بهداشت ، ایمنی و محیط زیست در محیط کار

ایمنی در تاسیسات نفت، گاز و پتروشیمی از بایدهای مهمی است که هر روز بیش از قبل مورد توجه قرار می گیرد. در این گونه تاسیسات اکثر موادی که تولید، مصرف و یا ذخیره می شوند ، این قابلیت را دارند که به راحتی منفجر ویا مشتعل شوند. این مواد که شامل گازها ، بخارات ، مایعات و گردهای قابل اشتعال می باشند ، وقتی با نسبت مناسبی از هوا مخلوط شوند با دریافت مقدار کمی حرارت دچار انفجار شده و منطقه را در معرض خطر قرار می دهند. از طرف دیگر در اغلب تاسیسات پتروشیمی ، تجهیزات الکتریکی در مجاورت دستگاه های فرایندی قرار دارند و منابع خوبی برای ایجاد جرقه می باشند. با این وصف کلاسه بندی نواحی خطر از اقدامات بنیادین واحد ایمنی است که با تعیین موقعیت های خطرناک و درجه خطر در آنها ، دامنه انتخاب و نصب ادوات برقی را مشخص کرده و منطقه را تا حد قابل قبولی در مقابل خطر انفجار برای کارکنان و تجهیزات فرایندی و الکتریکی ایمن می کند. کلاسه بندی نواحی خطر شامل شناسایی مواد قابل انفجار و اشتعال ، تعیین منابع خطر و تعیین دیمانسیون و کلاس محدوده خطر می باشد.

شناسایی مواد قابل انفجار و اشتعال:

قدم اول در کلاسه بندی نواحی خطر بررسی خواص فیزیکی مواد اولیه ، محصولات فرایندی و سایر موادی است که بنحوی در یک فرایند شرکت دارند. این خواص شامل چگالی، فراریت نسبی، نقطه اشتعال و فشار بخار در شرایط عملیاتی می باشد. استانداردهای مختلف برای مواد قابل اشتعال به نسبت اینکه مایع ، گاز و یا گرد باشند، کلاس های مختلفی قائل شده اند که پرکاربردترین آنها در این خصوص API, NFPA, IEC می باشند.

استاندارد API:

API500 کلیه گازها و بخارات را در کلاس 1 قرار می دهد ، به عبارت دیگر این کلاس موقعیتی است شامل گاز و بخارهای قابل اشتعالی که مقدار کافی آنها در ترکیب با هوا می تواند یک مخلوط قابل انفجار تولید کند. این موقعیت تحت شرایط نرمال عملیاتی پرخطر محسوب می شود و چنانچه توسط تهویه مناسب از تجمع بیش از حد گاز در این موقعیت جلوگیری شود مستعد خطر لحاظ می شود.

استاندارد NFPA:

NFPA30 برای مایعات بر اساس نقطه اشتعال ( نقطه اشتعال حداقل دمایی است که در آن بخارات ایجاد شده از مایع فرار می تواند با هوا یک مخلوط قابل اشتعال بسازد.) تقسیم بندی بهتری انجام داده است:

Class 1 :               Closed cup flash point < 100 F

Class 2 :               100 F

Class 3 A :            140 F

Class 3 B :            200 F

مایعات کلاس 1 وقتی به جو رها شوند می توانند حجم زیادی از بخار تولید کنند مخصوصاً وقتی مواد فراری مثل پروپان ، پروپیلن ، اتان، اتیلن و بوتان با فشار بخار بالاتر از 40psia در نمونه موجود باشد. مایعات کلاس 2 تنها در دماهای بالاتر از F.P بخار تولید می کنند و مایعات کلاس 3 کلاً در کلاسه بندی منطقه ای لحاظ نمی شوند چون وسعت منطقه خطری که ایجاد می کنند بسیار کم (حدود 5/1متر) است.

در حالت کلی در یک دمای ثابت فشار بخار کلاس 1 > کلاس2>کلاس3 است بنابراین وسعت منطقه خطر کلاس 2 از کلاس 1 کمتر است.

