ENDÜSTRİDE KİMYASAL MADDELERİN KAÇAKLARI VE SONUÇLARI

Transkript

1 ENDÜSTRİDE KİMYASAL MADDELERİN KAÇAKLARI VE SONUÇLARI Yrd. Doç. Dr. Tahsin Aykan KEPEKLİ İSTANBUL YENİ YÜZYIL ÜNİVERSİTESİ İş Sağlığı ve Güvenliği Bölümü

2 Kimyasal Maddeler - Tehlike Nerede? Öncelikli olarak Kimyasallar ile çalışan Endüstriyel tesisler akla gelse de günlük hayatımızda da tehlikeli kimyasal maddeler kullanımı yaygındır.

3

4 Kimyasal Maddelerin Riskleri

5 YANGIN Yangın Ateş (sıvı, katı) Ani yangın (Flash Fire) Boilover Püskürme tipi yangın (Jet Fire)

6 YANGIN ETKİLERİ Yangının çevreye ve uzak mesafeye ilettiği etkiler: Duman, Gazlar, Termal Radyasyon

7 YANGIN TÜRLERİ

8 Havuz dayk yangını (Pool Fire) Genellikle bir tank ya da sıvı haznesinden boşalma ile yanıcı sıvı kimyasal maddenin tank çevresi dayk taşma havuzu ya da herhangi bir engellere bağlı hareket ederek yayılması ve aynı zamanda sıvı yüzeyinden yangın oluşması ile görülür. Petrokimya tesislerinde görülen en tipik yangın türlerindendir.

9

10

11 Jet püsküren (torch) yangın (Jet Fire) Basınçlı gaz, basınç altında sıvılaştırılmış gaz tank ve tüplerinden gaz kaçağı sonucu, uzun bir mesafede bir sorguç şekilli püskürme yangını. Özellikle termal radyasonu uzun mesafede iletmesi açısından ikincil BLEVE gibi olayları başlatma potansiyeli vardır.

12

13

14 Kaynayıp taşma türü yangın (Boilover) Özellikle ağır hidrokarbon (mazot, yağ, vb..) tank yangınlarında, tanka su ile müdahale ya da tankın içinde alt seviyede su birikmesi olduğu bir durumda, yangına maruz kalan tankta, belli bir sıcaklıktan ve yangın su seviyesine ulaştıktan sonra, kaynama sonucu buhar fazı hızlı bir şekilde artar ve tank dışına taşma ve saçılma meydana gelir. Bu ani parlama ve taşma sonucu yüksek termal radyasyon açığa çıkar.

15

16 Tank tepesi yangını Tank tavanının çökmesi ya da bütünlük kaybetmesi sonucu tankın içindeki sıvının başlattığı yangının tank tepesinden yüzeylenmesi ile oluşur.

17

18 1999 TÜPRAŞ Yangını

19 2015 TÜPRAŞ Aliağa Yangını

20 GAZ HALİNDE YAYILIM Toksik dağılım Parçalanma, delinme Boru kırılması Sıvı katmanın/örtünün buharlaşması Duman

21 TOKSİSİTE ETKİLERİ Sızıntıdan veya yangın ya da kimyasal reaksiyon sırasında kimyasal bozunma sonucu gaz/buhar bulutu yayılımı ile tehlikeli toksik bir maddeye (klor, amonyak, izosiyanat türevleri, vb ) maruziyet sonucu oluşur. Kimyasal maddelerin özellikle LC50, AEGL-ERPG, IDLH gibi belirlenmiş konsantrasyonlarını bilmek önemlidir.

22 GAZLARIN DAĞILIMI Yayılımı etkileyen parametreler : - Kimyasal maddenin özellikleri (yoğunluk, molekül ağırlığı, vb.) (P, T, ortamdaki engeller, Meteorolojik şartlar, Topografya

23

24

25 GAZLARIN DAĞILIMI D at limit of momentum Mass outflow Explosive mass dispersion 25

26 GAZLARIN DAĞILIMI 26

27 GAZLARIN DAĞILIMI 27

28 BUNCEFIELD, İNGİLTERE 2005 Buhar Bulutu Patlaması (VCE: Vapor Cloud Explosion) Yanma Aralığındaki (APL-ÜPL arası) Sınırlandırılmış Bulut Alanı ( Area of Flammable Cloud Confined )

29 PATLAMA Patlama UVCE (Sınırlandırılmamış buhar bulutu patlaması) BLEVE (Kaynayan sıvı-genleşen buhar patlaması) Fiziksel Patlama

30 PATLAMA ETKİLERİ Fazla basınç etkileri Bir kimyasal reaksiyon veya şiddetli yanma sonucu oluşan patlama ile şok/basınç dalgası oluşur. Patlamaya dahil olan maddenin miktarına / tipine göre etkisi uzak mesafelerde yıkıcı olabilir.

