Оценка воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды при различных условиях функционирования

Хлуденёв, Сергей Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Оценка воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды при различных условиях функционирования
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Оценка воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды при различных условиях функционирования"

На правах рукописи

ХЛУДЕНЁВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ НА ОБЪЕКТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

03 00 16 —Экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь 2007

003071483

Работа выполнена в Пермском государственном техническом университете

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент,

Рябчиков Николай Михайлович

Официальные оппоненты доктор технических наук

Швецова-Шиловская Татьяна Николаевна

доктор технических наук, профессор Островский Сергей Владимирович

Ведущая организация Уральский государственный научно-

исследовательский институт региональных экологических проблем Минприроды России (УралНИИ «Экология»), г Пермь

Защита состоится 28 мая 2007 г на заседании диссертационного совета Д 212 188 07 при Пермском государственном техническом университете по адресу 614990, г Пермь, Комсомольский проспект, 29, ауд 4236 главного корпуса i6 '00

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного технического университета

Автореферат разослан « 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор

J/fae^tf Рудакова Л В

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Эксплуатация производственных объектов нефтехимического комплекса, концентрирующихся преимущественно в крупных городах, сопряжена с опасностью их активного воздействия на экологическое состояние окружающей среды как в нормальных (штатных) режимах функционирования, так и при возможных ситуациях, не предусмотренных действующими технологическими регламентами (залповые, массированные выбросы опасных химических веществ) Обеспечение приемлемого уровня экологической безопасности объектов нефтехимии может быть достигнуто путем прогнозирования опасностей и их проявлений на основе концепции риска — эффективного инструмента противодействия негативному техногенному влиянию на окружающую среду

При прогнозировании риска эксплуатации производственных объектов в общем случае необходим одновременный учет как штатного (систематического) риска, обусловливающего эволюционный характер изменения качества окружающей среды, так и нештатного риска вследствие проявлений возможных инцидентов с кризисным характером экологических нарушений Однако уровень опасности при возникновении инцидентов, как показано исследованиями ряда авторов (В М Колодкин, В Г Горский, Т Н Швецова-Шиловская, П Г Белов, И И Мазур, О И Молдаванов и др), значительно выше уровня опасности от объекта, функционирующего в нормальном режиме Поэтому именно оценки нештатного риска представляют наибольший интерес в качестве меры экологической опасности, порождаемой техногенным объектом

Существующие модели и методы количественной оценки риска не всегда позволяют адекватно оценить как вероятность возникновения инцидентов, так и возможные последствия для окружающей среды их проявлений на нефтехимических производствах Так, процедура прогнозирования частотных характеристик риска не учитывает техническое состояние объектов, степень их износа, обусловленную протеканием в оборудовании деградационных процессов в реальных условиях его функционирования

Для прогнозирования экологических последствий проявления инцидентов на нефтехимических производствах важную роль играют модели испарения опасных веществ со свободной поверхности проливов Они позволяют охарактеризовать интенсивность поступления в окружающую среду паров легковоспламеняющейся или токсичной жидкости, обусловливающую силу взрывного или токсического воздействия

В известных немногочисленных и разноречивых моделях испарения не принимается во внимание специфичный для нефтехимических обьектов нестационарный характер испарения опасных веществ, что дополнительно снижает достоверность прогнозных оценок риска

В связи с этим разработка подходов и исследования по комплексной оценке воздействия нефтехимических производств на человека и окружающую среду, ориентированной на учет реального технического состояния и условий функционирования технических устройств, с применением количественных показателей риска и методов моделирования и компьютерной поддержки принятия решений, предпринятые в настоящей работе, являются актуальными

Цель работы — разработка методов, модетей, алгоритмов и программных средств для количественной оценки негативного воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды при различных условиях функционирования технологического оборудования

Задачи исследования Для достижения ука)анной цели в рамках диссертационной работы были сформулированы и решены задачи обоснования, разработки и исследования

• концепции экологического риска примени юльно к условиям функционирования объектов нефтехимии,

• метода и модели для вероятностного прогнозирования характеристик надежности технологического оборудования, необходимых для оценки риска, с учетом преобладающего типа повреждающих процессов,

• метода моделирования и кинетических моделей процесса износа для различных типов оборудования в реальных условиях функционирования,

• индивидуального прогнозирования в системе «человек-машина-среда» на основе вышеуказанных методов и моделей частотного фактора риска для различных типов оборудования,

• физического и математического моделирования процессов стационарного и нестационарного испарения опасных веществ с поверхности горячих проливов в условиях различной подвижности воздушной среды с целью оценки воздействия на персонал, население и окружающую среду,

• программных комплексов для моделирования и прогнозирования антропогенного воздействия объектов нефтехимии на окружающие экосистемы,

• комплексного моделирования и прогнозирования количественных показателей экологического риска на групповых объектах нефтехимии с учетом изменения во времени условий функционирования оборудования вследствие износа, а также кинетики испарения опасных веществ

Методы исследований. Для решения поставленных задач в работе использовались методы экспериментального исследования в лабораторных и промышленных условиях, методы системного анализа, теории вероятностей и статистики, математического моделирования и вычислительной математики, теории надежности, теории тепло-массопереноса, коррозии и химического сопротивления материалов, динамической термогравиметрии При решении задач прогнозирования использованы методы компьютерного моделирования и ГИС-технологии

Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем

• на примере функционирования нефтехимического оборудования, подвергающегося общему эрозионно-коррозионному износу, предложен и обоснован метод частотной оценки экологического риска, позволяющий расширить возможности теории риск-анализа в обеспечении устойчивого развития и экологической безопасности объектов нефтехимии,

• разработан метод моделирования и кинетические модели износа различных типов нефтехимического оборудования, необходимые для прогнозирования характеристик его надежности — главного критерия оперативной оценки экологической безопасности техносферных объектов, выявлено существование трех стадий износа оборудования в зависимости от влияния на величину частотного фактора риска,

• разработаны модели изотермической кинетики испарения ряда опасных веществ с поверхности проливов в широком диапазоне скоростей обтекания воздушным потоком, выявлено существование критической скорости обтекания,

• разработана математическая модель нестационарного испарения опасных веществ с поверхности горячих проливов, предназначенная для оценки воздействия токсических и/или ударно-волновых нагрузок на человека и окружающую среду Практическая ценность Установлены основные факторы экологического риска при

эксплуатации нефтехимических производств Разработаны методики оценки экологического риска, основанные на комплексном учете специфики, индивидуальной нагруженности и реального технического состояния оборудования Методики позволяют повысить достоверность прогнозных оценок риска и на их основе управляющих решений по снижению негативных воздействий на человека и окружающую среду, порождаемых нефтехимическими объектами Применение методик особенно эффективно в процедурах частотной оценки риска для оборудования, исчерпавшего свой проектный ресурс и являющегося поэтому источником повышенной экологической опасности

Разработаны программные комплексы «FORS» и «VAPOUR» для моделирования и прогнозирования экологического риска на объектах нефтехимии с учетом условий их функционирования, специфики и технического состояния Программные комплексы позволяют пополнить арсенал программных средств для решения задач управления экологической безо-

пасностью нефтехимических производств на основе современных информационных технологий

Результаты исследований использованы при анализе, количественной оценке и выработке рекомендаций по снижению риска на ряде крупных предприятий Западного Урала (ЗАО «Сибур-Химпром», ОАО «Метафракс», ООО «Лукойл-Пермнефтеоргсинтез»), а также в учебном процессе при подготовке студентов специальности «Машины и аппараты химических производств» Пермского государственного технического университета

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на III Межрегиональном научно-практическом семинаре «Технологии управления промышленной безопасностью» (г Пермь, 2002), на IV Межрегиональном научно-практическом семинаре «Новые технологии технического регулирования и системного управления промышленной безопасностью и охраной труда на корпоративном уровне» (г Пермь, 2003), на V Межрегиональном научно-практическом семинаре «Новые технологии технического регулирования и системного управления промышленной безопасностью и охраной труда» (г Пермь, 2004), на семинаре Ростехнадзора «Об опыте декларирования промышленной безопасности и страхования ответственности Развитие методов оценки риска аварий на опасных производственных объектах» (ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», г Москва, 2004), на VI Межрегиональном научно-практическом семинаре «Интегрирование систем управления технологической, экологической и промышленной безопасностью» (г Пермь, 2005), на VIII научном семинаре «Промышленная и экологическая безопасность опасных производственных объектов» (ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», г Москва, 2005), на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы химической технологии и подготовки кадров», Стерлитамак, 2006

Часть материалов диссертации докладывалась на конкурсе научно-исследовательских работ ПермГТУ (II место, 2004 г )

Основные положения, выносимые на защиту

1 Метод частотной оценки экологического риска,

2 Метод моделирования и кинетические модели износа для различных типов нефтехимического оборудования,

3 Модели изотермической кинетики испарения опасных веществ с поверхности проливов при различной подвижности воздушной среды,

4 Модель нестационарного испарения опасных веществ с поверхности горячих проливов,

5 Комплексное моделирование экологического риска, порождаемого объектами нефтехимии

Структура и объем диссертации Работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит список литературы из 140 наименований Объем работы составляет 165 страниц машинописного текста, включающих 62 рисунка и 10 таблиц

Краткое содержание работы Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы основная цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость результатов, изложены выносимые на защиту основные положения, приведена краткая характеристика работы

В первой главе приведен анализ состояния проблемы оценки экологического риска объектов нефтехимии в двух аспектах частотная оценка риска и оценка возможных последствий проявлений инцидентов для человека и окружающей среды

С этой целью рассмотрены основные факторы опасности нефтехимических производств, связанные со значительным токсическим и энергетическим потенциалами, возможностью их высвобождения с сочетанным воздействием различных поражающих факторов, а также инцидентов с каскадным эффектом развития

