Свойства, промышленное значение и классификационные характеристики аммиака. Анализ аварий, характерных для аммиака

 

1.4.3 Опасности, источником которых являются холодильные системы

1) Опасность от прямого воздействия температуры:

– хрупкость металлов при низких температурах;

– замерзание жидких хладоносителей (воды, соляных растворов) в замкнутом пространстве;

– термические напряжения;

– повреждение сооружений из-за замерзания грунта под ними;

– вредное воздействие на людей, вызванное низкими температурами.

2) Опасность, вызванная действием повышенного давления:

– увеличение давления конденсации, вызванное несоответствующим охлаждением или парциальным давлением неконденсируемых газов, или накоплением масла или жидкого хладагента;

– увеличение давления насыщенного пара, вызванное чрезмерным наружным нагревом (жидкого охладителя) или высокой температурой окружающей среды при длительном простое установки;

– расширение жидкого хладагента в замкнутом пространстве без присутствия пара, вызванное подъемом наружной температуры;

– пожар.

3) Опасность от прямого воздействия жидкой фазы:

– чрезмерное заполнение или затопление аппарата;

– присутствие жидкости в компрессорах, вызванное конденсацией в компрессоре;

– потери смазки из-за эмульгирования масла.

4) Опасность из-за вытекания хладагента:

– пожары пролива;

– взрыв ГПВС;

– интоксикация;

– паника;

– асфиксия (удушье) [1].

 

1.5 Общие сведения об авариях с выбросом (разливом) АХОВ на ХОО

 

Особенности современного производства и потребления связаны с переработкой, хранением, использованием в технологических процессах огромного количества опасных для жизнедеятельности веществ, в том числе АХОВ. Снижение уровня безопасности в техносфере связано с повышением плотности размещения разнородных объектов и производств и их зачастую непредсказуемым взаимодействием в аварийных ситуациях. О возрастании потенциальных опасностей техносферы в связи с ростом масштабов и концентрации производства можно судить по удельным, т.е. на душу населения, значениям летальных доз химически опасных веществ, накопленных в различных производствах Западной Европы. Можно привести следующие цифры: удельные значения летальных доз равны по мышьяку – 0,5 млрд. летальных доз; по фосгену, синильной кислоте, аммиаку – 100 млрд. летальных доз, по хлору – 10 триллионов летальных доз [2].

Согласно экспертным оценкам в России в ближайшей  перспективе, несмотря на спад производства, не следует ожидать снижения количества аварий и катастроф на предприятиях химической и других отраслей промышленности, использующих или перерабатывающих АХОВ.

 

1.5.1 Виды химически опасных объектов

Химически опасный объект – объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют опасные  химические вещества, при аварии на котором или при разрушении которого может произойти гибель или химическое заражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое заражение окружающей природной среды [18].

Следует иметь ввиду, что к ХОО относятся не только собственно химические производства, но и обширный класс различных объектов, использующих в своей работе АХОВ. Значительные запасы ядовитых веществ сосредоточены на объектах пищевой, мясомолочной промышленности, холодильниках торговых баз, в жилищно-коммунальном хозяйстве. Это, в первую очередь, аммиак, использующийся в качестве хладагента, и хлор, предназначенный для обеззараживания воды.

В случае аварии на таких  объектах создается опасность химического  заражения местности, поэтому они  получили название химически опасных  объектов.

Структура химически опасных объектов представлена на рисунке 1.2.

 

 

Рисунок 1.2 – Структура химически опасных объектов [2]

 

1.5.2 Химическая обстановка

Химическая обстановка – совокупность последствий химического  заражения местности АХОВ, оказывающих влияние на деятельность объектов народного хозяйства, сил ГО и населения.

Эквивалентное количество АХОВ – такое количество хлора, масштаб  заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при  данной степени вертикальной устойчивости атмосферы количеством АХОВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако.

Первичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате мгновенного (1–3 мин.) перехода в атмосферу части АХОВ из емкости при ее разрушении (сжатые и сжиженные газы).

Вторичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности (сжиженные газы, жидкости с температурой кипения ниже температуры окружающей среды) [2].

