Turvallisuus prosessien suunnittelussa ja käyttöönotossa. Moduuli 1 Turvallisuus prosessin valinnassa ja skaalauksessa

Transkriptio

1 Turvallisuus prosessien suunnittelussa ja käyttöönotossa Moduuli 1 Turvallisuus prosessin valinnassa ja skaalauksessa

2 Moduuli 1: Turvallisuus prosessin valinnassa ja skaalauksessa Käytännön ratkaisujen vaikutukset turvallisuuteen tehdasmittakaavaan siirryttäessä Luento 5

3 1. Pilot-laitoksen erityisongelmat 2. Päivän aiheesta yleistä 3. Laiteratkaisut ja kemikaalivuodot 4. Laiteratkaisut ja kokonaisturvallisuus

4 Pilot-laitoksille ominaisia piirteitä Uusia kemikaaleja, reaktioita, prosesseja Puutteita prosessia koskevissa tiedoissa Uusia laitteita ja toimintoja Mittakaavan muutoksesta johtuvia ilmiöitä Runsaasti manuaalisia toimenpiteitä Toistuvia muutostöitä Moninaisia tehtäviä Aineiden varastointi ja siirto Sijoitus rakennuksessa Tutkimushenkilöstön läsnäolo

5 Pilot-laitteisiin liittyviä vaaroja Jotkut laitteista uusia, jotkut seisseet pitkään ja joitain on muutettu. Laitteiden käyttöhistoria ei ole tiedossa. Sekoitus voi olla ongelma. Osa käytettävistä laitteista - ml. säätölaitteet - on suunniteltu toisen prosessin tarpeisiin. Pieni mittakaava voi aiheuttaa ongelmia virtauksissa, esimerkiksi tukoksia. Materiaaliongelmat, mm. lasiosien käyttö.

6 Pilot-laitoksen suunnittelu Usein pilot-laitoksen sijoitusta suunniteltaessa ei riittävästi mietitä tulevaa tarvetta. Pilot-laitos usein täynnä laitteita. Suunnittelustandardit sopivat joskus huonosti pilot-laitoksille. Ilmastointiin ja evakuointiin tulee kiinnittää erityistä huomiota. Varolaitteiden mitoitus. Sähkölaitteiden ym. laitteiden luokitus. Laitteiden seisominen pitkiäkin aikoja.

7 1. Pilot-laitoksen erityisongelmat 2. Päivän aiheesta yleistä 3. Laiteratkaisut ja kemikaalivuodot 4. Laiteratkaisut ja kokonaisturvallisuus

8 Turvallinen prosessilaitos Prosessilaitoksen turvallisuus riippuu ainakin: kemiallisista ja fysikaalisista ilmiöistä, teknisistä ratkaisuista, inhimillisistä ja organisatorisista tekijöistä, biologisista ja mikrobiologisista tekijöistä, ympäristötekijöistä, yhteiskunnallisista tekijöistä. Prosessilaitoksen turvallisuudesta vastaa toiminnanharjoittaja. Velvoitteet kuvattu eri puolilla lainsäädäntöä.

9 Prosessilaitoksen suunnit- telussa huomioon otettavaa turvallisuuslainsäädäntöä Prosessilaitosten turvallisuudesta säädetään esimerkiksi seuraavissa säädöksissä: Laki ympäristövaikutusten arviointimenettelystä (468/1994) Asetus vaarallisten kemikaalien teollisesta käsittelystä ja varastoinnista (59/1999) KTM:n päätös painelaiteturvallisuudesta (953/1999) Ympäristönsuojelulaki (86/2000) Työturvallisuuslaki (738/2002)

10 Laki ympäristövaikutusten arviointimenettelystä (468/1994) Hankkeesta vastaavan on toimitettava arviointiohjelma viranomaiselle suunnittelun mahdollisimman varhaisessa vaiheessa huomioon ottaen hankkeen muu valmistelu. Hankkeesta vastaava selvittää hankkeen ja sen vaihtoehtojen vaikutukset sekä laatii ympäristövaikutusten arviointiselostuksen. Viranomaisten selvitettäviksi määräämien ympäristövaikutusten joukossa voi olla onnettomuustilanteisiin liittyviä selvityksiä.