К комплексу рискообразующих факторов следует отнести и изношенность технологического оборудования вследствие протекания в нем повреждающих (деградационных) процессов и накопления предельных уровней повреждений в условиях длительной эксплуатации

Изношенность формирует техническое состояние оборудования и обусловливает экстремальные условия его функционирования

Применительно к условиям функционирования объектов нефтехимии рассмотрена сущность понятия «экологический риск», заключающаяся в возможности возникновения опасных событий, приводящих к реализации факторов риска для человека и окружающей среды Это загрязнение атмосферы токсичными веществами с нанесением ущерба персоналу и населению на значительных площадях при ингаляционном воздействии (канцерогенез, мутагенез, подавление адаптивных систем и др), взрывы, огненные шары, пожары проливов с риском гуманитарного и материального ущербов от воздействия ударно-волновых, тепловых и токсических нагрузок. Учитывая, что вызванная ухудшением качества окружающей среды вследствие техногенного воздействия преждевременная гибель человека — событие исключительное, для консервативной оценки экологического риска принята гибель индивидуума. Такой подход соответствует общей идеологии анализа риска опасных техносферных объектов, а также концепции устойчивого развития и принципам экологического нормирования

Подчеркивается, что проблему прогнозирования частотного фактора риска целесообразно рассматривать в контексте с техническим состоянием, а также спецификой условий функционирования объектов нефтехимических производств

Специфика объектов химического профиля заключается в том, что каждая единица эксплуатируемого технологического оборудования индивидуальна по режимным параметрам, условиям нагружения, конструктивному и материальному исполнению, а также по коррозионной активности рабочих сред. Все это предопределяет конкретные виды, закономерности и глубину повреждающих процессов и, следовательно, сугубо индивидуальное техническое состояние объекта

В этой связи в качестве базовой концепции для частотной оценки экологического риска представляется целесообразным подход, основанный на максимальном учете информации о техническом состоянии оборудования

Анализ литературных источников позволил установить, что существующие методы частотной оценки риска (статистические данные, логико-графические и имитационные модели) не учитывают реальное состояние оборудования, его изношенность, не ориентированы на индивидуальное прогнозирование вероятности его отказов

При прогнозировании медико-экологических последствий проявлений инцидентов для человека и окружающей среды важную роль играют модели испарения ОВ с поверхности аварийных проливов

Известные модели испарения разноречивы и предназначены в основном для установившихся (изотермических) процессов В то же время вопросы, связанные с моделированием процессов нестационарного испарения опасных веществ с поверхности горячих проливов, характерных для условий функционирования нефтехимических производств и наиболее опасных по своим экологическим последствиям, в литературе практически не освещены

Таким образом, перечисленные недостатки не позволяют объективно оценить экологический риск при функционировании нефтехимического оборудования, особенно в условиях его повышенного износа, и затрудняют разработку корректирующих мероприятий по снижению негативного воздействия нефтехимических производств на окружающую среду

На основе проведенного анализа проблемы оценки экологического риска, порождаемого объектами нефтехимии, сформулированы цель и задачи исследования

Вторая глава посвящена моделированию и индивидуальному прогнозированию частотного фактора риска для различных типов нефтехимического оборудования емкостного, колонного, теплообменного, технологических трубопроводов

С этой целью выполнен анализ деградационных процессов, протекающих в технических устройствах нефтехимических производств Установлено, что отказы аппаратов оболочкового типа обусловлены превалирующим влиянием эрозионно-коррозионного фактора, определяющего переход оборудования в предельное состояние Критерием предельного со-

стояния в этом случае является потеря прочности при уменьшении толщины стенки технического устройства

В этой ситуации интенсивность износовых отказов необходимая для дальнейшей частотной оценки риска, для нормального распределения нормированной случайной величины может быть представлена в соответствии с положениями теории надежности как

--—-- ^

0 5 + ^ехр -у Уи

В выражении (1) величину и, являющуюся квантилем нормального распределения, можно записать в соответствии с кумулятивной моделью надежности в виде

[5]-5 [5]-от

и = ^-= -, (2)

¿в ^ ^

где 5 - текущее значение степени износа стенки, дол ед; а - относительная скорость износа стенки, дол ед /год, - статистические оценки среднеквадратичных отклонений степени и скорости износа стенки соответственно,

Степень износа может быть определена как отношение фактического утонения стенки объекта к максимально возможному при достижении стенкой расчетной толщины

Параметр 6 под действием случайных и детерминированных факторов в процессе эксплуатации объекта изменяется и достигает со временем предельного значения [8]=1, после чего состояние объекта считается неработоспособным и квалифицируется как отказ

Рост означает, что с увеличением наработки возрастает опасность отказов из-за износа оборудования

Расчетные значения Хв (при известной скорости износа) использовались далее в частотном анализе риска с применением метода «деревьев отказов/) в качестве оценок первичных, или износовых (деградационных) отказов

Необходимым условием реализации рассматриваемого подхода к определению интенсивности износовых отказов нефтехимического оборудования является информация о скорости повреждающих процессов В этой связи нами изучены кинетические закономерности износа технологического оборудования нефтехимических производств, подвергающегося эро-зионно-коррозиоиным повреждениям и исчерпавшего свой проектный ресурс

Концептуальным аспектом кинетического моделирования износа является предположение о существовании единых закономерностей износа для группы однотипных технических устройств или их элементов

Значения величин, входящих в уравнение (2), определяются на основе диагностической информации

В сферу кинетических интересов вошла значительная часть нефтехимических производств и установок производства этилена и пропилена, стирола и этилбензола, 2-этилгексанола, товарно-сырьевая база, товарная база сжиженных газов, установки низкотемпературной ректификации и ректификации сжиженных газов, пиролиза и газофракциони-рующие установки

Предметом кинетического исследования служили группы однотипного оборудования, отличающегося масштабом и условиями функционирования технологические трубопроводы (в г ч фасонные участки) колонны, емкости, теплообменники, а также элементы оборудования (нижние и верхние дншца, обечайки, штуцеры)

Всего экспериментом было охвачено более двухсот единиц оборудования Общая протяженность изученных трубопроводов составляла около четырех тысяч метров

Фрагменты результатов исследований представлены в табл 1 и 2 в виде полиномиальных кинетических моделей процесса износа, а также на рис 1,2

Таблица 1

Кинетические модели износа нефтехимического оборудования

Тип оборудования, элементы Уравнение1, (Ып/п) Среда Агрегатное состояние среды2 Марка стали Область применения

1 2 3 4 5 6

Трубопроводы, прямые участки 1 Конвертированный газ, водяной пар ПГФ 20 Т=45-200"С, Р= 1,6-9,5 МПа, Б=0,089-0,273 м

Трубопроводы, отводы 2 Этилен, пропан,конвертированный газ, водяной пар ПГФ 20 Т=21+300°С, Р=0,1+3,7 МПа, 0=0,057+0,53 м

Колонны, верхние днища 13 Пентан-амиленовая фракция ПГФ 09Г2С Т=-30+200°С, Р=1,3+4,0 МПа, 0=1,6+1,8 м

Таблица 2

Сводка кинетических уравнений

N п/п Уравнение3 &103 в уравнении (2) Коэффициент детерминации

1 2 3 4

1 а =-4 86 Ю-2 + 0449£> + 901 Ю^Р+ 141 10_7Г2±00114 1 198 0 97

2 в = -121 Ю-2 + 0 22Ш + 8 05 Ю^Р+164 Ю^Г2 ±0 013 1602 0 98

13 а =-12 10~2 +1 25 10~3Р-106 10"4Г + 78 10_7Г2 ± 0 0117 0 426 0 94

Доверительные интервалы для уравнений, приведенных в табл 2, получены при уровне значимости q=0,l Уравнения характеризуются сравнительно высокими значениями коэффициентов детерминации (0 94-0 98)

Сопоставление экспериментальных и расчетных значений скорости износа для различных типов оборудования приведено на рис 1

Анализ полученных кинетических зависимостей (табл 2) показывает, что для всех изученных типов оборудования характерно влияние на скорость износа условий его функционирования режимных параметров процесса — температуры и давления, а также материального исполнения аппаратов и агрегатного состояния технологических сред Скорость износа трубопроводов, кроме отмеченных параметров, зависит и от конструктивного фактора — диаметра Это связано с возрастанием степени турбулентности потоков при увеличении диаметра трубопровода и свидетельствует о вкладе эрозионной составляющей в механизм износа

1 Кинетические уравнения, соответствующие порядковому номеру, представлены в таблице 2

2 ЖФ - жидкая фаза, ПГФ - парогазовая фаза

3 Размерность давления Р в уравнениях (1+13) — ат

* а— абсолютная скорость износа, мм/год

о : Ä

;

■•у" яг - ш

■J ■ îr " - 'V'^'V*!'** »

i _ « ■ Eu части ♦ Капзнны О Теюоо&ленники

* ■ • ï А Трубопроводы

■ ■■■"

O.DÎ

Рис, 1. Сопоставление экспериментальных (.':,i и теоретческих ■ ) значении скоростей износа для различных типов оборудования

Показано, что нефтехимическое оборудована является весьма индивидуальным в кинетическом аспекте повреждающих процессов. Скорость износа различна как для отдельных аппаратов, так и для их элементов, следовательно, различно и их техническое состояние -— степень износа.

На основании полученных результатов предложен и использован в дальнейших исследованиях подход к частотному анализу экологического риска на объектах химического профиля: частотный анализ целесообразно выполнять на основе принципа «слабого звена».

Полученные кинетические модели износа послужили основой для прогнозирования основных характеристик надежности — интенсивности износовых отказов и вероятности безотказной работы Р, а также для последующей частотной оценки риска для нефтехимического оборудования, выработавшего jrpy-сктный ресурс.

Рис. 2 иллюстрирует общий характер зависимости интенсивности отказов и вероятности безотказной работы Р колонного оборудования от его технического состояния, определяемого степенью износа, при различных условиях функционирования.