دو استاندارد ذکر شده منطقه پرخطر را Division 1 و منطقه مستعد خطر را Division 2 نامیده و آنها را با هاشورهای زیر نمایش می دهند:

استاندارد : IEC:

این استاندارد جدید اروپائی به طور کلی از سه Zone اصلی برای نمایش ناحیه در معرض خطر استفاده می کند:

ü     :Zone 0

موقعیت هایی است که در آن ها تجمع گاز و بخارهای قابل اشتعال در هوا بصورت مستمر و یا طولانی مدت وجود دارد. هواکش مخازن نگهداری و تانک های سقف شناور و کلیه محیط های بسته ای که به اندازه کافی تهویه نمی شوند در این گروه قرار می گیرند. این موقعیت بسیار خطرناک می باشد.

ü     :Zone 1

در این موقعیت تجمع گازها و بخارات قابل اشتعال به علت نشتی های ناشی از خرابی ، فرسودگی اتصالات و یا هنگام تعمیرات
می باشد و حضور گازها و بخارات قابل اشتعال با اینکه خیلی محتمل به نظر می رسد ولی دائمی نیست. این منطقه مشابه Division 1 است و پرخطر محسوب می شود.

ü     :Zone 2

این Zone مشابه Division 2 است و شامل موقعیت هایی
می باشد که مایعی قابل اشتعال نشتی دهد یا سیستم بسته ای که حاوی بخارات قابل اشتعال و مجهز به تهویه است در شرایط غیر عادی فعالیت کند و یا تهویه درست انجام نشود. این منطقه مستعد خطر لحاظ می شود.

منبع خطر:

منظور از منبع خطر قسمتی از تجهیزات فرایندی است که باعث نشتی بخارات یا گردهای قابل اشتعال به هوا می شود و نباید با منبع جرقه اشتباه گرفته شود . منایع خطر بسته به اینکه استاتیک باشند یا دینامیک ، تحت چه فشاری عمل کنند و چه اندازه باشند، شعاع متفاوتی را در معرض خطر قرار می دهند. تجهیزات چرخشی نرخ سائیدگی بالاتری نسبت به دستگاه های ثابت دارند و بیشتر ایجاد خطر می کنند ، مثلاً در یک شرایط مشابه یک منبع استاتیکی ایجاد Zone 2 و یک منبع دینامیکی ایجاد Zone 1 خواهد کرد.

 از طرف دیگر تجهیزاتی که تحت فشار عمل می کنند موقعیت را در معرض خطر بیشتری قرار می دهند به همین علت تهویه در سیستم های بسته بسیار حائز اهمیت است . مطلب دیگر اینکه اندازه منطقه خطر با اندازه خود دستگاه نباید یکی در نظر گرفته شود، مثلاً یک تانک سقف شناور بزرگ تنها یک منبع خطر کوچک محسوب می شود.

وسعت منطقه انفجار یا اشتعال:

عواملی مانند حجم، دما، میزان فراریت مایع و یا گازی که امکان نشت دارد ، نوع منبع نشت و سرعت نشت گاز در هوا نهایت اهمیت را در تعیین وسعت منطقه انفجار دارند. توجه به این نکته ضروری است که گستره منطقه کلاسه بندی شده فقط نسبت به منبعی در نظر گرفته می شود که پتانسیل نشت ماده قابل اشتعال را دارد ، نه نسبت به منبع جرقه و دستگاه الکتریکی.

طبق یک قانون کلی ابعاد منطقه خطر از لبه خارجی منبع خطر و در دوجهت عمودی و افقی در نظر گرفته می شود . دیمانسیون منطقه خطر تابع سه کمیت زیر است:

1.      مقدار گاز قابل اشتعال

2.      چگالی گاز قابل اشتعال

3.      میزان تهویه

مقدار گاز فاکتور مهمی است که خود تابع سایز منبع خطر، دما و فشار سیستم می باشد. هر چه میزان گاز نشت یافته بیشتر باشد شعاع بیشتری در معرض خطر قرار می گیرد. از طرف دیگر هر چه گاز سنگین تر از هوا باشد مسافت بیشتری را طی می کند ، زیرا گاز سنگین به آسانی در راستای افقی و روی زمین پخش می شود در حالیکه گاز سبک بمحض نشتی از دستگاه به سرعت و مستقیم بالا می رود. مثلاً یک دستگاه فرایندی را در نظر بگیرید که تهویه مناسب و کافی دارد ، اگر گاز نشت یافته از این منیع سنگین تر از هوا باشد تا شعاع 30 متری از اطراف منبع Division 2 محسوب می شود که البته ارتفاع این محدوده از سطح زمین تا 15 متری منبع 75/0 متر و باقی 6/0 متر
می باشد ، این در حالی است که اگر گاز نشت شده از منبع سبک تر از هوا باشد تا شعاع 5/7 متری از لبه دستگاه Division 2 محسوب
 می شود.( Ref; API PR500-fig20)