Площадь зоны химического  заражения – площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако АХОВ.

Графическое изображение  зон возможного химического заражения (ВХЗ) и угловые размеры этих зон  на картах (схемах) в зависимости  от скорости ветра представлены в  таблице 1.1 [4].

 

Таблица 1.1 – Отображение зон возможного химического заражения на картах (схемах)

Скорость ветра, V (м/с)	Угловые размеры зоны ВХЗ, φ (град)	Вид зоны ВХЗ	Графическое изображение  зоны ВХЗ
0,5 и менее	360	окружность
0,6…1,0	180	полуокружность
1,0…2,0	90	сектор
более 2,0	45	сектор

 

 

При оценке химической обстановки следует  говорить о двух этапах:

1. выявление химической обстановки, заключающееся в сборе данных;
2. собственно оценка химической обстановки.

Оценка химической обстановки производится как методом прогнозирования, так и по данным разведки. Исходными данными являются:

– тип и количество АХОВ;

– район и время выброса (разлива);

– топографический характер местности, характер застройки, пути распространения заражения воздуха;

– метеоусловия (скорость и направление ветра в приземном слое, а также степень вертикальной устойчивости воздуха).

Степени вертикальной устойчивости воздуха:

1. Инверсия – степень вертикальной устойчивости воздуха, при которой по мере увеличения высоты повышается температура воздуха. Таким образом нижние слои воздуха оказываются холоднее верхних и в случае аварии с выбросом АХОВ зараженное облако будет дольше сохраняться у поверхности земли. Таким образом, это наихудшие метеорологические условия с точки зрения химической обстановки. Инверсия наблюдается, как правило, в вечерние часы (час до захода солнца + ночь + час после восхода).
2. Изотермия – стабильное равновесие воздуха. Она характерна для пасмурной погоды, а также в утренние и вечерние часы. При этом

 

,

 

где ∆t – разность температур на высоте 50 см и 200 см над землей, т.е. .

Изотермия, как и инверсия, способствует длительному застою паров  токсических веществ на местности, особенно в лесу, жилых кварталах  населенных пунктов и городов.

3. Конвекция – степень вертикальной устойчивости воздуха, при которой происходит вертикальное перемещение слоев воздуха друг относительно друга. Слои теплого воздуха перемещаются вверх, а холодного (более плотного) – вниз. При этом:

 

 

Конвекция характерна для  ясных летних дней, возникает через 2 часа после восхода солнца, может  сохраняться весь день и прекращается за 2 часа после до захода солнца [2,4].

При заблаговременном прогнозировании, когда метеоусловия неизвестны, в  качестве худшего варианта принимается инверсия.

 

1.5.3 Возможные варианты ЧС и поражающие факторы при авариях на ХОО

Последствия аварий на ХОО  характеризуются:

– масштабом;

– степенью опасности;

– продолжительностью химического заражения.

Эти характеристики зависят, в свою очередь, от количества, условий хранения и физико-химических свойств АХОВ, а также от метеорологических условий.

В зависимости от физико-химических свойств АХОВ и условий их использования  и транспортировки, при крупных  авариях на ХОО могут возникать ЧС четырех основных типов, которые отличаются друг от друга характером воздействия поражающих факторов [1,4].

1.5.3.1 Типы ЧС, вызванных авариями на ХОО

1) Первый тип ЧС характеризуется образованием только первичного облака АХОВ. он может возникнуть в случае мгновенной разгерметизации (например, в результате взрыва) емкостей или технологического оборудования с газообразными (под давлением), криогенными, перегретыми сжиженными АХОВ, в результате чего образуется первичное парогазовое или аэрозольное облако АХОВ с высокой концентрацией токсичного вещества в облаке. Пролива жидкой фазы, как правило, не происходит или же пролитое вещество быстро (за несколько минут) испаряется за счет тепла окружающей среды.

В зависимости от метеоусловий токсичное  облако перемещается на прилегающую к аварийному объекту территорию. Этот тип ЧС является наиболее опасным как с точки зрения интенсивности воздействия поражающих факторов, так и трудности быстрого реагирования органов и сил РСЧС, направленных на предотвращение или снижение потерь [2].