Дальнейший частотный анализ риска для отдельных типов нефтехимического оборудования Выполнялся путем моделирования в системе «человек-машина-среда» процесса возникновения происшествия с применением семантических моделей Причинно-следственных связей типа «дерево отказов». В этих моделях в качестве оценок интенсивно-етей первичных отказов использовались расчетные (прогнозные) значения Хц.

На рис. 3 представлен пример «дерева отказов» емкостного оборудования. При построении «деревья отказов» учитывались три группы факторов — предпосылок к возможным инцидентам:

• отказы систем КИ1 f и Л, АСУ и противоава-рИЙНОЙ защиты (ПАЗ),

• ошибки персонала;

• техническое состояние оборудования, 13 соответствии с рассматриваемым подходом

«дерево отказов» учитывает влияние степени износа емкости на интенсивность конечного события — ее разгерметизации.

Расчетные оценки интенсивноетей износовых (первичных) отказов емкости приведены при трех различных значениях степени износа:

Vos = l axier10 Угод; \s=ufi = 2.49хl(Ts Игод; Ц-о.7 - 7.26* 10f1/год.

Анализ «дерева отказов» емкости позволил установить (рис. 4) существование трех областей (стадий) износа в зависимости ит их влияния на интенсивность отказов (разгерметизации) емкости:

• 1 — область незначимого влиянии степени износа (6<0,6); факторами, определяющими интенсивность отказов емкости, являются отказы систем К И11 и Л и ошибки персонала;

Рис. 2. Зависимости характеристик надежности колонного оборудования от его технического состояния: 1 - вероятность безотказной работы, доп. ед.; 2 ■ интенсивность отказов, ¡/год; Т ■= -30+200 X'; ? = 1,2+4 МПа; О -1.6-2 м, среди - пешпан-амиленавая фракция, бутан, углеводороды: материал - 09Г2С; Обозначения. Т — температура; Р — давление; О — диаметр

II — область преобладающи о влияния степени износа (6=0,6^0,6'? 5); характеризуется совместным влиянием на интенсив!: ость отказов вссх трех [рупп факторов с преобладанием износовой составляющей (технического состояния оборудования).

иль I .•

iMl^r-------

Рис. 3. «Дерево отказов» для емкостного оборудования

оятл ÜÄ Ö5H ■ ЯВ ОЛИ ОКО ■> X Г}'};, о™

Степень износе, дел

Рис. 4 К анализу ((дерева отказов» Емкостное оборудование; днища, ВСтЗ;

1 - интенсивность отказов (разгерметизации) емкости, 1/год;

2 - интенсивность износоеых отказов, ¡/год; Т- 20+97 "С; Р - 0.07+0.16 МПа: D = 1.4+1 6м

• III— область определяющего влияния степени износа (5>0,675): интенсивность отказов емкости практически совпадает с интенсивностью износовых отказов, определяется уже ее собственным техническим состоянием и перестает зависеть от отказов систем КИПиА и ошибок персонала.

Выявленная в результате частотного анализа риска стадийность износа позволяет рекомендовать индивидуальные мероприятия по снижению вероятности воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды с учетом непрерывно меняющихся во времени условий функционирования технологического оборудования.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования кинетических закономерностей испарения опасных веществ (OB) е поверхности горячих проливов. Объектом исследования служили крупнотоннажные продукты нефтехимии: бензол, мегал-трет-бутиловый эфир (МТВЭ) и этилб^шол, являющиеся легковоспламеняющимися жидкостями и опасными химическими веществами II и Ш классов опасности. Кинетические исследования проводили На специальной лабораторной установке методом динамической термогравиметрии в политермических условиях при различной подвижности воздушной среды. Скорость обтекания пролива воздушным потоком варьировали от 0.5 до 3,5 м/с.

Анализ результатов эксперимента показывает-, что процесс нестационарного испарения складывается из двух стадий (рис. 5): стадии падающей интенсивности испарения (I) и стадии стабилизации (II). Длительность каждой и: них определяется свойствами конкретного вещества и подвижностью воздушной среды, В условиях подвижной воздушной среды длительность, обеих стадий резко сокращается.

Экспериментальные данные обрабатывались в соответствии с милекулярно-кинетической теорией испарения по уравнению

J --- К ■ ещ -где J— интенсивность испарения, кг/с-м2;

(-4

1 RT)

Е -— наблюдаемая энергия активации, кДж/моль, Я — универсальная газовая постоянная, кДж/моль К, К—коэффициент, зависящий от химического состава вещества, Т— абсолютная температура, К

Обработка опытных данных в «аррениусовых координатах» (рис 6) позволила определить кинетические параметры процесса изотермического испарения ОВ для широкого интервала температур как в неподвижной, так и подвижной воздушных средах (табл 3,4)

4 10Е-02 -р 3 60Е-02 -| 310Е-02 -« 2 60Е 02 • ? 'о 2 10Е-02

С В

| 1 60Е 02 ■ § I 10Е-02 -| в ООЕ-ОЗ -1 ООЕ 03 -0

Рис 5 Зависимость интенсивности испарения РцС б Зависимость логарифма интенсивности МТБЭ от времени при различных скоростях об- испарения МТБЭ от обратной температуры при текания различной подвижности воздуха

Установлено, что испарение исследованных ОВ в условиях неподвижной воздушной среды лимитируется диффузионным переносом вещества в газовой фазе Эта область условно названа нами диффузионной В диффузионной области наблюдаемая энергия активации Е превышает истинную Еи для всех исследованных веществ (табл 3, 5)

Таблица 3

Кинетические параметры испарения ОВ в устовиях неподвижной воздушной среды

Е, кДж/моль К, кг/с м2

МТБЭ 56 39 1 7x107

Бензол 47 22 1 57x105

Этилбензол 40 99 5 09x102

Таблица 4

Кинетические параметры испарения ОВ в условиях обтекания пролива воздухом

£=/№>> Дж/моль К=/{Ц), кг/с м2

МТБЭ 27928 28 + 1702 6 1/-1575 11 I/2 + 34 04 и3 ехр(б 34 + 058 Ц-021 1/2 + 0 05 и3)

Бензол 29261 67 + 4881 32 и-1583 29 I/2 + 720 02 и3 ехр(5 83 + 378 У-133 У2+ 0 39 и3)

Этилбензол 22436 + 4947 5 и -953 43 и2 +1 11 I/3 ехр(1 41 + 348 и-002 1/2 + 005 и3)

Подвижность воздушной среды способствует снижению диффузионного торможения процесса, и уже при скорости обтекания икр =0 5 м/с, названной нами критической, процесс испарения переходит из диффузионной области з кинетическую, т е лимитируется кинетикой перехода вещества из жидкой в газовую фазу Переход сопровождается резким (кризисным) снижением для всех веществ наблюдаемой энергии активации до ее истинных значений (табл 5) и значительным возрастанием интенсивности испарения

Время испарение с

Таблица 5

Сравнение энергий активации процесса испарения ОВ в кинетической области

Вещество Наблюдаемая энергия активации Е, кДж/моль Истинная энергия активации Еи (энтальпия испарения), кДж/моль Скорость обтекания пролива и, м/с

МТБЭ 27 466 27 758 05

Бензол 31 397 30 794 05

Этилбензол 35 62 35 606 05

Четвертая глава посвящена разработке математического описания процесса нестационарного испарения опасных веществ с поверхности горячих проливов

Для определения поля температуры в слое жидкости и ее окружении рассматривается двумерная задача переноса тепла за счет теплопроводности и конвекции Из теории теплопередачи известно

<19

рс— = № 0 или рс--

сИ сН

*У29 = 0,

(4)

где V2 =-

- оператор Лапласа

д2 д2 д2 дх2+ ду2 + дг2

Нестационарная задача теплообмена в теле объемом П и поверхностью 5 заключается в решении дифференциального уравнения (4) для температуры 8 во времени при граничных условия 1-Ш рода на частях поверхности и начальных условиях в нулевой момент времени

Уравнение (4) решалось с применением численного метода конечных элементов Вариационная формулировка задачи заключается в следующем используя уравнение (4), составим тождество (выбираем контакт двух тел /=1,2, £ — постоянно для каждой области)

|Р<№+и уеЫо,- ДА у'е^п,

=о,

(5)

в котором — вещественная скалярная функция

Второй интеграл в левой части (5) преобразуем к виду

\(к = - уело,,

а, о,

где — точки поверхности Тогда функционал (5) перепишется в виде

/рс( —+ и У9 + У9сЮ, - УЭ^,

а, ' п,

Принимая во внимание граничные условия, получим окончательный функционал, минимум которою соответствует дифференциальной задаче и всем граничным условиям

= 0

(6)

(7)

¡рс(^- + и У0 ¡ЫП, + \kVZs П, ^ ' а,

= 0

(8)

Для решения вариационной задачи расчетная область разбивается на конечные треугольные элементы с помощью множества узловых точек с глобальными координатами

которым соответствует вектор узловых значений температуры. Для каждого элемента записывается функционал (8), а функционал для всей расчетной области получается суммированием всех элементарных функционалов.

Из необходимого условия экстремума (8) формируется разрешающая система алгебраических уравнений, решение шторой позволяет определить поле температур в слое жидкости, элементах подстилающей поверхности и близлежащем слое воздушной среды. Зная температуру в слое жидкости в любой момент времени, можно определить текущую интенсивность испарения. Моделирование массообмена в процессе испарения осуществляется при помощи уравнений изотермической кинетики (3), полученных нами в предыдущей главе.

На основании математического описания разработан программный комплекс «УАР0111Ъ> для моделирования нестационарного испарения опасных веществ с поверхности горячих проливов. Комплекс позволяет адекватно оценить массу вещества во взрывоопасном или токсичном облаке, а также время и интенсивность его образования в различных условиях обтекания прошва воздушным потоком.

