ABSTRACTCatastrophes in petrochemic

ABSTRACT
Catastrophes in petrochemical plants dealing with a large amount of
flammable materials are most liable to be caused due to destruction or
loss of functions of equipment or installations accompanied by great
earthquake. In this paper, two safety assessment methods to prevent such
disasters are presented. One is to determine, by keeping potential
danger of fires and disastrous explosions of facilities where flammable
materials are dealt with in mind, the degree of the antiseismic design
of facility in accordance with the extent of hypothetical disaster
(Importance Classification). Another is to make comparison with the
societal acceptance level by keeping a disaster scenario at the time
when a plant encounters a great earthquake in mind and by investigating
the events accompanying the scenario with the attachment of a probability.
Furthermore, by inquiring if there is any influence outside the
premises even though there occur fires and disastrous explosions at the
level, the safety of the facilities is evaluated.
KEYWORDS: Fire risk assessment, Importance of facility, Antiseismic
design, Petrochemical plant, Potential hazard index
INTRODUCTION
Because large amounts of flammable gases and liquids are daily
handled and routinely stored and because of the chemical reactions involved
in the manufacturing processes, petrochemical plants are believed
to be continuously exposed to the risk of fires and explosion accidents.
Although the disposition of equipment to minimize the risk of disaster
caused by the fires and explosion accidents, the best preventive method
is to remove the causes of accidents. In other words, prevention is the
best cure. To realize this objective Fire Safety Assessment methods for
the prevention of fires and explosion accidents are urgently required.
Methods of assessment regarding the safety of petrochemical plants have
been developed and have been in practical use for many years, and the
benefits are now being realized.
For such a safety assessment, the evaluation of the danger of the
chemical substances currently in use is first required. Data sheets for
substances and/or risk classification of substances by the National Fire
Protection Association of America (NFPA) are of great help in this. [lJ
In addition to a program to minimize the risks of such substances, a hazard assessment project based on a fire/explosion index of plants
handling hazardous materials has been developed by the Dow Chemical
Company. Various kinds of improvement have been made to this method,
which is now available through the American Institute of Chemical Engi- neers (AIChE).[2J At present, the 6th version is in use by many people.
When a plant starts its operation, its operability is greatly concerned
with the prevention of accidents. Hazard analysis and Operability Study are most widely used for assessing risks. [3J By regarding accidents as
peak events; FTA (Fault Tree Analysis) is used to pursue their causes. Concurrently with this, ETA (Event Tree Analysis) is available to assess
the safety of plants and FMEA and/or FMECA (Failure Mode Effect (Criticality)
Analysis) may also be useful.[4J
In this paper, the two methods of fire safety assessment which were developed in Japan are discussed, that is, one is a method of
evaluating the potential danger concerning fires and explosion accidents
in plants and for the antiseismic design (Importance Classification) and
the other is the assessment that is largely based on the consideration
of scenarios of accidents for plants which have already been built.
IMPORTANCE CLASSIFICATION[5j
Scope
In Japan, we have many earthquakes, not infrequently these are
severe. At the Great Kanto Earthquake in 1923, no less than 100 thousand
people died from the fires which broke out afterwards.
Should petrochemical plants be destroyed by a great earthquake, a
catastrophe is naturally to be expected. This is particularly so in
Japan where usable land is very limited. Towns and petrochemical com- plexes are unavoidably located so closely to each other that the results
of disasters would be very grave. The most effective method to prevent
the destruction is to endow the facilities with antiseismic performance.
Strict earthquake- resistance should be provided for the facilities
which are liable to suffer most from the influence of disasters, while
lesser resistance need be provided for the ones with less influence on safety in case of serious destruction. That is to say, the antiseismic
design should be adjusted in accordance with the importance of the
facilities to be protected.
We start with the supposition that fires and explosion accidents
will occur, together wi th leakage and diffusion of toxic gases. It is
assumed that the facilities are completely unprotected and that they
have no earthquake-resistance. In other words, the supposition is made
that the greatest degree of destruction wi11 occur. The object of the
importance classification is to actually achieve, as a preventive
measure, antiseismic design to withstand the effects of such disasters.
Our discussion in this paper is to be restricted only to fires and
The author is not certain whether the term "Importance" is an adequate
one for this discussion. He is also doubtful if the common
expression of potential hazard classification is quite proper in describing
his intention. A precise English equivalent for his Japanese
term has yet to be coined. Anyway the term importance classification is
used to classify the faci Iities .i n accordance with thei I' degree of risk
which in turn enables the potential danger of the system to be assessed.