11 Asetus vaarallisten kemikaalien teollisesta käsittelystä ja varastoinnista (59/1999) Toiminnanharjoittajan tulee tuotantolaitoksen toimintaan ja sen laajuuteen nähden riittävän tehokkaalla tavalla huolehtia kemikaalien käsittelystä ja varastoinnista tuotantolaitoksessa siten, ettei toiminnasta aiheudu henkilö-, ympäristö- tai omaisuusvahinkoja. Toiminnanharjoittajan tulee ryhtyä kaikkiin tarvittaviin toimiin suuronnettomuuksien ehkäisemiseksi ja niistä aiheutuvien seurausten rajoittamiseksi.

12 Sijoitusvaatimuksia Tuotantolaitos on sijoitettava sellaiselle etäisyydelle esim. asuinalueista, kouluista, hoitolaitoksista, liikenneväylistä ja muusta ulkopuolisesta toiminnasta sekä luonnon kannalta erityisen tärkeistä alueista ja muista ympäristönsuojelun kannalta tärkeistä kohteista, että kemikaaleista ei onnettomuustai häiriötilanteissa aiheudu ilmeistä henkilö-, ympäristö- tai omaisuusvahinkojen vaaraa. Sijoituspaikka pitää lisäksi valita niin, ettei toiminta laitoksen ulkopuolella lisää onnettomuusvaaraa laitoksessa.

13 Suunnitteluvaatimuksia Toiminnanharjoittajan tulee huolehtia siitä, että tuotantolaitoksessa olevat valmistus- ja käsittelylaitteistot, varastosäiliöt, putkistot ja niihin liittyvät laitteistot ovat niitä koskevien säännösten ja määräysten mukaiset. Tuotantolaitoksen rakennukset ja laitteistot tulee suunnitella, mitoittaa ja rakentaa siten, että onnettomuusvaara on estetty ja onnettomuuden seuraukset on rajoitettu huomioon ottaen kemikaalien ominaisuudet sekä käsittely- ja varastointiolosuhteet riittävän tehokkaasti.

14 Laitteistovaatimuksia (1) Valmistus- ja käsittelylaitteistot, varastosäiliöt, putkistot ja niihin liittyvät laitteistot tulee suunnitella, mitoittaa, rakentaa ja sijoittaa siten sekä varustaa sellaisin suojaus- ja ohjausjärjestelmin sekä valvonta- ja varolaittein, että: laitteistojen käytöstä ei aiheudu välittömiä henkilö-, ympäristö- tai omaisuusvahinkoja laitevaurion, käyttöhäiriön tai toimintavirheen sattuessa ulos pääsevän kemikaalin määrä jää mahdollisimman vähäiseksi ja se voidaan johtaa sellaiseen paikkaan tai käsitellä siten, että siitä aiheutuu mahdollisimman vähän vahinkoa Jatkuu...

15 Laitteistovaatimuksia (2) Jatkuu... häiriötilanteissa laitteisto ohjautuu tai on ohjattavissa turvalliseen tilaan häiriötilanteissa muodostuva paineenpurkaus aiheuttaa mahdollisimman vähän vahinkoa kemikaalit eivät sekoitu toisiinsa tavalla, josta voi aiheutua vaaraa kemikaalia tai sitä sisältävää tuotetta myöhemmin varastoitaessa tai käsiteltäessä. Asiattomien pääsy tuotantolaitoksen alueelle on estettävä niin, ettei kemikaalia joudu asiattomien haltuun.

16 Laajamittaisen teollisen käsittelyn lupahakemus Lupaa kemikaalin laajamittaisen teolliseen käsittelyn tai varastointiin on haettava kirjallisesti Turvatekniikan keskukselta ennen rakennus- tai merkittävien muutostöiden aloittamista. Hakemukseen on liitettävä asetuksen 59/1999 liitteessä II tarkoitetut selvitykset. Lupahakemus voidaan jättää, vaikka kaikkia liitteessä II tarkoitettuja tietoja ei kysymyksessä olevan tuotantolaitoksen osalta ole vielä saatavissa.

17 Lupahakemuksen liitteitä Organisaatiotiedot Kaavoitustiedot Karttapiirros Pohjavesitiedot Rakennuspiirustukset Laitteistotiedot Prosessitiedot P&I-kaaviot Kemikaalitiedot, ml. käyttäytyminen onnettomuustilanteessa Eksotermiset reaktiot Onnettomuusvaarat Kemikaalivuotoon liittyvät toimenpiteet Toimintaperiaatteet onnettomuuksien ehkäisemiseksi

18 Vaarojen arviointi lupahakemuksessa Toiminnanharjoittajan arvio ja selvitys siitä, mihin arvio perustuu kemikaalien käsittelyyn ja varastointiin liittyvistä vaaralähteistä, olosuhteista ja tilanteista, joissa onnettomuus on mahdollinen tyypillisistä ja suurimmista mahdollista vaaratilanteista, niiden seurauksista laitoksen sisällä ja vaikutukset laitoksen ulkopuolelle.

