Основные причины возникновения аварийных ситуаций и последствия аварий на химически опасных объектах, использующих в производстве хлор

Основные причины возникновения аварийных ситуаций. Хлор относится к сильнодействующим ядовитым веществам, что определяет потенциальную опасность аварии, возникающих при его производстве, хранении, транспортировании и применении. Основными причинами возникновения аварий, сопровождающихся утечками хлора являются:

- разгерметизация запорной арматуры, фланцевых и сварных соединений;

- механические повреждения емкостного и трубопроводного оборудования, коррозионное и тепловое воздействие на него;

- взрыв трихлорида азота;

- попадание в сосуды с жидким хлором посторонних веществ (водород, углеводороды, вода и др.);

- гидравлический разрыв или разгерметизация сосудов (железнодорожные цистерны, танки, контейнеры, баллоны) при их переполнении жидким хлором;

- дефекты и усталостные явления в металле и сварных элементах сосудов и трубопроводов;

- ошибки, допущенные при проектировании, изготовлении, монтаже, ремонте и выполнении технологических операций в процессе производства, хранения и потребления хлора.

Уровень опасности аварийной утечки хлора зависит от многих факторов, в частности от геометрических размеров сквозного отверстия в сосуде или трубопроводе, давления в них, температуры окружающей среды, а также агрегатного состояния выделяющегося хлора. Наиболее опасны утечки жидкого хлора, т.к. при испарении 1 л жидкого хлора образуется около 450 л газообразного Сl2. Утечки хлора из трубопровода, через арматуру, места ее соединения с корпусом сосуда или непосредственно через отверстия в корпусе железнодорожной цистерны, танка, контейнера или баллона чаще всего появляются в результате характерной для жидкого хлора и хлорсодержащих сред точечной (питтинговой) коррозии стали, из которой они изготовлены. Внешняя атмосферная коррозия протекает тем более интенсивно, чем выше относительная влажность воздуха, больше "загазованность" атмосферы хлором или иными коррозионно-активными веществами, выше температура или имеют место резкие перепады температуры во времени. Проникновение влаги по штоку или через штуцер вентиля контейнера или баллона приводит к "заклиниванию" штока в месте винтового его соединения с корпусом вентиля продуктами коррозии (гидратами гидрооксихлоридов железа). В результате вентиль заполненного жидким хлором контейнера или баллона не открывается. Такие аварийные сосуды потенциально опасны, так как их дальнейший коррозионный износ может привести к появлению утечек или разрушению сосуда. Разрыв корпуса железнодорожной цистерны, танка, контейнера или баллона может произойти как в результате их переполнения жидким хлором, так и вследствие попадания в сосуд с хлором посторонних веществ (вода, органические вещества и др.). Процесс выброса хлоргаза в окружающую среду при разгерметизации оборудования может быть представлен в виде трех последовательных стадий:

- мгновенного испарения хлора;

- интенсивного кипения;

-квазистационарного кипения.

Мгновенное испарение хлора происходит за счет накопленной в нем теплоты перегрева, зависящей от температуры хранения, и характеризуется быстрым, в течение десятых долей секунды, переходом в газообразное состояние до 18 % жидкого хлора, содержащегося в сосуде (в условиях хранения жидкого хлора при температуре 293 °К). Мгновенно испарившимся хлором будет диспергирована и унесена в виде мелких капель жидкая фаза, которая войдет в состав газоаэрозольного хлорного облака. Количество диспергированной фазы может быть сравнимо с количеством образовавшегося хлоргаза и увеличивает массу первичного облака до ~36 % от общей массы хлора, содержащегося в разгерметизированном оборудовании. Оставшаяся часть жидкого хлора, охлажденная до температуры его кипения при атмосферном давлении, продолжает кипеть вследствие теплопритока от поверхности контакта. Этот процесс, по мере охлаждения поверхности контакта замедляется в течение 15-20 мин и переходит в режим квазистационарного испарения, характеризующийся достаточно низкой интенсивностью образования хлоргаза. На стадии кипения в условиях ограниченного пролива (в поддон, обвалование и т.п.) испаряется в среднем от 1 до 1,5% общей массы хлора, содержащегося в сосуде. Из сказанного, очевидно, что наибольшую опасность представляет стадия мгновенного испарения хлора. Образующееся на этой стадии паро-аэрозольное облако ввиду высокой плотности хорошо растекается и относительно слабо рассеивается. Процесс растекания, как правило, не превышает минуты, а скорость растекания может достигать 10 м/с. Растекающееся облако хлора за короткий промежуток времени способно охватить большую площадь с находящимися на ней производственными и административными объектами и привести к гибели людей. Это подтверждается статистикой крупномасштабных выбросов хлора как в нашей стране, так и за рубежом. Массовая гибель людей в таких случаях отмечалась в радиусе 50-200 м от места выброса хлора. При этом необходимо учитывать, что находиться с подветренной стороны от места аварии также небезопасно, т.к. растекание облака происходит и против ветра.

