اینکه دامنه کاربرد های این نرم افزار را بدانیم به مدل BOW – TIE  اشاره می کنم مجموعه مطالعاتی که ما می خواهیم انجام بدهیم؛ مربوط به قبل یا بعد از حادثه است. اقداماتی که قبل از وقوع حادثه انجام میدهیم درواقع اقدامات پیشگیرانه هستند. اگر حادثه ای رخ داد اقدامات کنترلی انجام میدهیم تا پیامد این حادثه قابل کنترل باشد. به عنوان مثال اگر کمپرسور در قلب واحد داریم که احتمال انفجار دارد؛ اطراف آن را دیوار بتنی می کشیم.یا مثلا زیر مخازن از DIKE استفاده می کنیم که اگر نشتی داشته باشیم؛ محتویات مخزن داخل آن بریزد و بتوانیم پیامد آن را کنترل کنیم.

PHAST نرم افزاریست که برای بعد از حادثه کاربرد دارد. پس بنابراین ما به دنبال کاهش یا کنترل پیامد هستیم نه شناسایی خطرات. حوادث مورد نظر ما آتش، انفجار و نشت مواد سمی است. پس بنابر این خیلی از موارد دیگر موضوع این نرم افزار نیست. انواع انفجار ها و نشتی ها موضوع بررسی این نرم افزار است.

اما ابتدا چند سوال مقدماتی بپرسیم:

• به واسطه انفجار خط لوله که در خیابانX دفن شده است؛ چه ریسکی نفر مستقر در اتاق 102 ساختمان مجاور را تهدید می‌کند؟ ساختمان مذکور در منطقه امن از نظر ریسک جمعی قرار دارد؟

چون بحث ریسک و انفجار مطرح شده است پس یک حادثه فرایندی است و این ریسک کمی ست. پس ما از نرم افزار SAFITI استفاده کنیم و از PHAST استفاده نمی‌کنیم چون ریسک با شدت پیامد در احتمال وقوع مساوی است و از نرم افزار PHAST برای محاسبه شدت پیامد استفاده می کنم نه ریسک. پس این نکته مرزبندی را مشخص می‌کند.

اگر بگوییم نقطه ای که در نقشه مشخص شده است انفجاری داشته باشیم تا چه شعاعی ریسک قابل قبول نیست یا هست ؟ یا اگر مخزن داشته باشیم تا چه شعاعی ریسک جمعی افرادی که در آنجا زندگی می کنند قابل تامل هست؟ از SAFITI برای محاسبه ی میزان ریسک کمی استفاده می‌کنیم.

• به واسطه آتش سوزی در خط لوله مدفون در خیابان شیخ بهایی احتمال مرگ نفر مستقر در طبقه دوم ساختمان کنار خیابان چند درصد است؟

چون آتش سوزی است پس حادثه فرایندیست. احتمال مرگ شخص پیامد هست پس می توان از نرم افزار فست استفاده کرد.

• به واسطه نشت گاز از خط لوله مدفون در خیابان X چه غلظتی از ماده سمی در چه مدت زمانی به نفر مستقر در اتاق 102 ساختمان Y می رسد و آیا خطر مرگ بالای 10 درصد می باشد؟

اینجا هم حادثه فرایندی داریم که خطر مرگ را می‌خواهد. احتمال مرگ هم پیامد هست پس اینجا هم می توانیم از فست استفاده کنیم

از مثال‌های بیشتری می توانیم استفاده کنیم تا بحث ارزیابی پیامد و ارزیابی ریسک را تفکیک کنیم. وقتی از کلمه ریسک استفاده می کنیم؛ ریسک کیفی هم مد نظر است. ولی ریسک کیفی را در روش‌های شناسایی مخاطرات استفاده می‌کنیم. یعنی طبق الگوریتم، مربوط به قبل از حادثه است.

• درصد مرگ و میر ناشی از 10 دقیقه حضور در معرض 300ppm گاز سمی H2S را تعیین کنید؟

چون نشت هست پس می تواند حادثه فرایندی باشد و از طرفی درصد مرگ و میر را خواسته است. با الگوریتم ساده زیرمی توانیم ببینیم فست پاسخگو است یا خیر.

حادثه فرایندیست یا خیر.موضوع بحث ما به پیامد برگردد از نرم افزار PHAST می‌توانیم استفاده کنیم. اما اگر به پیامد برنگردد ممکن است به ریسک برگردد که از SAFITI استفاده می کنیم. ممکن است که سوال مستقیم و غیرمستقیم به پیامد برگردد.

• اگر یکی از مخازن ما دچار نشتی شود و نفت روی زمین بریزد؛ آیا با زمانی که در اختیار داریم می توانیم قبل از اینکه انفجار رخ دهد؛ به موقع عمل کنیم؟

صورت سوال درصد مرگ و میر ندارد اما باز هم پیامد است.

• مثال بعدی چه حرارتی برای ایجاد 50 درصد مرگ و میر در طول 100 ثانیه مورد نیاز است ؟

باز هم بحث آتش سوزی مطرح است که جزو حوادث فرایندی هست پس بنابر این از PHAST استفاده می‌کنیم .

• مثلا در صورت برخورد بیل مکانیکی به خط لوله X و بستن ششیر اول به فاصله 300 متری بالا دست نقطه شکست و شیر دوم به فاصله 100 متری پایین دست نقطه شکست، 10 دقیقه بعد از حادثه چه حجم از گاز هدر خواهد رفت؟ طول شعله آتش فورانی ایجاد شده چقدر خواهد بود؟

پیامد ما تلفات جانی نیست و به صورت غیر مستقیم به پیامد اشاره دارد. پس نتیجه می گیریم که از PHAST برای مباحث سایر پیامدها هم استفاده می‌کنیم و فقط پیامد جانی به معنی مرگ نیست. این پیامد می تواند کر شدن به واسطه انفجار، شکستن شیشه های ساختمان، هدر رفت مواد، آسیب به محیط زیست و… باشد.

•  آیا فست می توانست محاسبه کند که آتش سوزی مخزن C می‌تواند باعث انفجار مخازن LPG شود؟

این هم سوالی هست که با فست خیلی سریع می توان جواب داد. پس بنابراین جایی که با شرایط اضطراری مواجه هستیم از سرعت نرم افزار فست استفاده می کنیم و تصمیم‌های درست تری را می‌گیریم. یا اینکه می توانیم بعضی از طرح های ایمنی را بررسی کنیم. مثلا آیا دایک یا حوضچه زیر مخازن کارایی دارد؟ آیا لازم است مخازن جانبی را عایق کاری حرارتی کنیم؟ آیا حریم ایمن در چیدمان مخازن رعایت شده است؟ و… .

نحوه کار نرم‌افزار PHAST و کاربردهای آن

در بخش دوم که فیلم آن در زیر آورده شده است دکتر پروینی توضیحاتی در ارتباط با اصولی که فست برای محاسبه پیامد حوادث فرایندی استفاده می کند و همینطور شرح کاربردهای نرم افزار در پروژه های صنعتی داده‌اند.

معرفی PHAST و مدل‌های پشت صحنه

الگوریتم کار با نرم‌افزار PHAST، محدودیت‌ها و اعتبار نرم‌افزار