19 Ympäristönsuojelulaki (86/2000) Ympäristön pilaantumisen vaaraa aiheuttavassa toiminnassa on otettava huomioon mm: toiminnan aiheuttaman pilaantumisen vaaran todennäköisyys onnettomuusriski mahdollisuudet onnettomuuksien estämiseen ja niiden vaikutusten rajoittamiseen. Toiminnan sijoituspaikan soveltuvuutta arvioitaessa on otettava huomioon: toiminnan luonne pilaantumisen todennäköisyys onnettomuusriski.

20 Ympäristönsuojeluasetuksen mukainen lupahakemus Prosessilaitoksen ympäristölupahakemus sisältää mm. seuraavia seikkoja: tiedot toimintaan liittyvistä riskeistä, onnettomuuksien estämiseksi suunnitelluista toimista sekä toimista häiriötilanteissa tarvittaessa vaarallisten kemikaalien käsittelystä annetussa asetuksessa (59/1999) tarkoitettu suuronnettomuuden vaaran arvioimiseksi laadittava selvitys selvitys vahinkojen ehkäisemiseksi tai vähentämiseksi tarvittavista toimenpiteistä, jos laitos tai toiminta aiheuttaa päästöjä vesistöön.

21 KTM:n päätös painelaite- turvallisuudesta (953/1999) Ison tai maanalaisen kattilalaitoksen vaaran arvioinnista on käytävä ilmi mm: käyttöön liittyvät vaaratilanteet ja olosuhteet, joissa onnettomuus on mahdollinen käyttötekniikasta, esimerkiksi erilaisista käyttötavoista, aiheutuvat vaaratilanteet kuvaus tyypillisistä ja suurimmista mahdollisista vaaratilanteista sekä niihin johtavista käyttövirheistä, virhetoiminnoista, laitteiden vikaantumisista ja vaurioista ja muista syistä.

22 Työturvallisuuslaki (738/2002) Työnantajan on suunniteltava, valittava, mitoitettava ja toteutettava työolosuhteiden parantamiseksi tarvittavat toimenpiteet. Tällöin on mahdollisuuksien mukaan noudatettava seuraavia periaatteita: vaara- ja haittatekijöiden syntyminen estetään vaara- ja haittatekijät poistetaan tai, jos tämä ei ole mahdollista, ne korvataan vähemmän vaarallisilla tai vähemmän haitallisilla yleisesti vaikuttavat työsuojelutoimenpiteet toteutetaan ennen yksilöllisiä tekniikan ja muiden käytettävissä olevien keinojen kehittyminen otetaan huomioon.

23 1. Pilot-laitoksen erityisongelmat 2. Päivän aiheesta yleistä 3. Laiteratkaisut ja kemikaalivuodot 4. Laiteratkaisut ja kokonaisturvallisuus

24 Laitteet ja vuodot Kemikaaleista johtuvien onnettomuuksien seurauksiin voidaan vaikuttaa hyvän suunnittelun avulla. Laitteiden koko, muoto, sijoittelu ja varustelu vaikuttavat kemikaalivuodon määrään ja siten myös onnettomuuden seurauksiin. Jo esisuunnittelun aikana voidaan laskea erilaisiin kemikaalivuotoihin liittyviä seurauksia sekä ehdolla olevien toimenpiteiden vaikutuksia niihin.

25 Kemikaalivuodot tehdaslaitoksen suunnittelussa Tuotantolaitoksen sijoituksen ja layoutin sekä pelastussuunnittelun tarpeisiin on oltava käsitys laitoksen eliniän aikana mahdollisesti toteutuvista kemikaalien satunnaispäästöistä. Suunnittelun lähtökohdaksi voidaan ottaa joko suurin ajateltavissa oleva tai suurin mahdollinen vuotoskenaario. Suunnittelun edetessä potentiaalisista vuototilanteista laaditaan tarkempia analyysejä.

