Химическая авария и фазы ее развития

Многие страны, и Россия в том числе, сталкиваются с необходимостью ликвидации в кратчайшие сроки последствий крупномасштабных аварийных ситуаций на промышленных предприятиях. Ежегодно в мире случается множество подобных аварий. Если крупномасштабная промышленная авария возникает в индустриальном районе или крупном городе, она неизбежно ведет к значительным разрушениям и потерям и может унести сотни и тысячи человеческих жизней. Результаты анализа данных по химическим авариям показали, что, несмотря на общее снижение числа объектов химической промышленности в последние годы, число аварий не уменьшается, а наоборот, возрастает. В настоящее время синтезировано более 12 миллионов веществ, ежегодно создается 500 тысяч новых соединений, около 80 тысяч из них поступает на рынок, но лишь 1000 веществ подвергается тщательному тестированию.
В коммерческом обороте применяется 100 тыс. токсичных синтетических веществ, около 300 видов опасных веществ транспортируется по железным дорогам. Более 80 % опасных грузов на железных дорогах составляют легковоспламеняющиеся жидкости, химические энергоносители, едкие, и ядовитые вещества. Количество потенциально опасных веществ растет безостановочно, транспортировка опасных грузов и аварийно химически опасных веществ (АХОВ) увеличивает вероятность аварий, пожаров, загрязнения атмосферы, гидросферы, литосферы.

Опасное химическое вещество – химическое вещество, прямое или опосредованное воздействие которого на человека может вызвать острые и хронические заболевания людей или их гибель.

Аварийно химически опасное вещество – опасное химическое вещество, производимое, хранящееся, транспортируемое, применяемое на объектах экономики, при аварийном выбросе (разливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах).

Термин «аварийно химически опасное вещество» используется для того, чтобы выделить наиболее опасные химические соединения, которые в случае аварий на производственных и транспортных объектах легко переходят в атмосферу, вызывая загрязнение (заражение) окружающей среды и массовые поражения людей. Имеется в виду то, что АХОВ в аварийных ситуациях способны «самостоятельно» или при помощи других энергоносителей переходить в атмосферу в виде пара (газа) или тонкодисперсного аэрозоля.

В промышленности наиболее часто применяются такие АХОВ как хлор, аммиак, нитрил акриловой кислоты, цианистый водород (синильная кислота), фосген, сероводород, фтористый водород, метилизоцианат, окись углерода, сероуглерод и другие вещества. Газообразные АХОВ, как правило, хранятся в герметичных стальных емкостях в сжиженном состоянии под давлением собственных паров (600-1200 кПа), а в технологические цеха подаются по трубопроводам.

Некоторые химические соединения, относящиеся к АХОВ (хлор, фосген, синильная кислота, метилизоцианат, хлорпикрин и др.), в прошлом применялись или планировались к применению в качестве боевых отравляющих веществ (ОВ). А это значит, что подразделение многих из рассматриваемых химических соединений на ОВ и АХОВ, в определенной мере, является условным и целый ряд показателей, используемых для оценки поражающих свойств ОВ, может быть применен и для характеристики АХОВ.

Ряд аварий, произошедших за последние годы на предприятиях нефтегазохимического комплекса в разных странах, резко обострил проблему безопасности химических производств и привел к принятию в некоторых странах более жестких мер по контролю за безопасностью и надежностью производства, хранения и транспортировки токсичных химических веществ. Наряду с этим на многих химических предприятиях контроль за соблюдением правил безопасности является недостаточным, отсутствуют планы действий в аварийных условиях, нет подготовленных для такого случая формирований и т.д.

Далее рассмотрим основные используемые при анализе химически опасных объектов термины и понятия.

Химически опасный объект (ХОО) – объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют опасные химические вещества, при аварии на котором или при разрушении которого может произойти гибель или химическое поражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое заражение окружающей природной среды (ОПС).

Химическая авария, или химически опасная авария – авария на химически опасном объекте, сопровождающаяся проливом или выбросом опасных химических веществ, способная привести к гибели или химическому заражению людей, продовольствия, пищевого сырья и кормов, сельскохозяйственных животных и растений, или к химическому заражению окружающей природной среды.

В общем виде под химически опасной аварией понимается опасное событие, состоящее в нарушении технологических процессов, на производстве, повреждении (разрушении) трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств, которое приводит к выбросу АХОВ.

