Пожарная опасность объектов хранения и переработки сжиженных углеводородных газов на примере ПАО «Уфаоргсинтез»

Нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия относятся к пожаровзрывоопасной отрасли. Даже при использовании самых современных технологий, вещества, обращающиеся на этих предприятиях, несут в себе угрозу пожаров, взрывов, токсического поражения людей и негативного воздействия на окружающую среду. Энергия, сосредоточенная на одном среднем нефтеперерабатывающем или нефтехимическом заводе, сравнима с энергией, выделяемой при взрыве атомной бомбы.

Анализ пожаров на открытых технологических установках за последние 20 лет показал, - что боевые действия пожарных подразделений при тушении были направлены на обеспечение тепловой защиты оборудования, локализацию и ликвидацию горения, обеспечение условий для успешной ликвидации аварии.  При тушении пожаров обычно в качестве стандартных средств тушения применяются воздушно-механическая пена (66%), водяные струи (23%), водяной пар (10%).

В связи с тем, что пожары на открытых технологических установках характеризуются очень большой скоростью распространения открытого огня, высокотемпературным пламенем, при большой концентрации горючих газов возможно возникновение взрыва, выброс и растекание продукта на неконтролируемые площади. При авариях в сосудах и аппаратах, работающих под давлением, горючие жидкости и газы вытекают струями. При авариях в аппаратах, работающих под давлением, горючие жидкости и газы вытекают в виде струй. При этом сжиженные углеводороды сгорают в факеле пламени полностью, а жидкие нефтепродукты сгорают частично и образуют разливы.

Пожары на открытых технологических установках как правило бывают сложными и по времени длительными. Площадь пожара зависит от условий растекания нефтепродукта по территории, условно-топографических особенностей (обвалование и оконтуривание технологических установок бортиками) и конструктивных особенностей оборудования при воздействии пламени пожара (деформации). Если в случае аварии продукт растекается без горения, площадь пожара соответствует площади разлива.

В последствии площадь может увеличиваться по причине деформации оборудования или уменьшаться по мере выгорания газа.

В случае же возгорания сжиженного газа происходит авария технологического оборудования, в таких ситуациях площадь пожара зависит от количества вытекающего продукта, гидродинамических свойств потока жидкости, рельефа местности, скорости выгорания.

Сжиженные углеводородные газы на предприятиях по хранению и их переработке хранятся в емкостях, объединенных в емкостные парки.

ПАО «Уфаоргсинтез» является крупнейшим предприятием Российской Федерации по выпуску продукции органического синтеза.

Основная задача предприятия – это переработка попутных газов нефтепереработки с получением полипропилена, полиэтилена разных марок (ПВД, ПНД), фенола, ацетона, альфа-метилстирола и других продуктов нефтехимии.

В составе ПАО «Уфаоргсинтез» находятся следующие производства:

- производство синтетического этилового спирта;

- производство фенола и ацетона;

- производство полиэтилена;

- производство полипропилена;

- производство дифенилолпропана;

- товарное производство;

- участок по обслуживанию зданий и сооружений.

Отделение подготовки углеводородного сырья входит в состав производства синтетического этилового спирта. Оно предназначено для приема и хранения углеводородного сырья, пропан-пропиленовой фракции (ППФ), передачи его объектам потребителям.

Получаемые продукты: этилен и пропилен и побочные продукты – этан, ацетилен, пропан, метан, водород и др. (данная смесь называется пирогазом); жидкие продукты пиролиза (ЖПП) - побочный продукт; бутилен-бутадиеновая фракция (ББФ), кондиционная ППФ.

В состав отделения подготовки углеводородного сырья входят: насосная ТСП (закрытого типа), здание пункта управления, емкостной товарно-сырьевой парк и товарный парк пропилена.

Емкостной товарно-сырьевой парк содержит 20 емкостей объемом 200 м³, содержащих сжиженные углеводородные газы.

На территории отделения имеются емкости, обладающие высоким энергетическим потенциалом, содержащие сжиженные углеводородные газы, поэтому наибольшие разрушения следует ожидать от воздействия вторичных факторов поражения: взрывов парогазовой фазы, пожаров в емкостном парке. Наиболее опасным вариантом развития аварийной ситуации являются частичная или полная разгерметизация емкостей, содержащих сжиженные углеводородные газы.

Опознавательные признаки аварийной ситуации на территории отделения подготовки углеводородного сырья:

- шум (свист), создаваемый истекающим из емкостей сжиженных углеводородных газов;

- срабатывание световой и звуковой сигнализации;

- срабатывание системы непрерывно действующих сигнализаторов до взрывной концентрации паров на установке;

- дым, пламя на месте пожара;

- тепловое излучение пожара, загазованность территории.