26 Eräitä Suomessa yleisiä nesteytettyjä tai paineenalaisia kaasuja Syttyvät kaasut: maakaasu, nestekaasu,... Myrkylliset kaasut: ammoniakki, hiilimonoksidi, metyylibromidi, rikkidioksidi, Syttyvät ja myrkylliset kaasut: butadieeni, etyleenioksidi, Tukahduttavat kaasut: hiilidioksidi, typpi,...

27 Eräitä Suomessa käytössä olevia nestemäisiä aineita Syttyvät ja myrkylliset nesteet: akryylinitriili, bentseeni, epikloorihydriini, metanoli, moottoribensiini, rikkihiili, styreeni, Myrkylliset nesteet: arseenipitoiset suolakyllästeet, hiilitetrakloridi, tolueeni-diisosyanaatti, Syövyttävät nesteet: etikkahappo, fosforihappo, natriumhydroksidi, rikkihappo, typpihappo,

28 Eräitä vaarallisia kiinteitä aineita Hapettavat aineet: natriumkloraatti,... Myrkylliset aineet: akryyliamidi, arseenitrioksidi, syanidisuolat, torjuntaaineet,

29 Seurausanalyysit Onnettomuustilanteiden seurauksia laitoksen sisällä ja sen ulkopuolella voidaan selvittää seurausanalyyseillä. Tavallisimpia seurausanalyysejä ovat : purkautumismallit höyrystymismallit kaasun ja nesteen leviämismallit kaasu- ja pölypilviräjähdyksen painevaikutusanalyysit lämpösäteilyn leviämismallit väestön ja ympäristön haavoittuvuus-analyysit.

30 Nesteytettyjen ja paineen- alaisten kaasujen purkausten seurausanalyysit Yleensä välittömien vaikutusten arviointi Yleensä ilman kautta tapahtuvaa leviämistä Vaikutukset ihmisen terveydelle (myrkyllisyys, lämpösäteily) Vaikutukset rakennettuun ympäristöön (lämpösäteily, painevaikutus) Vaikutukset ympäristölle (myrkyllisyys)

31 Seurausanalyysin osat Vahinkotapahtuma Turbulenttinen suihku Purkautuminen Höyrystyminen Kaksifaasivirtaus Lähdetermi Palaminen, räjähtäminen Leviäminen Myrkyllisyys- ja ympäristövaikutukset Lämpösäteilyn vaikutukset Painevaikutukset Vaara-alueen määrittäminen

32 Nesteytettyjen ja paineen- alaisten kaasujen purkaukset Mallintaminen vuotomäärien arviointi kemikaalien leviäminen tulipalot räjähdykset Vaikutusten arviointi Vaara-alueen määrittely

33 Seurausanalyysimallit (1) Purkautumismallit neste- ja kaasuvuodon massavirta Höyrystymismallit lammikosta höyrystyvän nesteen massavirta Kaasun leviämismallit kaasun leviäminen ja sekoittuminen ilmassa sekä kaasun pitoisuudet eri etäisyyksillä päästölähteestä

34 Kaasuvuodon kulkeutuminen Lähde: Augusta Chronicle, 1997

35 Nestevuodon kulkeutuminen Kemikaalipäästö Päästö ilmaan Päästö maaperään Päästö jätevedenpuhdistamolle Päästö sadevesiviemääriin/vesistöön Maaperän likaantuminen Häiriöitä jätevedenpuhdistukselle Haittoja ihmisille, luonnolle jne. Pohjavesien likaantuminen Haittoja vesistölle

36 Kemikaalipalot Lammikkopalo lammikosta haihtuva höyry palaa vaikuttavia tekijöitä: aine, sääolosuhteet Pistoliekki aukosta virtaava kaasu- tai kaksifaasisuihku palaa pistoliekki kuumempi kuin lammikkopalo Tulipallo BLEVE höyry-pisarapilvi, palaa reunoilta (5-20 s) suuri tulipallo, joka nousee irti maasta

37 Seurausanalyysimallit (2) Kaasupilviräjähdyksen painevaikutusanalyysit räjähdyksen paineaallon vaikutukset ja kesto eri etäisyyksillä Lämpösäteilyn leviämismallit palamisesta aiheutuvan lämpösäteilyn vaikutukset eri etäisyyksillä ja palamisen kestoaika Väestön ja ympäristön haavoittuvuusanalyysit väestön ja ympäristön haavoittuvuuden arviointi paineen, lämpösäteilyn tai myrkyllisen aineen johdosta