Рис. 7 иллюстрирует полученные с помощью программного комплекса <<УАРОШЪ> результаты моделирования распределения температур в системе жидкость — подстилающая поверхность — воздух при испарении пролива М ГЕЭ для различных скоростей обтекания.

ЧММ^йр^ЗГГ:"

ЖВ : ■ . ¿Кг..'-- ■■■ .1 -ж, ■■ ï. ... .■■л'- ' ■

автЙаШЙКЗ»''

Шшг

............

5"»

HH • • "1

4M iij

Рис. 7. Поле температур при нестационарном и:парении МТБЭ для различных скоростей обтекания (момент времени 1=10 с): й) 11=0,05м/с- г) и^О.5 м/с

Из рисунка следует, что увеличение скорости обтекания сопровождается деформацией температурных полей с уменьшением доли паров над поверхностью испарения. Характер деформации температурного поля коррелнруетея со сделанным нами в предыдущей главе выводом-. в подвижной воздушной среде процесс испарения ЛВЖ переходит да диффузионной области в кинетическую при достижении скорости обтекания 0.5 м/с, совпадающей с экспериментальным значением UKр.

В пятой главе приведены результаты комплексного моделирования и прогнозирования экологического риска на примере производства старом. Цель моделировании — изучение совместного влияния текущего технического состояния оборудования, формируемого условиями функционирования, а также кинетики ис парения на показатели экологического риска для группы территориально рассредоточенных источников опасности (аппаратов), каждый из которых формирует свои зоны риска. Моделирование осуществлялось с использованием разработанного нами программного комплекса «FORS».

Для технологического комплекса производства стирола характерно участие в технологическом процессе значительных количеств горючих паров и жидкостей, а также опасных химических веществ (бензол, этилбешол, стирол, толуол, двэталбензол, полиалкилбензолы).

Технологическое оборудование, определяющее наибольший вклад в формирование количественных показателей риска, представлено следующими типами аппаратов: ректификационные колонны для выделения бензол-толу о-г ьной фракции, возвратного этилбензола и стирола-ректификата; емкости для приема и хранения осушенного бензола, углеводородиого конденсата и дренажных продуктов установки этилбешола; теплообменник для подогрева

конденсата и дренажных продуктов установки этил бензола, теплообменник для подогрева этилбензольной шихты, сепаратор для отделения капель жидкости из контактного газа после аппаратов воздушного охлаждения

Рассмотрены три варианта моделирования

• без учета изученной кинетики испарения и степени износа основного технологического оборудования,

• с учетом кинетики испарения,

• с учетом кинетики испарения и степени износа в соответствии с рассматриваемым подходом

Прогнозирование экологического риска осуществлялось для оборудования, исчерпавшего проектный ресурс, на временных этапах т эксплуатации, равных 27, 32 и 37 лет Значения вероятности нанесения ущерба реципиенту при воздействии различных поражающих факторов (воздушной ударной волны, токсических нагрузок и теплового воздействия пламени) определялись с использованием моделей «доза — эффект» и соответствующих РгоЬи-функций

Результаты моделирования представлены на рис 8а-д в виде интегральных полей риска Л как в объемном изображении, так и на плоскости с привязкой к производственной площадке Из рисунка следует, что учет при моделировании изменения во времени условий функционирования оборудования, его реального технического состояния, а также кинетики испарения опасных веществ для группового источника опасности приводит к существенной деформации полей риска. Она сопровождается как возрастанием значений экологического риска вследствие увеличения интенсивности отказов оборудования, так и расширением его полей и свидетельствует о существенном увеличении потенциального воздействия на окружающую среду (полей вероятностного поражения при ингаляционном воздействии ОВ, зон распределения токсодоз и концентраций на производственной площадке объекта и селитебной территории)

Основные результаты и выводы

1 Разработана концепция экологического риска применительно к условиям функционирования объектов нефтехимии, выявлены основные рискообразующие факторы нефтехимических производств

2 С применением кумулятивной модели надежности на примере эрозионно-коррозионного износа разработан метод вероятностного прогнозирования интенсивности изнссовых отказов технологического оборудования, предназначенный для частотной оценки экологического риска

3 Разработан метод моделирования и кинетические модели износа для различных типов нефтехимического оборудования, необходимые для прогнозирования его характеристик надежности в широком диапазоне условий функционирования В качестве экспериментального материала для разработки кинетических моделей использована обширная информация, полученная при диагностировании оборудования, исчерпавшего проектный ресурс Показано, что частотный анализ экологического риска целесообразно выполнять на основе принципа «слабого звена»

4 Выполнен частотный анализ риска для различных типов нефтехимического оборудования в системе «человек-машина-среда» с применением семантических моделей причинно-следственных связей типа «дерево отказов» Выявлено существование трех стадий износа в зависимости от их влияния на величину частотного фактора экологического риска Отмечено, что учет стадийности износа может способствовать разработке управленческих решений по минимизации негативного воздействия нефтехимических производств на объекты окр>жающей среды

5 Получены модели изотермической кинетики испарения для ряда крупнотоннажных продуктов нефтехимии с поверхности проливов в широком диапазоне скоростей обтекания Для всех исследованных веществ выявлено существование критической скорости обтекания, характеризующейся равенством наблюдаемой и истинной энергий активации

Рис. 8. Интегральные поля риска лри различных условиях функционирования производства стирола:

а) без учета степени износа оборудования и кинетики испарения; б) с учетом кинетики испарения; в+д) с учетом степени износа и кинетики испарения; в - т= 27 лет; г - Т- 32 года; г - д = 37 лет.

Расположение оборудования: 1 - колонны; 4 - сепаратор; 5 - теплообменник; 6-^8 - емкости.

6 С использованием метода конечных элементов и результатов экспериментального исследования разработано математическое описание процесса нестационарного испарения опасных веществ с поверхности горячих проливов в условиях различной подвижности воздушной среды Смоделированы температурные поля при испарении ОВ для различных скоростей обтекания Получено теоретическое доказательство существования критической скорости обтекания, значение которой соответствует экспериментальному Разработано программное обеспечение для моделирования процесса нестационарного испарения ОВ и прогнозирования экологических последствий проявлений инцидентов (программный комплекс «VAPOUR») Выявлены области протекания процесса испарения опасных веществ

7 Разработан программный комплекс «FORS» для моделирования и прогнозирования количественных показателей экологического риска, порождаемого объектами нефтехимии, с учетом условий их функционирования и технического состояния

8 В результате комплексного моделирования и прогнозирования показателей экологического риска для группового источника опасностей с использованием программных комплексов «FORS» и «VAPOUR» установлено, что учет степени износа оборудования, исчерпавшего проектный ресурс, а также применение адекватных моделей испарения опасных веществ приводит к деформации интегральных полей риска с резким возрастанием его значений и масштабов потенциального воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды

Публикация результатов Основные положения диссертации изложены в 20 публикациях

1 Хлуденев А Г , Рябчиков H M , Хлуденев С А, Мошев Е Р Методика прогнозирования интенсивности отказов оборудования потенциально опасных промышленных объектов // Сб науч тр ПГТУ «Проблемы и перспективы развития химической промышленности на Западном Урале» Пермь, 2003 -С 11-17

2 Хлуденёв А Г, Рябчиков H M , Хлуденев С А Прогнозирование надежности потенциально опасных объектов нефтехимии // Материалы 4-го Межрегионального научно-практического семинара «Новые технологии технического регулирования и системного управления промышленной безопасностью и охраной труда на корпоративном уровне» Пермь,2003 -С 41-50

3. Хлуденёв С А, Хлуденев А Г, Рябчиков H M Построение и анализ полей потенциального риска опасных производственных объектов // Материалы 4-го Межрегионального научно-практического семинара «Новые технологии технического регулирования и системного управления промышленной безопасностью и охраной труда на корпоративном уровне» Пермь, 2003 -С 51-58

4 ХлуденЬв С А , Рябчиков H M Программное обеспечение анализа аварийного риска химико-технологических объектов // Материалы 5-го Межрегионального научно-практического семинара «Новые технологии технического регулирования и системного управления промышленной безопасностью и охраной труда» Пермь, 2004 - С 64-66

5 Хлуденев С А , Стрелков А С Применение кумулятивной модели отказов в количественном анализе риска химико-технологических объектов // Материалы 5-го Межрегионального научно-практического семинара «Новые технологии технического регулирования и системного управления промышленной безопасностью и охраной труда» Пермь, 2004 -С 67-72

6 Хлуденёв С А , Хлуденев А Г, Рябчиков H M Об одном методическом подходе к анализу риска объектов химического профиля// Материалы семинара Ростехнадзора «Об опыте декларирования промышленной безопасности и страхования ответственности Развитие методов оценки риска аварий на опасных производственных объектах» - M ФГУП «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2004 - С 76-85

7 Хлуденев А Г, Рябчиков H M, Хлуденев С А , Южанин С H , Гриценко В Б Некоторые аспекты частотного анализа риска химико-технологических объектов // Безопасность труда в промышленности - 2005 - № 7 - С 57-60

8 Хлуденев А Г , Рябчиков H M, Хлуденев С А, Южанин С H , Гриценко В Б Моделирование кинетики износа технологического оборудования нефтехимических производств // Безопасность труда в промышленности - 2005 - № 9 - С. 50-54

9 Хлуденев А Г, Рябчиков H M , Хлуденев С А, Кутьин H Г , Селезнев Г M Анализ риска объектов химического профиля на основе информации о техническом состоянии оборудования//Безопасность труда в промышленности -2006 -№3 -С 28-33

10 ХлуденЬв А Г, Рябчиков H M, Хлуденев CAO кинетике износа нефтехимического оборудования II Сб науч тр ПГТУ «Проблемы и перспективы развития химической промышленности на Западном Урале», Пермь, 2005 - С 315-323