Общепризнанным является мнение о том, что на объектах хранения сжиженных углеводородных газов небольшое число пожаров, но в подобных ситуациях они причиняют значительный материальный ущерб и в ряде случаев вызывают травмы и гибель людей.

Сжиженные углеводородные газы реагируют на нагрев по-другому - они являются двухфазными (жидкость-пар) продуктами. При повышении температуры давление пара жидкости увеличивается, что приводит к росту давления внутри емкости. Сначала расширяется паровая фаза, затем следует расширение жидкости, которая сжимает пар.

Основными  важными причинами аварийной ситуации могут быть разряды электростатического электричества, взрывы при сгорании газа внутри емкости, мощные взрывы в открытом воздухе и небольшие утечки из уплотнителей и фланцевых соединений насосов, емкостей, клапанов, труб, шлангов.

Электростатические заряды могут возникать при прохождении сжиженных углеводородных газов по трубам, при загрузке и разгрузке, при смешении и фильтрации, а также во время очистки емкостей.

Внутренние тепловые взрывы возникают в результате утечки газа, когда при смешивании с воздухом образуется газовоздушная смесь способная к воспламенению. Давление горячего воздуха при расширении повышается. Если стенки емкости или резервуара не достаточно прочны, чтобы сдержать давление, возникает внутренний тепловой взрыв.

В случае аварии возможна разгерметизация емкости, что приводит к выбросу большого облака паров газа, которое воспламеняется, не успев рассеяться, приводя к возгоранию, а также к мощному взрыву.

Контроль возможных источников возгорания в опасных зонах является важным условием безопасного обращения со сжиженными углеводородными газами на объектах хранения и переработки сжиженных газов. Это достигается превентивными мероприятиями, такими как: контроль за проведением пожароопасных работ, определение и обустройство мест для курения за территорией взрывопожароопасных объектов, использование сертифицированного электрического оборудования, электроинструментов и систем заземления, ограничение допуска транспортных средств на территорию предприятия, не оборудованных искрогасителями и огнетушителями, а также ограничение использования открытого огня на объектах хранения, транспортировки или работы со сжиженными углеводородными газами.

Наиболее действенным способом исключения риска возможного возгорания вытекающих сжиженных углеводородных газов является остановка утечки или откачка поступающего продукта. Несмотря на то, что большинство сжиженных газов превращается в пар при контакте с воздухом, некоторые газы такие как бутан или пропан, не будут рассеиваться, если температура окружающей среды низкая. Нельзя подавать воду на скопления таких газов, так как это может увеличить скорость испарения и последующего образования газовоздушной взрывоопасной смеси. Испарение газов можно контролировать подачей пены различной кратности. Предотвращение возгорания сжиженных газов так же можно достичь охлаждением емкостей водой, чтобы не допустить их нагревания. В то время как горение сжатых и сжиженных углеводородных газов можно ликвидировать с помощью огнетушителей, распылением воды или сухого порошка.

При возникновении пожара в емкостном парке хранения сжиженных углеводородных газов в большинстве случаев автоматические установки пожаротушения выходят из строя или их применение не целесообразно, поэтому ликвидация пожара осуществляется при помощи передвижной пожарной техники и личного состава пожарной охраны.

Как показывает практика, основные опасности емкостных парков хранения и переработки сжиженных углеводородных газов, рассмотренных на примере ПАО «Уфаоргсинтез», обусловлены характерными свойствами сырья, готовой продукцией производства, особенностями технологического процесса или выполнением отдельных производственных операций, особенностями используемого оборудования и условиями его эксплуатации.

Товарно-сырьевой парк ПАО «Уфаоргсинтез» относится к категории, повышенной пожаровзрывоопасности.

Наличие значительных количеств сжиженных газов, применяемых в технологических процессах, наличие электрических устройств напряжением 380/220 В и выше, возможность образования статического электричества при движении газов и жидкостей по трубопроводам и в аппаратах повышают факторы опасности рассматриваемого товарно-сырьевого парка.

Наиболее опасными местами являются те участки, в которых возможна разгерметизация фланцевых соединений, сальниковых уплотнений аппаратов и трубопроводов с выделением сжиженных газов во внешнюю среду, способных создать взрывную или пожарную опасность, а также имеется возможность отравления и травмирования обслуживающего персонала. К ним относятся: емкостные парки хранения и переработки сжиженных углеводородных газов, помещения насосных, технологические лотки и канализационные колодцы, технологическое оборудование, все низкие места, где возможно скопление углеводородных газов.