38 Ylipaine [bar] Paineen vaikutukset Vaikutus 0,002 Suuri ikkunaruutu saattaa säröytyä 0,007 Pieni ikkunaruutu saattaa säröytyä 0,01 Ikkunaruudut säröytyvät, 5% rikkoutuu 0,04 Ikkunan rikkoutumisesta syntyvät sirpaleet voivat tunkeutua ihoon 0,1 0,15 Rakennuksille tulee korjattavia vaurioita 0,35 Korvan tärykalvo voi vaurioitua 0,7 Rakennukset tuhoutuvat lähes täydellisesti, raskaat koneet kestävät 1,0 Keuhkot voivat vaurioitua

39 Lämpösäteilyn vaikutukset Tehotiheys [kw/m 2 ] Vaikutus 1,5 Pitkäaikainen oleskelu mahdollista 2 Muovieristeiset kaapelit vahingoittuvat 3 Palokunta pystyy toimimaan 30 min. 6 Poistumisteiden suunnitteluarvo (30 sek.) 8 Suojaamattomat syttyvien nesteiden varastot voivat syttyä 12 Kasvillisuus voi syttyä 14 Tavalliset rakennukset voivat syttyä 32 Vesivalelun suojaamat syttyvien nesteiden varastot voivat syttyä

40 Muuta kemikaalipaloissa huomioon otettavaa Räjähdysmahdollisuus heitteet, paine,... Myrkylliset kaasut ja kuumat höyryt Haitalliset tai likaavat partikkelit ja aerosolit Sammutusvedet Rein-joen saastuminen baselilaisen varastopalon sammutusvesistä, Öljysäiliön boilover -ilmiö Yli 150 kuollutta Tacoassa, Venezuelassa,

41 1. Pilot-laitoksen erityisongelmat 2. Päivän aiheesta yleistä 3. Laiteratkaisut ja kemikaalivuodot 4. Laiteratkaisut ja kokonaisturvallisuus

42 Tehdasalueen layout Tehdasalueen alustava layout tehdaskorttelit, suojaetäisyydet, liikennejärjestelyt, saavutettavuusvaatimukset,... Tuotantolaitos sijaitsee tehdasalueella ja jakautuu kahdeksi osa-alueeksi: prosessialue (ISBL) - sisältää prosessilaitteiston ulkoalue (OSBL) - käsittää kaiken sen, joka on prosessialueen ulkopuolella. Siellä ovat varastot, käyttöhyödyke-, poiste- ja palvelujärjestelmät.

43 Puutteita layoutissa?

44 Turvallisuutta hyvällä layoutilla Onnettomuus tulee rajata onnettomuuspaikalle kemikaalit, tulipalo, heitteet,... Onnettomuuden eskaloituminen (laajeneminen) tulee estää Herkkien kohteiden vaarantamista tulee välttää mm. jätevedenpuhdistamo Vain toiminnan kannalta välttämättömät henkilöt tulisi työskennellä lähellä vaaraa aiheuttavia kohteita.

45 Laitosten väliset yhteydet ja turvallisuus Putkilinjat (ml. viemärit, kaasujen keräilijät) voivat levittää palon tai kemikaaleja laitoksesta toiseen, nesteiskuja pitkissä putkissa maanpäälliset: ajoneuvojen törmäykset maanalaiset: kaivutyöt, vuodot, jne. Kuljettimet voivat levittää palon laitoksesta toiseen Sisäiset kuljetukset ja liikenne kuljetusvirtojen optimointi Kaapelitunnelit

46 Tekijänoikeudet Tämä aineisto on kaikkien vapaasti käytettävissä opetustarkoituksiin.tekijät toivovat materiaalia käytettäessä noudatettavan hyvää viittaustapaa. Jos materiaaliin tehdään muutoksia, ei ole suotavaa käyttää ALARP-logoa. Aineistossa esitetyt tulkinnat ovat tekijöiden omia näkemyksiä, ellei toisin ole mainittu. Tekijät eivät vastaa aineiston käytöstä mahdollisesti aiheutuvista vahingoista. Palaute Otamme mielellämme vastaan palautetta tästä materiaalista. Kysymyksiin vastaavat Anna-Mari Heikkilä ja Yngve Malmén. VTT Tuotteet ja tuotanto, Tampere Kiitos!