11 Хлуденйв А Г, Рябчиков H M, Хлуденев С А Моделирование и прогнозирование интенсивности отказов нефтехимического оборудования // Сб науч тр ПГТУ «Проблемы и перспективы развития химической промышленности на Западном Урале», Пермь, 2005 -С 232-330

12 Хлуденёв С А, ХлуденЬв А Г , Рябчиков H M Оценка опасности химико-технологических объектов с учетом степени износа оборудования // Сб науч тр ПГТУ «Проблемы и перспективы развития химической промышленности на Западном Урале», Пермь, 2005 - С 310-315

13 Хлуденев АГ, Рябчиков НМ, Хлуденев С А Некоторые аспекты исследования промышленной и экологической безопасности объектов химического профиля // Безопасность труда в промышленности - 2005 - № 6 - С 55-56,

14 Хлуденев С А , Лисков РА Экспертный профаммный комплекс для оценки аварийного риска опасных производственных объектов химического профиля («FORS») Свидетельство об официальной регистрации №2005612347 M Роспатент РФ, 2005

15 Хлуденев С А , Лисков Р А Экспертный программный комплекс для моделирования процесса нестационарного испарения опасных веществ с поверхности горячих аварийных проливов («VAPOUR») Свидетельство об официальной регистрации № 2006612255 M Роспатент РФ, 2006

16 Хлуденев С А , Рябчиков H M , Шумихин А Г , Гриценко В Б Моделирование источника опасности при аварийных проливах в задачах оценки риска и управления безопасностью нефтехимических производств И Промышленная безопасность и экология - 2006 - № 7 -С 45-47

17 Хлуденев С А , Рябчиков H M Моделирование и индивидуальное прогнозирование аварийного риска потенциально опасных объектов нефтехимии // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы химической технологии и подготовки кадров», Стерлитамак, 2006 - С 274-275

18 Рябчиков НМ, Хлуденев С А Моделирование процесса испарения опасных веществ с поверхности аварийных проливов для оцет и и управления риском нефтехимических производств II Материалы всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы химической технологии и подготовки кадров», Стерлитамак, 2006 — С 273-274

19 Хлуденев С А , Шумихин А Г , Рябчиков H M Некоторые аспекты оценки экологическою риска, порождаемого объектами нефтехимии // Промышленная и экологическая безопасность -2007-№4 - С 60-61

20 Хлуденев С А , Рябчиков H M, Шумихин А Г К вопросу о кинетике испарения опасных веществ с поверхности аварийных проливов на объектах нефтехимического профиля // Промышленная и экологическая безопасность -2007-№4 - С 61-62

Подписано в печать 23 04 07 Формат 60X90/16 Набор компьютерный Тираж 100 экз Объем 1,0 уч изд п л Заказ № 640/2007

Издательство

Пермского государственного технического университета 614600, г Пермь, Комсомольский пр , 29, к 113 тел (342) 219-80-33

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Хлуденёв, Сергей Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕХИМИИ НА ОСНОВЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РИСКА.

1.1. Концепция экологического риска применительно к условиям функционирования нефтехимических производств.

1.2. Способы частотной оценки экологического риска.

1.2.1. Логико-графические методы.

1.2.1.1. «Деревья отказов».

1.2.1.2. Потоковые графы.

1.2.1.3. Функциональные сети GERT.

1.2.1.3. Имитационное моделирование процессов возникновения инцидентов в системе «человек-машина-среда».

1.2.2. Принцип балльной оценки риска.

1.3. Оценка возможных последствий проявления инцидентов на объектах нефтехимии. Модели испарения.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ЧАСТОТНОЙ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА С УЧЕТОМ УСЛОВИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ.

2.1. Разработка метода и модели для оценки и индивидуального прогнозирования основных характеристик надежности нефтехимического оборудования.

2.2. Разработка метода кинетического моделирования процесса износа нефтехимического оборудования в реальных условиях его функционирования.

2.3. Моделирование кинетики износа для различных типов нефтехимического оборудования.

2.4. Моделирование и индивидуальное прогнозирование интенсивности отказов нефтехимического оборудования с учетом его технического состояния.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССА ИСПАРЕНИЯ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ С ПОВЕРХНОСТИ ГОРЯЧИХ ПРОЛИВОВ.

3.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения работ.

3.2. Исследование кинетических параметров процесса стационарного испарения опасных веществ в политермических условиях.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА НЕСТАЦИОНАРНОГО ИСПАРЕНИЯ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ С ПОВЕРХНОСТИ ГОРЯЧИХ ПРОЛИВОВ.

4.1. Дифференциальная постановка задачи теплообмена.

4.2. Вариационная постановка задачи теплообмена.

4.3. Дискретизация задачи.

4.4. Вывод разрешающих соотношений для двумерной задачи теплообмена.

4.6. Моделирование процесса массообмена при испарении с поверхности горячих проливов.

4.6. Разработка программного обеспечения для моделирования процесса нестационарного испарения.

Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. КОМПЛЕКСНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА ОБЪЕКТОВ НЕФТЕХИМИИ.

5.1. Модели и методы определения количественных характеристик техногенного воздействия на объекты окружающей среды.

5.1.1. Некоторые особенности определения количественных показателей экологического риска.

5.1.2. Модели для прогнозирования зон действия поражающих факторов при реализации опасностей.

5.2. Разработка программного комплекса для оценки экологического риска химико-технологических объектов.

5.3. Некоторые результаты оценки негативного воздействия на окружающую среду объектов нефтехимии на примере производства стирола.

5.4. Прогнозирование экологического риска для группового источника опасности в различных условиях функционирования оборудования с применением адекватных моделей испарения.

Выводы по главе 5.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Оценка воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды при различных условиях функционирования"

Эксплуатация производственных объектов нефтехимического комплекса, концентрирующихся преимущественно в крупных городах, сопряжена с опасностью их активного воздействия на экологическое состояние окружающей среды как в нормальных (штатных) режимах функционирования, так и при возможных ситуациях, не предусмотренных действующими технологическими регламентами (залповые, массированные выбросы опасных химических веществ). Обеспечение приемлемого уровня экологической безопасности объектов нефтехимии может быть достигнуто путем прогнозирования опасностей и их проявлений на основе концепции риска — наиболее эффективного инструмента противодействия негативному техногенному влиянию на окружающую среду.

Системный подход к прогнозированию риска эксплуатации производственных объектов предполагает одновременный учет как штатного (систематического) риска, обусловливающего эволюционный характер изменения качества окружающей среды, так и нештатного риска вследствие проявлений возможных инцидентов с кризисным характером экологических нарушений

1-7].

Оценка риска при нормальных условиях функционирования объекта — достаточно изученный вопрос [8-21] и успешно осуществляется как при проектировании, так и на стадии его эксплуатации (процедуры ОВОС, тома ПДВ, ЦЦС и т.д.).

Менее изученной является процедура оценки нештатного риска, связанного с нерегламентированными выбросами и сбросами опасных химических веществ. В то же время исследованиями ряда авторов [1, 3-6] показано, что уровень опасности при возникновении инцидентов значительно выше уровня опасности от объекта, функционирующего при нормальном режиме. Поэтому именно оценки нештатного риска представляют наибольший интерес в качестве меры экологической опасности, порождаемой техногенным объектом.

Количественной характеристикой риска является функция от частоты возникновения инцидентов и ожидаемого ущерба при их проявлении [1, 2, 47, 22, 23]. Определяющее соотношение для прогнозирования оценок риска может быть представлено в виде [23]: где Р(А) — вероятность (частота) появления опасного события; характеризуущерба yt окружающей среде, характеризующая последствия проявления инцидентов.

Из приведенного соотношения следует, что прогноз уровня экологической опасности связан как с частотным анализом, так и с прогнозом ущерба при создании нестандартной ситуации (рассмотрим оба эти этапа оценки экологического риска отдельно).

Существующие модели и методы количественной оценки риска не всегда позволяют адекватно оценить вероятность возникновения инцидентов на объектах нефтехимических производств по следующим причинам:

• объективная сложность объектов химического профиля вообще и нефтехимического в частности — человеко-машинных систем, обусловливающая принципиальную невозможность точной количественной априорной оценки их параметров;

• индивидуальность и специфичность оборудования нефтехимических производств.

Объекты нефтехимического комплекса являются одними из наиболее сложных в практике количественно анализа риска и вместе с тем наиболее привлекательными модельными системами для исследования и прогнозирования экологической безопасности. Это объясняется большими энергетическим и токсическим потенциалами, комбинированностью аварий, сочетанно-стью воздействия различных поражающих факторов, многокомпонентностью составов рабочих сред, взаимным влиянием соседних объектов и др.

0) ет причинные составляющие риска; P(Ci\A) — вероятность причинения

Индивидуальность и специфичность нефтехимических производств проявляется в том, что одни и те же типы оборудования (колонное, емкостное, теплообменное, технологические трубопроводы и т.д.) эксплуатируются в условиях различных температур и давлений, в средах с различной коррозионной активностью, отличаются конструктивным и материальным исполнением, режимами нагружения. Все это предопределяет виды, закономерности и глубину повреждающих процессов и, следовательно, сугубо индивидуальное техническое состояние опасного объекта.

Необходимо отметить, что техническое состояние объекта, в свою очередь, формирует изменяющиеся во времени условия его функционирования. Это дополнительно осложняет прогнозную оценку риска и разработку управляющих воздействий на объект с целью снижения экологической нагрузки на окружающую среду при возникновении опасных событий. Весомость этого обстоятельства значительно возрастает при частотном анализе риска в условиях функционирования изношенного оборудования, особенно оборудования, исчерпавшего проектный ресурс.

Таким образом, прослеживается первый аспект проблемной ситуации, а именно необходимость проведения частотного анализа риска для конкретного объекта с учетом его специфики, текущего технического состояния и условий функционирования, определяемых протеканием деградационных процессов при длительной эксплуатации, с одной стороны, и пробелы в существующих методах априорной оценки вероятности возникновения инцидентов на объекте, с другой.