By this classification, the installation of safety measures for the
prevention of disaster is considered together with antiseismic design.
Assumed disasters dealt with in this paper are those in which fires and
explosion accidents occur in an entirely unprotected situation, accompanied
by leakage and/or diffusion of poisonous gases into an entirely
unprotected area and where there is no consideration for antiseismic
provision. In short, an assumption is made, that the greatest foreseeable
disaster will result. It is clearly important both to incorporate
antiseismic design and disaster prevention measures. However, in
this paper fires and explosion accidents are only dealt with.
Facilities are classified in accordance with the importance. Also
in accordance with the said classification, the degree of antiseismic
design and earthquake resistant construction are made. The importance
is furthermore classified, in accordance with how the degree of importance
is, into the three categories shown below, In case of petrochemical
complexes, sub-classification IA can be intended to be provided,
especiall y taking account of its importance in addition to the Importance
I.
Importance The damage and the loss of functions are comprehensive
enough to inflict a lot of damage upon third person's
life and property outside of premises.
Importance II The damage and the loss of functions are comprehensive
enough to inflict some damage upon third person's life
and property outside the premises.
Importance III: In possession of useful earthquake resistance.
Selection of Disaster Mode
Dangerous materials studied:Flammable gases and liquids were selected
for the assessment since they have caused serious fire/explosion accidents.
The actual disasters may extend to other facilities due to the
spread of fire and propagation of explosion. However, in this paper the
potential hazard was evaluated only for a single facility. This is
because the spreading effect is prevented from being referred to its
complication.
Selection of disaster modes:There are several kinds of disaster depending
on the-varieties of dangerous materials. Among them, risks arising
from pool fire (tank fires, flooded petroleum fire and vapour cloud
explosions of liquefied petroleum gas have been taken into consideration.
The effects of the different kinds of hazard have been evaluated
by considering the physical influence on a person exposed to varying
intensities of fire and explosions. The measurement of the intensity of
the peak explosion pressure from the vapour cloud explosion, radiation
heat from the pool fire or fire ball has been made. The assessment of
potential hazard was performed depending upon these factors.
Critical intensity 91 danger:The critical intensities were classified
into four levels in accordance with the seriousness of their effects.
Level 1
Level 2
Level 3
Level 4
Intensity at which instantaneous death occurs.
Intensity at which serions effects are exerted on human body
within a short time.
Intensity at which mild influence is exerted on human body for a short time
Intensity which engenders fear, or disturbance develops on prolonged exposnre.
As described above, these levels were determined in accordance
with the effect exerted to the human body. the equivalence of effects
was estimated from a survey of the literature. The critical intensities
of danger in the fire and explosion mode are shown in TABLE 1.
TABLE 1 The critical intensities in fire and explosion mode
Kind of hazard Explosion Pool fire Fire ball
P E E
Infl uence level kPa kW/m2 kW/m2
(kgf/cm2) (kcal/m2h) (kcal/cm2h)
1 294.21 11. 62 69.72
(3.0) (10,000) (60,000)
2 98.07 8.13 46.48
(1. 0) (7,000) (40,000)
3 29.42 4.65 11. 62
(0.3) (4,000) (10,000)
4 9.81
(0.1 )
Calculation of critical distance of danger and hypothetical affectedarea
Calculation of critical distance 2.:f slang~:The relation between explosion
pressure and distance in the case of detonation of TNT explosive is
given by equation (1).
= R / WTNT 1/3, (1 )
where is the reduced distance (unit: m/kg l j3 ) and is related to peak
pressure as shown in Table 1, and R the distance from the centre of the
explosion. This equation, however,cannot be directly applied to gases
86
or liquefied gases. Especially liquefied gases in large in quantity
which are not completely gasified instantaneously and the whole qu

Kết quả (Việt) 2:

TÓM TẮT
thảm họa tại nhà máy hóa dầu đối phó với một số lượng lớn các
vật liệu dễ cháy phải chịu trách nhiệm nhất để được gây ra do sự phá hủy hoặc
mất chức năng của thiết bị hoặc lắp đặt đi kèm với lớn
trận động đất. Trong bài báo này, hai phương pháp đánh giá an toàn để ngăn chặn như
thảm họa được trình bày. Một là để xác định, bằng cách giữ tiềm năng
nguy hiểm cháy, nổ tai hại của các cơ sở nơi dễ cháy
vật liệu được xử lý trong tâm trí, mức độ của các thiết kế antiseismic
của cơ sở phù hợp với mức độ của thảm họa giả thuyết
(Phân Tầm quan trọng). Một là để so sánh với
mức độ chấp nhận của xã hội bằng cách giữ một kịch bản thảm họa thời
khi một nhà máy gặp một trận động đất lớn trong tâm trí và bằng cách điều tra
các sự kiện kèm theo các kịch bản với các tập tin đính kèm của một xác suất.