2) Второй тип ЧС сопровождается образованием пролива, первичного и вторичного облаков АХОВ. Этот тип может возникнуть при аварийных проливах АХОВ на ХОО, использующих (хранящих, транспортирующих) сжиженные ядовитые газы, а также перегретые летучие токсичные жидкости с температурой кипения ниже температуры окружающей среды (окись этилена, фосген, окислы азота, сернистый ангидрид, синильная кислота и др.). Аварии с выбросом (проливом) аммиака также могут привести к ЧС этого типа.

При разгерметизации  емкостей или технологического оборудования с указанными АХОВ часть вещества (обычно не более 10%) мгновенно (1–3 мин.) испаряется, образуя первичное облако паров со смертельными концентрациями. Оставшаяся часть вещества выливается в обвалование, поддон или на подстилающую поверхность и постепенно испаряется за счет тепла окружающей среды, образуя вторичное облако паров с поражающими концентрациями. В зависимости от времени года, метеоусловий, характера и геометрических условий пролива время испарения может составить от десятков минут до нескольких суток.

Поражающие факторы такой ЧС – это кратковременное ингаляционное  воздействие первичного облака АХОВ со смертельными концентрациями паров и более продолжительное воздействий вторичного облака с опасными поражающими концентрациями паров. Кроме того, пролитый продукт может заражать грунт и воду.

Указанный тип ЧС также очень  опасен для населения, но в отличие  от первого позволяет по времени  привлечь достаточное количество сил  и средств для эффективного проведения АСДНР.

3) Третий тип ЧС может возникнуть в результате аварии с образованием пролива и только вторичного облака. Эта ситуация характерна для крупных аварий на ХОО, сопровождающихся большими проливами в поддон (обвалование) или на подстилающую поверхность сжиженных (при изотермическом хранении) или жидких АХОВ с температурой кипения ниже или близкой к температуре окружающей среды. В этом случае при испарении пролитого продукта образуется только вторичное облако паров токсичного вещества с поражающими концентрациями, которое, при неблагоприятных условиях может распространиться на значительные расстояния от места аварии. Указанный тип ЧС может возникнуть, например, при аварийном проливе фосгена. Третий тип менее опасен для населения, чем первые два, т. к. позволяет по времени принять эффективные меры по защите населения и ликвидации последствий аварии.

Основные поражающие факторы при  третьем типе ЧС – ингаляционное  воздействие вторичного облака АХОВ и заражение грунта и воды на месте  пролива.

4) Четвертый тип ЧС – это ЧС с заражением территории (грунта, воды) малолетучими АХОВ. такие ситуации могут возникать при крупных авариях на ХОО, сопровождающихся выбросом (проливом) значительного количества малолетучего АХОВ. Агрегатное состояние этого вещества либо жидкость с температурой кипения гораздо выше температуры окружающей среды, либо твердое вещество. В результате выбросов таких веществ может произойти заражение местности с опасными последствиями для жизни живых организмов и растительности. Вторичного облака паров с поражающими концентрациями при этом типе ЧС не образуется, но длительное пребывание на зараженной территории без СИЗОД может привести к ингаляционному отравлению. Основным поражающим фактором при четвертом типе ЧС является возможное пероральное или в ряде случаях резорбтивное воздействие на организм.

К числу АХОВ, которые могут при  авариях на ХОО стать причиной ЧС четвертого типа, относятся фенол, диоксин, сероуглерод, ацетонитрил, металлическая ртуть, соли синильной кислоты.

Также следует отметить, что описанные выше типовые варианты ЧС на ХОО, особенно второй и третий типы, могут быть осложнены взрывами и пожарами, сто становится причиной возникновения дополнительных поражающих факторов, таких как, ударная волна, обрушение зданий и сооружений с образованием завалов, прямое воздействие огня, тепловое излучение, задымление, образованию токсичных продуктов горения. Все это может увеличить потери и ущерб от аварии на ХОО и значительно осложнить проведение АСДНР.