Для прогнозирования экологических последствий проявления инцидентов на нефтехимических производствах (т.е. определения второго члена в уравнении (1)) важную роль играют модели испарения опасных веществ со свободной поверхности проливов. Они позволяют охарактеризовать интенсивность поступления в окружающую среду паров токсичной или легковоспламеняющейся жидкости, обусловливающую силу токсического или взрывного воздействия.

В известных немногочисленных и разноречивых моделях испарения не принимается во внимание специфичный для нефтехимических объектов нестационарный характер испарения опасных веществ с поверхности горячих проливов, что дополнительно снижает достоверность прогнозных оценок риска.

Налицо существование и второго аспекта проблемной ситуации - необходимость осуществления объективной оценки экологических последствий промышленного контакта объектов нефтехимии с окружающей средой с учетом условий функционирования технологического оборудования и дефицит существующих моделей испарения, применяемых для математического описания инцидентов, связанных с выбросами опасных химических веществ.

Таким образом, существует двуединая проблемная ситуации, существенно затрудняющая комплексную оценку воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды.

В связи с этим разработка подходов и исследования по комплексной оценке воздействия нефтехимических производств на человека и окружающую среду, ориентированных на учет реального технического состояния и условий функционирования технических устройств, с применением количественных показателей риска и методов моделирования и компьютерной поддержки принятия решений, предпринятые в настоящей работе, являются актуальными.

Целью диссертационной работы является разработка методов, моделей, алгоритмов и программных средств для количественной оценки негативного воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды при различных условиях функционирования технологического оборудования.

Для достижения указанной цели были сформулированы и решены задачи обоснования, разработки и исследования:

• концепции экологического риска применительно к условиям функционирования объектов нефтехимии;

• метода моделирования и кинетических моделей процесса износа для различных типов оборудования в реальных условиях функционирования;

• индивидуального прогнозирования в системе «человек-машина-среда» на основе вышеуказанных методов и моделей частотного фактора риска для различных типов оборудования;

• программных комплексов для моделирования и прогнозирования антропогенного воздействия объектов нефтехимии на окружающие экосистемы;

• на примере функционирования нефтехимического оборудования, подвергающегося общему эрозионно-коррозионному износу, предложен и обоснован метод оценки частотного фактора экологического риска, позволяющий расширить возможности теории риск-анализа в обеспечении устойчивого развития и экологической безопасности объектов нефтехимии;

• разработан метод моделирования и кинетические модели износа различных типов нефтехимического оборудования, необходимые для прогнозирования характеристик его надежности — главного критерия оперативной оценки экологической безопасности техносферных объектов; выявлено существование трех стадий износа оборудования в зависимости от влияния на величину частотного фактора риска;

• разработаны модели изотермической кинетики испарения ряда опасных веществ с поверхности проливов в широком диапазоне скоростей обтекания воздушным потоком с выявлением критической скорости обтекания;

Практическая ценность. Установлены основные факторы экологического риска при эксплуатации нефтехимических производств. Разработаны методики оценки экологического риска, основанные на комплексном учете специфики, индивидуальной нагруженности и реального технического состояния оборудования. Методики позволяют повысить достоверность прогнозных оценок риска и на их основе улучшить качество управляющих решений по снижению негативных воздействий (на человека и окружающую среду), порождаемых нефтехимическими объектами. Применение методик особенно эффективно в процедурах частотной оценки риска для оборудования, исчерпавшего свой проектный ресурс и поэтому являющегося источником повышенной экологической опасности.

Разработаны программные комплексы «FORS» и «VAPOUR» для моделирования и прогнозирования экологического риска на объектах нефтехимии с учетом условий их функционирования и специфики технического состояния. Они позволяют пополнить арсенал программных средств для решения задач управления экологической безопасностью нефтехимических производств на основе современных информационных технологий.

Результаты исследований реализованы при анализе, количественной оценке и выработке рекомендаций по снижению риска на ряде крупных предприятий Западного Урала (ЗАО «Сибур-Химпром», ОАО «Метафракс», ООО «Лукойл-Пермнефтеоргсинтез»), а также используются в учебном процессе при подготовке студентов специальности «Машины и аппараты химических производств» Пермского государственного технического университета. Основные положения, выносимые на защиту

1. Метод прогнозирования частотного фактора экологического риска;

2. Метод моделирования и кинетические модели износа для различных типов нефтехимического оборудования;

3. Модели изотермической кинетики испарения опасных веществ с поверхности проливов при различной подвижности воздушной среды;

4. Модель нестационарного испарения опасных веществ с поверхности горячих проливов;

5. Комплексное моделирование экологического риска, порождаемого объектами нефтехимии.

Структура работы предопределена решаемыми задачами и включает введение, 5 глав и заключение. В первой главе приведен анализ состояния проблемы оценки воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды с использованием показателей риска в двух аспектах: частотная оценка экологического риска и оценка возможных последствий проявлений инцидентов на объектах нефтехимии. Вторая глава посвящена разработке метода частотной оценки экологического риска с учетом условий функционирования нефтехимического оборудования. В третьей главе приведены результаты моделирования кинетики испарения опасных веществ с поверхности горячих проливов при различных скоростях воздушного потока. В четвертой главе рассматривается математическое описание процесса нестационарного испарения опасных веществ с поверхности горячих проливов с применением численного метода конечных элементов. В пятой главе приведены результаты комплексного моделирования и прогнозирования экологического риска для группового источника опасностей с учетом изменяющихся во времени условий функционирования технологического оборудования и изученной кинетики испарения опасных веществ из проливов на примере производства стирола.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Хлуденёв, Сергей Александрович

Выводы по главе 5

1. С целью оценки количественных характеристик техногенного воздействия на объекты окружающей среды, а также показателей экологического риска разработан программный комплекс «FORS».

2. С применением программных комплексов «FORS» и «VAPOUR» выполнена оценка воздействия на окружающую среду объектов нефтехимии на примере производства стирола. Определены вероятности летального поражения человека в различных условиях рассеивания токсичного выброса бензола. Установлено, что вероятность летального поражения не ограничивается территорией предприятия.

3. Изучено территориальное распределение токсодоз. Показано, что зона поражения по летальной токсодозе в конкретных условиях практически не выходит за пределы производственной площадки. Порог поражения ограничен санитарно-защитной зоной предприятия.

4. Смоделировано распределение концентрации паров бензола в атмосферном воздухе. Установлено, что область превышения предельно допустимой концентрации бензола в воздухе рабочей зоны достигает 12.5 км, а предельно допустимая концентрация в атмосферном воздухе населенных мест — 28.5 км.

5. С применением разработанных адекватных моделей испарения выполнено комплексное моделирование и прогнозирование экологического риска для группового источника опасностей в различных условиях функционирования оборудования. Показано, что учет при моделировании изменения во времени условий функционирования оборудования вследствие протекания деградационных процессов приводит к деформации интегральных полей экологического риска с резким возрастанием его значений и масштабов потенциального воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана концепция экологического риска применительно к условиям функционирования объектов нефтехимии; выявлены основные рискообра-зующие факторы нефтехимических производств.

2. С применением кумулятивной модели надежности на примере эрози-онно-коррозионного износа разработан метод вероятностного прогнозирования интенсивности износовых отказов технологического оборудования, предназначенный для частотной оценки экологического риска.

3. Разработан метод моделирования и кинетические модели износа различных типов нефтехимического оборудования, необходимые для прогнозирования его характеристик надежности в широком диапазоне условий функционирования. В качестве экспериментального материала для разработки кинетических моделей использована обширная информация, полученная при диагностировании оборудования, исчерпавшего свой проектный ресурс. Показано, что частотный анализ экологического риска целесообразно выполнять на основе принципа «слабого звена».

4. С использованием семантических моделей причинно-следственных связей типа «дерево отказов» выполнен частотный анализ экологического риска для различных типов нефтехимического оборудования в системе «человек-машина-среда». Выявлено существование трех стадий износа в зависимости от их влияния на величину частотного фактора экологического риска. Отмечено, что учет стадийности износа способствует разработке управленческих решений по минимизации негативного воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды.

5. Получены модели изотермической кинетики испарения для ряда крупнотоннажных продуктов нефтехимии с поверхности проливов в широком диапазоне скоростей обтекания. Для всех исследованных веществ выявлено существование критической скорости обтекания, характеризующейся равенством наблюдаемой и истинной энергий активации.

6. С использованием метода конечных элементов и результатов экспериментального исследования разработано математическое описание процесса нестационарного испарения опасных веществ с поверхности горячих проливов в условиях различной подвижности воздушной среды. Смоделированы температурные поля при испарении ОВ для различных скоростей обтекания. Получено теоретическое доказательство существования критической скорости обтекания, значение которой соответствует экспериментальному. Разработано программное обеспечение для моделирования процесса нестационарного испарения ОВ и прогнозирования экологических последствий проявлений инцидентов (программный комплекс «VAPOUR»). Выявлены области протекания процесса испарения опасных веществ.

7. Разработан программный комплекс «FORS» для моделирования и прогнозирования количественных показателей экологического риска, порождаемого объектами нефтехимии, с учетом условий их функционирования и технического состояния.

8. В результате комплексного моделирования и прогнозирования показателей экологического риска для группового источника опасностей с использованием программных комплексов «FORS» и «VAPOUR» установлено, что учет степени износа оборудования, исчерпавшего проектный ресурс, а также применение адекватных моделей испарения опасных веществ приводит к деформации интегральных полей риска с резким возрастанием его значений и масштабов воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды.