Hơn nữa, bằng cách hỏi nếu có bất kỳ ảnh hưởng bên ngoài các
cơ sở mặc dù có xảy ra cháy nổ, tai hại ở
mức độ, sự an toàn của các cơ sở được đánh giá.
KEYWORDS: đánh giá cháy rủi ro, Tầm quan trọng của cơ sở, Antiseismic
thiết kế, nhà máy hóa dầu, Khả năng chỉ số nguy hiểm
GIỚI THIỆU
Do một lượng lớn các khí dễ cháy và các chất lỏng đang hàng ngày
xử lý và thường xuyên lưu trữ và vì những phản ứng hóa học tham gia
vào các quá trình sản xuất, nhà máy hóa dầu được cho là
để được liên tục tiếp xúc với các nguy cơ hỏa hoạn và tai nạn nổ.
Mặc dù sự sắp đặt của thiết bị để giảm thiểu nguy cơ thảm họa
gây ra bởi các vụ cháy nổ, tai nạn, các phương pháp phòng ngừa tốt nhất
là để loại bỏ các nguyên nhân gây tai nạn. Nói cách khác, phòng ngừa là
chữa bệnh tốt nhất. Để thực hiện mục tiêu này các phương pháp đánh giá an toàn cháy cho
công tác phòng chống cháy và tai nạn nổ được yêu cầu khẩn trương.
Phương pháp đánh giá liên quan đến sự an toàn của nhà máy hóa dầu đã
được phát triển và đã được sử dụng thực tế trong nhiều năm, và những
lợi ích hiện nay đang được thực hiện.
Đối với một đánh giá an toàn như vậy, việc đánh giá sự nguy hiểm của các
chất hóa học đang được sử dụng lần đầu tiên được yêu cầu. Các bảng số liệu cho
các chất và / hoặc phân loại rủi ro của các chất do cháy quốc gia
Hiệp hội bảo vệ của Mỹ (NFPA) là giúp đỡ rất nhiều trong việc này. [LJ
Ngoài một chương trình để giảm thiểu những rủi ro của các chất đó, một dự án đánh giá rủi ro dựa trên một chỉ số cháy / nổ của nhà máy
xử lý vật liệu nguy hiểm đã được phát triển bởi các hóa chất Dow
Công ty. Các loại cải tiến đã được thực hiện với phương pháp này,
mà bây giờ là có sẵn thông qua Viện Mỹ của hoá chất Engi- neers (AIChE). [2J Hiện nay, phiên bản thứ 6 được sử dụng bởi nhiều người.
Khi một nhà máy bắt đầu hoạt động của mình, khả năng hoạt động của nó là rất quan tâm
đến việc phòng ngừa tai nạn. Phân tích mối nguy và khả năng hoạt động của nghiên cứu được sử dụng rộng rãi nhất để đánh giá rủi ro. [3J By liên quan đến tai nạn là
sự kiện đỉnh cao; FTA (Fault Tree Analysis) được sử dụng để theo đuổi nguyên nhân của chúng. Đồng thời với điều này, ETA (Event Tree Analysis) có sẵn để đánh giá
sự an toàn của các nhà máy và FMEA và / hoặc FMECA (Failure Chế độ Effect (Criticality)
Phân tích) cũng có thể hữu ích. [4J
Trong bài báo này, hai phương pháp an toàn phòng cháy đánh giá được phát triển ở Nhật Bản đang thảo luận, đó là, một là một phương pháp
đánh giá sự nguy hiểm tiềm tàng liên quan đến cháy và tai nạn nổ
ở thực vật và các thiết kế antiseismic (Phân Tầm quan trọng) và
các khác là đánh giá mà chủ yếu dựa trên việc xem xét
các kịch bản tai nạn cho các nhà máy đã được xây dựng.