К АХОВ относят 34 сильнодействующих ядовитых вещества (согласно перечню сильнодействующих ядовитых веществ, утвержденному в 1988 г.), среди которых: аммиак, сероводород, синильная кислота, фосген, хлор и др., а также 17 опасных химических веществ, среди которых: все боевые отравляющие вещества, диоксин, метиловый спирт, фенол, бензол, ртуть и др. Критериями отнесения вещества к виду АХОВ являются:

· принадлежность опасного химического вещества к 1-му и 2-му классам опасности по значению коэффициента возможности ингаляционного отравления - КВИО (1-й класс: КВИО > 300, 2-й класс: КВИО = 30-300);

· наличие опасного химического вещества на объекте народного хозяйства в количестве, которое превышает пороговое значение, установленное нормативными документами.

Выброс опасного химического вещества – истечение при разгерметизации за короткий промежуток времени из технологических установок, емкостей для хранения или транспортирования опасного химического вещества или продукта в количестве, способном вызвать химическую аварию.

Пролив опасных химических веществ – вытекание при разгерметизации из технологических установок, емкостей для хранения или транспортирования опасного химического вещества или продукта в количестве, способным вызвать химическую аварию.

Зона химического заражения – территория или акватория, в пределах которой распространены или куда привнесены опасные химические вещества в концентрациях или количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, для сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени.

Несмотря на предпринимаемые меры для обеспечения промышленной безопасности (многие потенциально опасные производства спроектированы так, что вероятность крупной аварии на них оценивается величиной порядка 10^-4), полностью исключить вероятность возникновения химических аварий практически невозможно.

Классификация химических аварий по источникам возникновения:

· аварии на хранилищах АХОВ;

· аварии при ведении технологических процессов (возможные источники заражения: технологические емкости и реакционная аппатратуа)

· аварии при транспортировке АХОВ

Для любой аварийной ситуации характерны три стадии существования опасностей: возникновение, развитие и спад опасности. На химически опасном объекте в разгар аварии могут действовать, как правило, несколько поражающих факторов – пожар, взрывы, химическое заражение местности и воздуха и др. Действие АХОВ через органы дыхания чаще, чем через другие пути воздействия, приводит к поражению людей.

В химически опасных авариях выделяют 4 фазы динамического существования:

· инициирование аварии

· развитие аварии

· выход последствий аварий за пределы

· локализация и ликвидация последствий

Первая фаза «Инициирование аварии» обусловлена накоплением отклонений параметров процессов от их нормальных (требуемых) значений или неконтролируемыми случайностями.

Вторая фаза оказывает определяющее воздействие на масштабы последствия аварии, так как от особенностей попадания АХОВ в атмосферу зависят дальность распространения газовой волны и время поражающего действия.

В свою очередь, особенности попадания АХОВ в атмосферу определяются условиями его содержания в возможном источнике заражения и характером повреждения последнего. Возникающие при выбросах АХОВ в атмосферу типовые аварийные ситуации представлены в табл. 6.1.

Несмотря на то, что в настоящее время размеры единичных мощностей ХТС (технологических установок) и, следовательно, объемов складов и хранилищ АХОВ, объемов таких веществ в технологической аппаратуре и транспортных средствах постоянно снижается, количество аварий с выбросом АХОВ увеличивается, что обусловливает увеличение масштабов возможного ущерба, усложнение складывающейся обстановки.

Характеристика фаз существования химически опасных аварий

Фаза	Общее содержание фазы	Особенности содержания фазы
Аварии на хранилищах и при ведении технологических процессов	Транспортные аварии
I	Инициирование аварии вследствие накопления отклонений параметров от нормальных параметров процесса или неконтролируемой случайности, в результате чего технологическая система (емкость, реактор, цистерна и т.д.) приходит в неустойчивое состояние	Накопление дефектов в оборудовании; ошибки при проектировании, строительстве и монтаже оборудования; ошибки в эксплуатации оборудования; нарушение параметров технологического процесса и т.д.	Ухудшение состояния железнодорожного пути; некачественное ведение ремонтных работ, возникновение неполадок в подвижном составе; нарушение правил перевозок; столкновение с другими транспортными объектами; коррозия трубопроводов и т.д.
II	Развитие аварии, когда происходит нарушение герметичности технологической системы (емкости, реактора, цистерны и т.д.) и попадание АХОВ в атмосферу	Возникновение пожаров, взрывов, разливы, выбросы АХОВ в окружающую среду	Сход с рельсов цистерн; пожары, взрывы, разливы, выбросы АХОВ в окружающую среду
III	Выход последствий аварии за пределы объекта	Распространение газовой волны и ее выброс за пределы объекта, поражающее воздействие АХОВ на население и производственный персонал
IV	Локализация и ликвидация аварии	Проведение мероприятий химической защиты, в т.ч. по локализации и ликвидации источника заражения