برای برخی از تجهیزات فرایندی در استانداردهای API505,API500, IEC7910 منبع نشتی ، Division منطقه تحت خطر و ابعاد آن مشخص شده است. برای مثال در استاندارد API505 برای مخازن ثقف ثابت داریم:

اگر در یک مخزن مایع فرار و آتشگیری نگهداری شود ، بعلت فشار بخار بالای مایع از سطح مایع تا زیر سقف مخزن مملو از بخارات قابل انفجار خواهد بود و1 Division محسوب می شود. روی سقف این مخزن معمولاً Vent هایی نسب می شوند تا مانع تجمع بیش از حد بخار در مخزن شوند، در اطراف دهانه خروجی Vent یک کره به شعاع 5/1 متر 1 Division و یک کره به شعاع 3متر 2 Division در نظر گرفته می شود . علاوه بر این یک منطقه 2 Division به شعاع 3متر از لبه های خارجی مخزن در نظر می گیریم.

انتخاب ادوات برقی:

هدف از انتخاب ادوات برقی ، بکارگیری تجهیزات برقی ای
می باشد که در نواحی خطر معیین شده به عنوان منبع اشتعال عمل نکند. اشتعال می تواند در اثر جرقه و یا قوص الکتریکی ویا قرار گرفتن گاز ویا بخارات قابل اشتعال در معرض گرمای زیاد ایجاد شود. این دو موضوع باید در انتخاب ادوات برقی مد نظر قرار گیرد.

انواع دستگاه های حفاظتی موجود:

Flameproof protection (Exd)

Increased safety (Exe)

Purged/Pressurised (Exp)

Oil filled (Exo)

Sand/Powder filled (Exq)

Encapsulated (Exm)

Intrinsically safe (Ex ia and Ex ib)

Non-incendive (Ex n or N)

Special Drotection (Exs)

انواع دستگاه های توصیه شده توسط استاندارد BS 5345 برای Zone های مختلف در جدول زیر آورده شده است.

قطعات الکتریکی باید در دمایی پائین تر از دمای خود اشتعالی مایعات قابل اشتعال  (Auto Ignition Tempreature) کار کنند. استاندارد IEC60079  در این خصوص شش کلاس دمایی مطابق با جدول ذیل تعریف می کند:

 برای مثال ، برای مایع تولوئن که دارای دمای خود اشتعالی 540 درجه سانتیگراد می باشد باید از وسایل الکتریکی با کلاس T1 استفاده شود که ماکزیمم دمای آن 450 درجه سانتیگراد و کمتر از 540 درجه می باشد. وبرای اتانول که دارای دمای خود اشتعالی 425 درجه سانتیگراد می باشد باید از وسایل الکتریکی با کلاس T2 استفاده شود که ماکزیمم دمای آن 300 درجه سانتیگراد و کمتر از 425 درجه
می باشد.

Minimum Ignition Energy :

یکی دیگر از مسائل مهمی که در هنگام انتخاب دستگاه های الکتریکی برای نواحی خطر باید مدنظر قرار گیرد توجه به حداقل انرژی مورد نیاز مایعات و بخارات یا گازها برای اشتعال می باشد . در استاندارد  IEC60079 مواد مختلف بر اساس حداقل انرژی مورد نیاز برای اشتعال به سه گروه تقسیم بندی می شوند :

IIC : Hydrogen , Aceylene (no others)

IIB : Ethylene , Hydrogen sulfide , Hydrogen cyanide, Butadiene ,………….

IIA : Acetone , Ethane , Amonia , Benzene , Methane , Methanol ,…………..