QUAN TRỌNG PHÂN [5J
Phạm vi
Tại Nhật Bản, chúng tôi có nhiều trận động đất, không thường xuyên đó là
nghiêm trọng. Tại Great Kanto Earthquake vào năm 1923, không ít hơn 100 nghìn
người chết vì các vụ cháy nổ ra sau đó.
Nhà máy hóa dầu nên bị phá hủy bởi một trận động đất lớn, một
thảm họa tự nhiên là để được mong đợi. Điều này đặc biệt đúng trong
Nhật Bản nơi có đất sử dụng là rất hạn chế. Các thị trấn và hóa dầu plex tranh không thể tránh khỏi được đặt rất chặt chẽ với nhau rằng các kết quả
của các thảm họa sẽ rất nghiêm trọng. Phương pháp hiệu quả nhất để ngăn chặn
sự phá hủy là để phú cho các thiết bị với hiệu suất antiseismic.
Kháng earthquake- nghiêm ngặt nên được cung cấp cho các cơ sở
thuộc diện phải chịu đựng nhiều nhất từ sự ảnh hưởng của thiên tai, trong khi
sức đề kháng thấp hơn cần được cung cấp cho những người có ít ảnh hưởng về an toàn trong trường hợp phá hủy nghiêm trọng. Đó là để nói, các antiseismic
thiết kế nên được điều chỉnh phù hợp với tầm quan trọng của các
cơ sở được bảo vệ.
Chúng tôi bắt đầu với giả thiết rằng hỏa hoạn và tai nạn nổ
sẽ xảy ra, cùng wi thứ rò rỉ và khuếch tán của các chất khí độc hại. Nó được
giả định rằng các cơ sở là hoàn toàn không được bảo vệ và rằng họ
không có động đất kháng. Nói cách khác, giả thiết được thực hiện
mà mức độ lớn nhất của sự hủy diệt wi11 xảy ra. Các đối tượng của
phân loại quan trọng là để thực sự đạt được, như là một phòng ngừa
đo, thiết kế antiseismic để chịu được các tác động của thiên tai.
Thảo luận của chúng tôi trong bài viết này là chỉ được giới hạn cháy và
các tác giả không phải là nhất định cho dù thuật ngữ "Tầm quan trọng" là một cách đầy đủ
một cho cuộc thảo luận này. Ông cũng là nghi ngờ nếu thường
biểu hiện của khả năng phân loại nguy hiểm là khá thích hợp trong việc mô tả
ý định của mình. Một tương đương tiếng Anh chính xác cho Nhật Bản của mình
hạn vẫn chưa được đặt ra. Dù sao việc phân loại tầm quan trọng hạn được
sử dụng để phân loại các Iities faci .in Tùy theo mức thei tôi "rủi ro
do đó cho phép các mối nguy hiểm tiềm năng của hệ thống được đánh giá.
By phân loại này, việc cài đặt các biện pháp an toàn cho
công tác phòng chống thiên tai được xem xét cùng với thiết kế antiseismic.
thiên Giả định xử lý trong báo cáo này được những người trong đó cháy và
tai nạn nổ xảy ra trong một tình huống hoàn toàn không được bảo vệ, kèm
theo rò rỉ và / hoặc khuếch tán của các chất khí độc vào một hoàn toàn
khu vực được bảo vệ và nơi không có xem xét cho antiseismic
cung. Trong ngắn hạn, một giả định được đưa ra, rằng có thể dự đoán lớn nhất
thảm họa sẽ xảy ra. Nó rõ ràng là quan trọng cả hai để kết hợp
thiết kế và biện pháp phòng chống thiên tai antiseismic. Tuy nhiên, trong
bài viết này cháy nổ và tai nạn chỉ được xử lý.
Thiết bị được phân loại theo tầm quan trọng. Cũng
theo phân loại nêu trên, mức độ antiseismic
thiết kế và xây dựng khả năng chịu động đất được thực hiện. Tầm quan trọng
được hơn nữa phân loại, phù hợp với thế mức độ quan trọng
là, thành ba loại hình dưới đây, trong trường hợp hóa dầu
phức hợp, phụ phân loại IA có thể được dự định sẽ được cung cấp,
especiall y tài khoản tham gia của tầm quan trọng của nó ngoài Tầm quan trọng
I.
Tầm quan trọng của thiệt hại và mất chức năng toàn
diện, đủ để gây ra nhiều thiệt hại đối với người thứ ba của
cuộc sống và tài sản bên ngoài của cơ sở.