Последствия аварий на химически опасных объектах, применяющих в производстве хлор. Данные аварии представляет собой совокупность результатов воздействия химического заражения на объекты, население и окружающую среду. В результате аварии складывается аварийная и химическая обстановки. Масштабы возможных последствий аварии в значительной степени зависят от количества хлора и условий хранения, характера аварии, метеоусловий и ряда других факторов которые определяются местными особенностями и традициями.

Главным поражающим фактором на химически опасных объектах, применяющих в производстве хлор, является химическое заражение, глубина зоны которого может достигать десятки километров. Аварии с выбросом хлора могут сопровождаться взрывами и пожарами. Следовательно, на химически опасных объектах возникновение зоны заражения хлором сопровождается, как правило, сложной пожарной обстановкой.

Масштабы и продолжительность заражения обуславливаются:

- физико-химическими свойствами хлора;

- количеством хлора, выброшенного на местности, в атмосферу и источники воды;

- метеоусловиями;

- характеристикой объектов заражения (для местности - наличием и характером растительного покрова, возможного застоя воздуха; для источников воды - площадью поверхности, глубиной и скоростью течения, наличием грунтовых вод, характеристикой прибрежных грунтов и состоянием берегов; для населения - степенью защищенности от поражения хлором, характером деятельности; для материальных средств - характеристикой материалов, их пористостью, наличием и составом лакокрасочных покрытий).

Для установления масштабов заражения необходимо различать следующие определения:

Очаг аварии - территория, включающая само место аварии и прилегающую к ней площадь растекания химически опасных веществ.

Район аварии - территория, в пределах которой облако химически опасных веществ обладает наибольшими поражающими возможностями. Зона распространения - площадь химического заражения воздуха за пределами района аварии, создаваемая в результате распространения облака аварийно химически-опасного вещества по направлению ветра и ограниченная изолинией средних значений экспозиционных значений зоны. Пороговое значение экспозиционной дозы соответствует возможности проявления в 50 % случаев начальных симптомов поражения, не приводящих к потере работоспособности людей.

Воздушное пространство, местность, источники воды, население могут заражаться хлором в парогазообразном, тонко- грубодисперсном аэрозольном, капельножидком, жидком и твердом состояниях. Хлор в парогазообразном состоянии заражают воздушное пространство, включая внутренние объемы сооружений, поражают людей и животных. Заражение происходит за счет испарения хлора, десорбции с зараженных поверхностей, при распространении паров по воздуху, при попадании хлора в помещение.

Заражение продовольствия, пищевого сырья, фуража и воды происходит вследствие осаждения хлора или сорбции его паров из воздуха, в результате попадания в них из зараженной местности с дождевыми потоками и грунтовыми водами или непосредственно из разрушенного объекта. Особую опасность представляет заражение непроточных источников воды.

Продолжительность химического заражения приземного слоя воздуха парами хлора может достигать нескольких суток. Опасные концентрации хлора в непроточных водах могут сохраняться от нескольких часов до 2 месяцев; в реках, каналах, ручьях - в течении часа; в устьях рек от 2 до 4 суток.

Поражающее действие хлора на людей обуславливается их способностью нарушать нормальную деятельность организма, вызывая различные болезненные состояния, а при определенных условиях - летальный исход. Люди и животные получают поражения в результате попадания хлора в организм через - органы дыхания (ингаляторно), кожные покровы, слизистые оболочки раневые поверхности (резорбтивно), желудочно-кишечный тракт (перорально).