31 KIVILCIM - ENERJĠ Hava ile karışım Patlama aralığı YANICI MADDE Patlama OKSĠTLEYĠCĠ Sınırlama (Hapsedilme)

32 PATLAMA BASINCI HASAR SEVİYELERİ Patlama Basıncı Hasar - Zarar (psi) 1.0 Cam kırılması, ahşap evlerin kısmen yıkılması Dalgalı metal ve asbest panellerin bükülmesi kırılması Uçan cam ve diğer parçalardan hafif-ciddi yaralanmalar kesikler. 1.3 Kaplama binaların çelik iskeletlerinde hafif eğrilmeler Güçlendirilmemiş beton tuğla duvarların parçalanması %1-%90 kulak zarı yırtılması oranı. 2.5 Prefabrik çelik binaların tamamen yıkılması 3.0 İnsanların basınç etkisiyle yere savrulması. Binalar içindeki ağır makinelerde hafif hasar. 3.5 Ciddi yaralanmalar sık beklenir. 5.0 Ahşap direklerin (telefon vs..) kırılması Ufak evlerin hemen hemen tamamen yıkılması. 7.0 Dolu tren vagonlarının devrilmesi Binaların tamamen yıkılması Binalar içindeki ağır makinelerin yer değiştirmesi ciddi hasar %1-%99 akciğer iç kanaması sonucu ölüm.

33 Sınırlandırılmamış buhar bulutu patlaması (Unconfined Vapor Cloud Explosion = UVCE) Bir gaz ya da sıvı buharı bulutunun rüzgar, hava sıcaklığı, bulut yoğunluğu, ortamdaki engellerin varlığı / yokluğu ve konumlarına bağlı olarak alabileceği değişik geometrik sınırlar içerisinde kıvılcımlanması ile oluşan patlama. Uygun koşullarda oldukça geniş alanları etkileyebildiği gibi, kimyasal tipine ve ortamdaki engellerin varlığına göre max. Basıncı yüksek olabilir.

34

35 Kaynayan sıvı, genleşen buhar bulutu patlaması (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion = BLEVE) LPG gibi sıvılaştırılmış yanıcı gaz tanklarında görülen en tehlikeli olaydır. Tank dışında başlayan bir yangın (örn: jet yangını) sonucu tank içindeki sıcaklık hızla yükselir, bununla beraber sıvı fazından gaz fazına geçiş hızlanır. Tank iç basıncının artması ile tankın basınç tahliye vanası (PV valf) çalışır ve içerideki fazla basıcı tahliye eder, fakat bir süre sonra gaz fazına geçişin hızı sebebiyle tahliye işlemi basıncın artmasını durduramaz hale gelir. Tank iç basıncı tankın max. dayanım basıncını geçince tankta yırtılma meydana gelir. Bu aşamada tank ve tanktan kopan parçalar, şarapnel etkisi ile kimi zaman birkaç yüz metre mesafe kat edecek kadar şiddetli bir şekilde etrafa saçılırlar. Tankın içindeki sıcak ve basınçlı gaz, yırtılma noktasından dışarı çıkar ve giderek yükselen büyük bir alev topu şeklini alır. Bu olay, çok uzun mesafelerde yüksek termal radyasyon yayımına ve çevredeki insanlarda yakın mesafelerde ölümcül olabilecek derecede şiddetli yanıklara sebep olur.

36

37 LPG Liquified Petroleum Gas Sıvılaştırılmış Petrol Gazı 4 3 P Bar 1 2 Propan (C 3 H 8 ) + Bütan (C 4 H 10 )

38 LPG Depolama

39 LPG Depolama Bileşenleri

40 LPG Tankı ve Çevre Ekipmanları

41 Vanalar, Flanşlar, Pompalar, Dirsek bağlantılar yanıcı madde boşalma kaynağı olma potansiyeline sahiptir.

42 Kütahya LPG Tankeri Patlaması

43 2002, Akçagaz Patlaması (BLEVE) KOCAELİ

44

45

46 Akaryakıtlar BENZİN Pentan Hekzan Heptan Oktan

47

48

49 Basınç Tahliye Vanaları (Pressure Relief Valves PRV)

50

51

52 Doğal Gaz Metan (CH 4 ) P = bar T = ~15 o C Compressed Natural Gas (CNG) (P ++) Liquified Natural Gas (LNG) (T --

53

54 Yanıcı Gazlar Hidrojen (H 2 ) Asetilen (C 2 H 2 )

55

56

57 TİNER - SOLVENTLER TİPİK BİLEŞENLER: TOLUEN, KSİLEN ASETON, NAFTA WHITE SPIRIT, METİL ETİL KETON ETİLBENZEN, BUTİL ASETAT DİMETİLFORMAMİD

58

59 Modelleme (Etkilerin Belirlenmesi)

60 Madde 6: Risk Değerlendirmesinde Dikkate Alınacak Hususlar a) Patlayıcı ortam oluşma ihtimali ve bu ortamın kalıcılığı, b) Statik elektrik de dâhil tutuşturucu kaynakların bulunma, aktif ve etkili hale gelme ihtimalleri, c) İşyerinde bulunan tesis, kullanılan maddeler, prosesler ile bunların muhtemel karşılıklı etkileşimleri, ç) Olabilecek patlama etkisinin büyüklüğü.