9. Результаты исследований реализованы при анализе, количественной оценке и выработке рекомендаций по снижению экологического риска на ряде крупных предприятий Западного Урала (ЗАО «Сибур-Химпром», ОАО «Ме-тафракс», ООО «Лукойл-Пермнефтеоргсинтез»), а также используются в учебном процессе при подготовке студентов специальности «Машины и аппараты химических производств» Пермского государственного технического университета.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Хлуденёв, Сергей Александрович, Пермь

1. Количественная оценка риска химических аварий / Под ред. В.М. Колод-кина. Ижевск. Издательство Удмуртского университета. 2001.-226 с.

2. Егоров А.Ф., Савицкая Т.В. Управление безопасностью химических производств на основе новых информационных технологий. М.: Химия, Колосс, 2004.-416 с.

3. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии: Учебник для вузов / Под ред. И.И. Мазура. М.: Высш. шк., 1999. - 447 с.

4. Белов П.Г. Системный анализ и моделирование опасных процессов в техносфере: Учеб. пособие для студентов высших учебных заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 512 с.

5. Белов П.Г. Моделирование опасных процессов в техносфере. Москва: Издательство Академии гражданской защиты МЧС РФ, 1999. 124 с.

6. Научно-методические аспекты анализа аварийного риска / Под ред. Терещенко Г.Ф. и Шаталова А.А. -М.: Экономика и информатика, 2002. 260 с.

7. Горский В.Г., Курочкин В.К., Дюмаев К.М., Новосельцев В.Н., Браун Д.Л. Анализ риска — методологическая основа обеспечения безопасности химико-технологических объектов // Российский химический журнал. 1994. -№2.~ С. 54-61.

8. Положение об оценке воздействия на окружающую среду в Российской Федерации. №222 от 18.07.94. Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ // Экономика и жизнь. -1994. №40.

9. Федеральный закон РФ от 10.01.02 №7-ФЗ «О защите окружающей среды».

10. Федеральный закон РФ от 04.05.99 №96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха».

11. Федеральный закон РФ от 23.11.95 №174-ФЗ «Об экологической экспертизе».

12. ГОСТ 17.0.0.04-90. Охрана природы. Экологический паспорт промышленного предприятия. Основные положения. -М.: Изд-во стандартов, 1990.

13. ГОСТ 17.2.1.03-84. Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения. -М.: Изд-во стандартов, 1985.

14. ГОСТ 17.2.1.04-77. Источники и метеорологические факторы загрязнения, промышленные выбросы. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1984.

15. Тищенко Н.Ф. Охрана атмосферного воздуха. Расчет содержания вредных веществ и их распределение в воздухе: Справочник. 4.1. М.: Химия, 1991.-368 с.

16. Порфирьев Б.Н. Экологическая экспертиза и риск технологий // Итоги науки и техники. Охрана природы и воспроизводство природных ресурсов. М.: ВИНИТИ, 1990. - Т. 27. - 201 с.

17. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. Л.: Гид-рометеоиздат, 1985.-271 с.

18. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий: Общесоюзный нормативный документ (ОНД-86). Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 93 с.

19. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 560 с.

20. Допустимые выбросы радиоактивных и химических веществ в атмосферу. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 216 с.

21. Методические рекомендации по определению платы за выбросы (сбросы, размещение) загрязняющих веществ в природную среду. РД Госкомприроды СССР от 27.12.1990 г.

22. Лисанов М.В. Анализ риска в управлении промышленной безопасностью опасных производственных объектов нефтегазового комплекса: Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук. М., 2002.

23. Гражданкин А.И. Разработка экспертной системы оценки техногенного риска и оптимизации мер безопасности на опасных производственных объектах: Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. М., 2001.

24. Горский В.Г., Браун Д.Л., Добриков В.В., Петрунин В.А. Анализ и оценка риска производственных объектов химического профиля // Вестник Удмуртского университета. Спец. выпуск. 1994. - С. 67-82.

25. Guidelines for Hazard Evaluation Procedures Center for Chemical Process Safety of the American Institute of Chemical Engineers. N.-4., 1985.

26. Guidelines for Chemical Process Quantitative Risk Analysis. Ibidem, 1989, 585p.

27. Guidelines for Hazard Evaluation Procedures. Second Edition with Worked Examples. Ibidem, 1992,461 p.

28. Хенли Э., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска / Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1984. - 528 с.

29. Guide to Hazardous Industrial Activities. Hague, 1987.

30. Еременко B.A., Печекрин A.C., Сидоров B.M. Описание и адаптация «Руководства по опасным работам в промышленности» // Химическая промышленность. 1992. - №7. - С. 56-61.

31. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты: Словарь терминов и определений. Изд. 2-е, доп. -М.: МГФ «Знание», 1999. 368 с.

32. ГОСТ Р ИСО 14001-98. Система управления окружающей средой. Требования и руководство по применению. М.: Изд-во стандартов, 1999.

33. ГОСТ 27.310-95. Надежность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения. М.: Изд-во стандартов, 1995.

34. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. - 257 с.

35. Емельянов В.В., Ясиновский С.И. Введение в интеллектуальное имитационное моделирование сложных дискретных систем и процессов. Язык РДО. М: «АНВИК», 1998. - 427 с.

36. РД 03-418-01. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов (утв. постановлением Госгортехнадзора России от 10.07.01 г. № 30).

37. Сафонов B.C., Одишария Г.Э., Швыряев А.А. Теория и практика анализа риска а газовой промышленности. М.: ВНИИГАЗ, МГУ им. М.В. Ломоносова, 1996.-204 с.

38. Коптюг В.А. Конференция ООН по окружающей среде и развитию. (Рио-де-Жанейро, июль 1992 г.). Информационный обзор. Неб.: РАН СО, 1992. -62 с.

39. Тихомиров Н.П., Потравный И.М., Тихомирова Т.М. Методы анализа и управления эколого-экономическими рисками: Учеб. пособие для вузов / Под ред. проф. Н.П. Тихомирова. М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2003. - 350 с.

40. Кориков A.M. Основы системного анализа и теории систем. М.: Наука, 1989.-207 с.

41. Филипс Д., Гарсия-Диас А. Методы анализа сетей / Пер. с англ. М.: Мир, 1984.-496 с.

42. Белов П.Г. Теоретические основы системной инженерии безопасности. -Киев: КМУ ГА, 1997. 426 с.

43. Питерсон Дж. Теория Сетей Петри и моделирование систем / Пер. с англ. -М.: Мир, 1984.-264 с.

44. ГОСТ 21878-76. Случайные процессы и динамические системы. М.: Изд-во стандартов, 1976.

45. Черняев К.В., Васин Е.С., Лисанов М.В., Печеркин А.С., Сидоров В.И. Концепция методического руководства по определению периодичности внутритрубной диагностики магистральных нефтепроводов // Трубопроводный транспорт нефти. 1998. - №4. - С. 16-19.

46. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1987. - 494 с.

47. ПБ 09-540-03. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопас-ных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств (утв. постановлением Госгортехнадзора России от 05.05.03 № 29).

48. Тищенко Н.Ф., Тищенко А.Н. Охрана атмосферного воздуха. Справочник. Выделение вредных веществ. М.: Химия, 1993. Ч. 1. - 192 с.

49. Методика оценки последствий химических аварий (Методика «Токси». Редакция 2.2). Согласована Госгортехнадзором России письмом от 03.07.98 № 10-03/342.

50. Комов В.Ф., Реутт В.И., Гришин В.В. и др. // Пожарная техника и тушение пожаров. 1973. -№ 10. - С 18-22.

51. Проблемы горения и тушения: Материалы II Всесоюзной научно-технической конференции / Комов В.Ф., Гришин В.В., Кривулин В.Н. -М.: ВНИИПО. 1973. - С. 188-201.

52. Brighton p.w.m. // J. Hazardous materials. 1990. v.23, N2. P 215-219.

53. Шебеко Ю.Н., Шевчук А.П., Смолин И.М., Колосов В.А., Малкин B.JL, Смирнов Е.В. Математическая модель испарения сжиженных углеводородных газов со свободной поверхности // Химическая промышленность. -1992.-№7.-С. 28-31.

54. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Л.: Наука,1975. -529с.

55. Елохин А.Н. Анализ и управление риском: теория и практика // Изд. 2-е, испр. и доп. М.: ЗАО «Индустриальный риск», 2002. - 200 с.

56. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1989.

57. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1989.

58. Надежность и эффективность в технике: Справочник: В 10 т. Т.1. Методология, организация, терминология. М.: Машиностроение, 1986.

59. Ифязрушающий контроль и диагностика / Спр. под ред. Клюева В.В. -М.: Машиностроение, 1995.-488 с.

60. Богданофф Дж., Козин Ф. Вероятностные модели накоплений повреждений: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 344 с.

61. Болотин В.В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Стройиздат, 1981. - 351 с.

62. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984. - 312 с.

63. Маттссон Э. Электрохимическая коррозия / Пер. со шведск. / Под ред. Я.М. Колотыркина. -М.: Металлургия, 1991.-158 с.

64. Колотыркин Я.М. Металл и коррозия. М.: Металлургия, 1985. - 88 с.

65. Сухотин A.M. и др. Коррозионная стойкость оборудования химических производств: способы защиты оборудования от коррозии. Л.: Химия, 1987.-360 с.

66. Маннапов Р.Г. Методы оценки надежности оборудования, подвергающегося коррозии // Обзорная информация. Сер.ХМ-9. -М.: ЦИНТИхимнеф-темаш, 1990.-48 с.

67. Надежность технических систем. Учеб. пособие для студентов технических специальностей вузов / Под общ. ред. Е.В. Сугака и Н.В. Василенко. Красноярск: НИИ СУВПТ, 2000. - 608 с.

68. Герцбах И.Б., Кордонский Х.Б. Модели отказов / Под ред. Б.В. Гнеденко. Изд-во «Советское радио». М.: 1966. - 168 с.