Tầm quan trọng II Các thiệt hại và mất chức năng toàn
diện, đủ để gây ra một số thiệt hại khi ba người của cuộc sống
và tài sản bên ngoài các cơ sở.
Tầm quan trọng III: Trong sở hữu của chống động đất hữu ích.
Lựa chọn các chế độ tai
vật liệu nguy hiểm nghiên cứu: các loại khí dễ cháy và các chất lỏng đã được lựa
chọn. để đánh giá vì họ đã gây ra tai nạn cháy / nổ nghiêm trọng
Những thảm họa thực tế có thể mở rộng đến Các cơ sở khác do sự
lây lan của lửa và tuyên truyền của vụ nổ. Tuy nhiên, trong bài báo này các
mối nguy hiểm tiềm năng được đánh giá chỉ dành cho một cơ sở duy nhất. Điều này là
bởi vì các hiệu ứng lan bị ngăn cản không được đề cập đến nó
biến chứng.
Lựa chọn các chế độ thảm họa: Có một số loại thiên tai tùy thuộc
vào các-loại vật liệu nguy hiểm. Trong số đó, những rủi ro phát sinh
từ hồ lửa (hỏa hoạn bể, tràn ngập lửa dầu khí và điện toán đám mây hơi
nổ của khí dầu mỏ hóa lỏng đã được đưa vào xem xét.
Các tác dụng của các loại khác nhau của các mối nguy hiểm đã được đánh giá
bằng cách xem xét các ảnh hưởng vật lý trên người khi tiếp xúc với thay đổi
cường độ của lửa và các vụ nổ. Việc đo cường độ của
áp lực nổ cao điểm từ vụ nổ đám mây hơi, bức xạ
nhiệt từ các hồ bơi lửa hoặc cháy bóng đã được thực hiện. Việc đánh giá các
mối nguy hiểm tiềm năng đã được thực hiện tùy thuộc vào các yếu tố này.
cường độ Critical 91 nguy hiểm: Cường độ quan trọng đã được phân
loại. thành bốn mức độ phù hợp với mức độ ảnh hưởng của chúng
Level 1
Level 2
Level 3
Level 4
Cường độ mà tại đó cái chết tức thời xảy ra.
Cường độ mà tại đó serions tác được tác động lên cơ thể con người
trong một thời gian ngắn.
Cường độ mà tại đó ảnh hưởng nhẹ được tác dụng trên cơ thể con người trong một thời gian ngắn
cường độ mà sanh ra sợ hãi, hoặc rối loạn phát triển trên exposnre kéo dài.
Như đã mô tả ở trên, các mức này được xác định phù hợp
với các tác động xảy ra với cơ thể con người. tương đương của các hiệu ứng
được ước lượng từ một cuộc khảo sát của văn học. Cường độ quan trọng
của các mối nguy hiểm trong chế độ cháy, nổ được thể hiện trong Bảng 1.
Bảng 1 cường độ quan trọng trong lửa và chế độ nổ
Kind nguy hiểm cháy nổ Pool bóng cháy lửa
P EE
Infl mức độ ảnh hướng kPa kW / m2 kW / m2
(kgf / cm2) (kcal / m2h) (kcal / cm2h)
1 294,21 11. 62 69,72
(3,0) (10.000) (60.000)
2 98,07 8,13 46,48
(1. 0) (7.000) (40.000)
3 29,42 4,65 11. 62
(0.3 ) (4.000) (10.000)
4 9,81
(0,1)
Tính khoảng cách quan trọng của nguy hiểm và giả affectedarea
Tính toán khoảng cách quan trọng 2.: f tiếng lóng ~: Mối quan hệ giữa các vụ nổ
áp lực và khoảng cách trong trường hợp nổ TNT nổ có thể được
đưa ra bởi . Phương trình (1)
= R / WTNT 1/3,
(1), nơi là khoảng cách giảm (đơn vị: m / kg l J3) và có liên quan đến cao điểm
áp lực như thể hiện trong Bảng 1 và R là khoảng cách từ trung tâm các
vụ nổ. Phương trình này, tuy nhiên, không thể áp dụng trực tiếp vào khí
86
hay khí hoá lỏng. Đặc biệt là các loại khí hóa lỏng tại lớn về số lượng
mà không hoàn toàn khí hóa ngay lập tức và toàn qu