61 Patlamadan Korunma Dokümanı Zone Haritaları (Gazın Hesaplanması)

62 Modelleme algoritamalarının GIS ortamlarında sunumu özellikle Acil Durum Planları (SEVESO, Patlamadan Korunma ATEX zonlama çalışmaları, Kimyasal Risk Değerlendirme, vb.) üzerinde lokal (tesis içi) ve yerel bölgesel tehlikeli alanların ve tehlikeletin boyutlarının belirlenmesine olanak tanıması açısından günümüzde Endüstriyel Güvenlik çalışmalarında vaz geçilmez temel ögelerden biri haline gelmiştir.

63 Olabilecek patlama etkisinin büyüklüğü - Modelleme

64

65 SONUÇLAR Doğal Gaz: Gauss Dağılımı modeli kullanarak Alt Patlama Limiti üzerinde kalan Sınırlandırılmam Patlaması sonucunda; Tutuşma anında patlama aralığındaki kütle miktarı: 1,76 kg. Kırmızı: 36 metre mbar = Tuğla/beton duvarların çökmesi, ciddi yaralanmalar, ölüm Turuncu: 37 metre mbar Sarı: 42 metre - 70 mbar = Camların kırılması, şarapnel etkisi ile yaralanmalar Amonyak: Ağır Gaz Dağılım modeli kullanılarak 60 dk. AEGL konsantrasyonarı ile toksisite sonucund Mor: 73 metre ppm = AEGL-3 60 dk. Koyu Mavi: 279 metre ppm = AEGL-2 60 dk. Açık Mavi: 924 metre - 30 ppm = AEGL-1 60 dk. LPG: BLEVE Alev Topu Termal Radyasyon modeli kullanılarak bulunan sonuç; Alev Topu Çapı: 211 metre Yanma süresi: 13 sn. Kırmızı: 460 metre kw/m2 = 3. derece yanık - ölüm 60 sn.

66 LOC SENARYO 1 DOĞALGAZ KAÇAĞI SONUCU PATLAMA LOKASYON: Doğal Gaz RMS İstasyonu KĠMYASAL MADDE: Doğal Gaz: Metan (CH 4 ) LOC EKĠPMAN: RMS giriş hattı (DN100 PN16) bağlantısında Flanş KĠMYASAL MADDE PARAMETRELERĠ: Molekül ağırlığı: 16,06 g/mol Yoğunluk (gaz): 0,66826 kg/m 3 Parlama noktası: -188,5 o C Kaynama noktası: -161,5 o C Alt patlama limiti (LEL): %5 (v/v) Üst patlama limiti (UEL): %15 (v/v) EKĠPMAN PARAMETRELERĠ: Hat nominal çapı: 100 mm. (DN100) Hat basıncı (P): 1 bar Hat içindeki sıcaklık (T): 15 o C Kaçak kesit alanı (S): 134,36 mm 2 (DN100 PN16 flanş sektör alanı) SENARYO PARAMETRELERĠ: Senaryo Olay Ağacı: LOC -> Gaz boşalması (başlangıçta yanma gerçekleşmiyor) -> Gaz bulutu birikimi -> Sınırlandırılmamış buhar bulutu patlaması (UVCE) Boşalma süresi (t LOC ): 10 dk. Patlama zamanı (t exp ): +107 sn. - Shut off valf senaryo başlangıcında kapanır, hat içinde kalan doğal gaz 10 dk. boyunca boşalır. - Ortam engellerinin varlığı: Engelli (Petrokimya tesisi)

67 Gauss Dağılımı modeli kullanarak Alt Patlama Limiti üzerinde kalan Sınırlandırılmamış Buhar Bulutu Patlaması sonucunda; Tutuşma anında patlama aralığındaki kütle miktarı: 1,76 kg. Kırmızı: 36 metre mbar = Tuğla/beton duvarların çökmesi, ciddi yaralanmalar, ölüm Turuncu: 37 metre mbar Sarı: 42 metre - 70 mbar = Camların kırılması, şarapnel etkisi ile yaralanmalar

68

69 36 m. 210 mbar 42 m. 70 mbar

70 TEŞEKKÜR EDERİM