69. Маннапов Р.Г. Оценка надежности химического и нефтяного оборудования при поверхностном разрушении // Обзорная информация. Сер.ХМ-1. -М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1988. 39с.

70. Зубова А.Ф. Надежность машин и аппаратов химических производств. -Л.: Машиностроение, 1978. 214 с.

71. Надежность технических систем: Справочник / Под ред. И.А. Ушакова. -М.: Радио и связь, 1985. 608 с.

72. Невзоров В.М., Сугак Е.В. Надежность машин и оборудования. Основы теории. Красноярск: Сиб. гос. технол. ун-т, 1998. - 240 с.

73. Наумов В.А. Основы надежности и долговечности в машиностроении. -Омск: Омский политех, ин-т, 1972. 332 с.

74. Кубарев А.И. Надежность в машиностроении. М.: Изд-во стандартов, 1989.-224 с.

75. Капарчук В.Е. Основы надежности машин. Киев: Наукова думка, 1982. -248 с.

76. Костецкий Б.И. и др. Надежность и долговечность машин. Киев: Техника, 1975.-408 с.

77. Барзилович Е.Ю. и др. Вопросы математической теории надежности. М.: Радио и связь, 1983. - 376 с.

78. Овчинников И.Т., Сабитов Х.А. Моделирование и прогнозирование коррозионных процессов. Деп. ВИНИТИ, 1982, №1342-82.

79. Вентцель Е.С., Овчаров А.А. Теория вероятностей. -М.: Наука, 1969. 366с.

80. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высш. шк., 1972.-368 с.

81. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. Основные характеристики надежности и их статистический анализ. М.: Наука, 1965. - 524 с.

82. Кендалл М., Стьюарт А. Статистические выводы и связи. М.: Наука, 1973.-899 с.

83. Коррозия и защита химической аппаратуры. Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность / Под ред. A.M. Сухотина, А.В. трейдера и Ю.В. Арчакова. Т.9. М.: Химия, 1974. - 576 с.

84. Антикайн П.А., Зыков А.К. Эксплуатационная надежность объектов котлонадзора. Справочное издание. М.: Металургия, 1985. - 328 с.

85. Должанский П.Р. Контроль надежности металла объектов котлонадзора. Справочное пособие. М.: Недра, 1985. - 263 с.

86. Залкинд И.И., Колотыркин Я.М. Непрерывный контроль коррозии работающего оборудования / Итоги науки и техники. Серия «Коррозия и защита от коррозии». М.: ВИНИТИ. - 1981. - Т.8. - С. 181-216.

87. Кузьмак А.Е., Кожеуров А.В., Чебан Э.А. Методы и средства контроля коррозии нефтегазового оборудования в условиях эксплуатации. Обзорная информация. Сер. ХМ-9. -М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985.

88. Контроль сплошности покрытий эмалированной химической аппаратуры. Обзорная информация. Сер. ХМ-9. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1983.

89. РД 50-690-89. Надежность в технике. Методы определения показателей надежности по экспериментальным данным (утв. постановлением Госстандарта СССР от 30.10.1989 №3259).

90. Strutt J.E., Nichols and Barbier B. The prediction of corrosion by statistical analysis of corrosion profiles. Corrosion science, 1985, v.25, N5, p. 305-316.

91. Salvago G. and Fumagall G. A statistical evaluation of AJSJ316 stainless resistance to crevice corrosion in 3.5% NaCl solution and in natural sea water after pre-treatment in HN03. Corrosion science, 1987, v.27, N9, p. 927-936.

92. Вероятностное распределение времени до межкристаллитного коррозионного растрескивания сенсибилизированной нержавеющей стали 304 в чистой воде высоких параметров. Коррозия и защита металлов. Экспресс-инф. №8,1987.-с. 21-22.

93. Фрейман Л.И. Об оценке вероятности питтинговой коррозии нержавеющих сталей по данным электрохимических испытаний // Защита металлов. 1987. - Т. XXIII. - №2. - С. 232-240.

94. Rodriguez E.S., Provan J.W. Development of a general failure control system for estimating the reliability of deteriorating structures. Corrosion (USA). 1989. - 45, N3, p. 193-206.

95. Baroux B. The kinetics of pit generation on stainless steel. Corrosion science, v.28,N10, 1988, p. 969-986.

96. Lemaitre C., Baroux В., Beranger G. Chromate as a pitting corrosion inhibitor: stochastic stady. Werstoffe and Korrosion. 1989/ - 40, N4. - p. 229-236.

97. Kondo J. Prediction of fatique crack initiation life based on pit growth. Corrosion-v. 45, N1, 1989, p. 7-11.

98. Хурушудов А.Г., Маркин A.H., Вавер В.И., Сивоконь B.C. Моделирование процессов равномерной углекислотной коррозии // Защита металлов. -№6.-т. XXIV.- 1988.-С. 1014-1017.

99. ЮО.Маннапов Р.Г. Оценка надежности аппаратов в условиях поверхностного разрушения технологическими средами // Химическое и нефтяное машиностроение. 1987. - №5. -С. 11-12.

100. ГОСТ 26294-84. Соединения сварные. Методы испытаний на коррозионное растрескивание. М.: Изд-во стандартов, 1985.

101. ГОСТ 9.019-74. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание. М.: Изд-во стандартов, 1982.

102. ГОСТ 21126-75. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы ускоренных испытаний на долговечность и сохраняемость в агрессивных средах. Общие положения. М.: Изд-во стандартов, 1982.

103. ГОСТ 9.083-78. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Методы ускоренных испытаний на долговечность в жидких агрессивных средах. М.: Изд-во стандартов, 1984.

104. Ю5.Мозгалевский А.В., Гаскаров Д.В. Техническая диагностика. М.: Высш. шк., 1975.-207 с.

105. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: Пер с англ. 2-е изд; перераб. и доп. - М.: Статистика, 1973. - 365 с.

106. Ахназарова С. JL, Кафаров В. В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985. -327 с.

107. Иванова В.М. и др. Математическая статистика. М.: Высш. шк., 1975. -398 с.

108. Ивашов-Мусатов О.С. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Наука, 1979.-256 с.

109. Урезченко В.М. Построение имитационных моделей с использованием принципов системной динамики. М.: Изд-во МИФИ, 1989. - 96 с.

110. Flood R., Carson Е. Dealing with complexity. An intoduction to the theory and application of system science. Plenum publ. Corp, 1988. - 290 p.

111. Введение в математическое моделирование / Под ред. П.В. Трусова. М.: Интермет инжиниринг, 2000. - 336 с.

112. Fih Y.S. Stiring up process plant hazards // Heals and Safety at Work. 1980, July.-P. 54-57.

113. Hawksley Y.L. Risk assesment and Project Development // The safety Prac-tioner. Oktober 1987. P. 11-16.

114. Международный стандарт МЭК 1025, 1990 г. Анализ с использованием деревьев отказов.

115. Международный стандарт МЭК 812, 1985г. Техника анализа надежности. Метод анализа вида и последствий отказов.

116. Справочник по надежности / Пер с англ. Под ред. Б.Р. Левина. В 3-х томах. М.: Мир, 1969.

117. Swain A.D., Guttman Н.Е. Handbook of human reliability analysis with emphasis on nuclear power plant applications. NUREG/CR-1278. 1983. - 699 p.

118. Ландау Л.Д., Лифшиц E.M. Статистическая физика: в 2-х томах. М.: Наука, 1964. 4.1.-567 с.

119. Бабкин В.М. Испарение с водной поверхности. Л.: Гидрометеоиздат, 1984.-80с.

120. Rose J.W. Accurate approximate equations for intensive sub-sonic evaporation // Jut. J. Heat Mass Transfer. 2000. vol. 43, N 20. - P. 3869-3875.

121. Лыков A.B. Тепломассообмен: (справочник), 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1978.-480 с.

122. Юдаев Б.Н. Теплопередача. Учебн. Для ВТУЗов. М.: Высш. шк., 1973. -360 с.

123. Исаченко В.П. и др. Теплопередача. Учебн. Для ВУЗов / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1981.-416с.

124. Кафаров В.В. Основы массопередачи. Системы газ-жидкость, пар-жидкость, жидкость-жидкость. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1979.-440с.

125. Griffits R.F., Roberts J.D. Droplet evaporation from porous surfaces, model validation from field and wind tunnel experiments for sand and concrete // Atmospheric Environment. 1999. Vol. 33. - P. 3531-3549.

126. Schwartze J.P., Brocker S. The evaporation from water into air of different humidities and the inversion temperature phenomenon // Jut. J. Heat and Mass Transfer. 2000. Vol. 43. - P. 1791-1800.

127. Берд P., Стьюарт В., Лайтфут E. Явления переноса / Пер. с англ. под ред. Н.М. Жаворонкова и В.А. Мамосова. М.: Химия, 1974. - 688 с.

128. Рамм В.М. Абсорбция газов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1976. -655с.

129. Яглом И.М. Булева структура и ее модели. М.: Сов. Радио, 1980. -192 с.

130. Дюво Г., Лионе Ж.-Л. Неравенства в механике и физике. М.: Наука, 1980.-385 с.

131. Поттер Д. Вычислительные методы в физике. -М.: Мир, 1975. 392 с.

132. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1977. - 832 с.

133. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. -392 с.

134. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. -М.: Мир, 1975. 541 с.

135. Guidelines for Chemical Process Quantitative Risk Analysis. New-York: AIChE/CCPS, 1989.

136. РД 03-409-01. Методика оценки последствий аварийных взрывов топлив-но-воздушных смесей (утв. постановлением Госгортехнадзора России от 26.06.01 №25).

137. ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. М.: Изд-во стандартов, 1998.

Информация о работе

Хлуденёв, Сергей Александрович
кандидата технических наук
Пермь, 2007
ВАК 03.00.16

Диссертация

Оценка воздействия нефтехимических производств на объекты окружающей среды при различных условиях функционирования - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы