Transcript 化學品儲運安全
化學品儲運安全storage and transportation 儲存(storage)與運輸(transportation)為必要的程序之一，所以 也必須注意防範to prevent fire, explosion and leak火災，爆炸，洩 漏等意外事件。 儲槽storage tank依幾何形狀分類:geometry (a) 球形spherical; (b) 臥式圓筒型horizontal; (c) 立式圓柱形vertical等 依貯存物質型態分類:stored material (a) 高壓液化氣high pressure liquefied gas; (b) 半冷凍液化氣 (高壓低溫才能液化者); (c) 貯存在大氣壓下的冷凍液化氣liquefied gas under normal pressure; (d) 高壓氣體;high pressure gas (e) 液體liquid(揮發性; 常 壓常溫條件)等 例如: 汽油gasoline，液化石油氣liquefied petroleum gas等。台 灣地區尤其因為交通事故頻傳，油罐車運送化學品的意外，也 不在少數。 化工安全概論 化學品儲存安全的預防原則 (Preventive principles of storage) 1. 遵循化學品儲存安全的各種標準follow the standards 2. 工廠配置圖，應先考慮化學品儲存的安全safety consideration in layout 3. 化學儲存區應與周圍環境保持適當安全距離keep proper distance 4. 化學儲存區應與製程區分開separate storage from process 5. 化學儲存區內的操作與維護，應有適當的安全考量與安全 管理制度operation and maintenance by management system 6. 化學品供應商supplier應協助obligation to help downstream users下游工廠維持化學品儲存安全 化工安全概論 儲存的工程設計(engineering design of storage) 要有防溢堤spill dike，注意隔離isolation，安全距離safety distance，其他防護措施 電氣危害等級(electrical hazard classification): 0,1,2 三級 three category，也就是必須配合使用不同安全等級的電氣設備 ＊ 例如主要儲存區電氣等級classification為2 major storage zone ＊ 防溢堤區為等級1 spill dike zone ＊ 罐裝處，幫浦和壓縮機的封緘seal，排放口，取樣點等區 域為等級1 防溢堤容量capacity，應等於儲槽容量equal to storage capacity; 如有多個儲槽，則應等於最大儲槽的容量。堤內應 有斜向的排液區; 有兩座進出口 化工安全概論 儲槽安全距離(safety distance) ＊ 需要考慮的因素(factors to consider) 燃燒液體所釋放出來的熱量heat released from burning leak liquid: 火焰直接接觸，或者熱輻射radiation的影響 逸出蒸汽燃燒的影響:effect from burning of leak vapor 是否有水蒸氣簾幕，可以隔離火源whether protection from water (mist) curtain to separate fire source 有無防火牆fire wall抵擋火焰或熱輻射的效應 化工安全概論 * CEP, vol 98 (12), p.55, 2002 化工安全概論 儲槽及貯存容器storage tank or container ＊ 以下所列是一些摘要: 浮頂儲槽(floating top)可以減少蒸汽損失; 定頂fixed roof 儲槽內也可以加裝浮板floating plate，達到相同目的 壓力儲槽pressure vessel的耐壓力above在15 psig以上，以 下者為低壓儲槽below 15 psig: low pressure storage tank 球形容器spherical的優點advantages: (a) 單位體積的表面 積最小，所以散熱少area/volume small, less radiation loss; (b) 槽基的結構簡單simple geometry 化工安全概論 容器最高溫度設計需考慮highest temperature allowed: (a) 金屬在高溫下的強度strength of metal at high temperature; (b) 火場中容器溫度上升的速率rate of temperature rise in case of fire; (c) 但須注意因為有絕熱設計be aware of insulation design， 噴水設施water spray system，或者因為沸騰吸熱heat absorption for boiling，會降低上升速率 最低溫度設計的考慮lowest temperature: (a) 材料的低溫脆 化material brittle 經常有雙層容器壁的設計double wall design，內部填塞絕 熱耐燃材料filled with insulating material 儲槽一般建材common materials: 碳鋼，鎳鋼，不鏽鋼，鋁 合金等carbon steel, SS, Al alloy, etc. 化工安全概論 Phase diagram of water 化工安全概論 氣體及液體之儲存storage of gas and liquid •分類classification: • -- 臨界溫度低於周界溫度critical temperature lower than RT, 如氧氮, 需加壓冷凍之; 洩漏出來會立即沸騰boil upon leaking, 飛濺之液珠會造成皮膚cold burn; 毒性/可燃 性等 • -- 臨界溫度高於周界higher than RT,如氯氣, LPG, 只要 加壓毋須降溫no need to cool it, 洩露時會flash upon leak, adiabatic flash fraction •-臨界溫度及沸點critical and boiling temperature higher than RT皆高於周界, 即一般液體或固體, 防溢堤 spill dike •-- 高溫液體high temperature liquid: 洩漏易造成燙傷 burn, 如煉鋼液體/燙水 化工安全概論 Loss of Containment for Liquefied Gases •統計資料顯示statistics: potential failure – 6.9x10*-4/vessel-year; catastrophic failure ~ 1.0 x10*-5/vessel-year •原因reasons: 材料疲乏fatigue/腐蝕corrosion/ 缺陷defect/其他others(如潛變creep或外在因素)/ 原因不明unknown • 出錯的時機occasion: 開規格wrong spec/選材料 material selection/設計design/製造 manufacture/測試testing/試車pilot run/運轉 operation (如物引入其他物質); 定期檢查保養 regular inspection and maintenance 化工安全概論 管線，閥與輔助設備(Lines, valves and auxiliaries) 定頂儲槽配有排氣管exhaust pipe。此管也許會堵塞，需要保 護裝置，容器內為可燃物，則多有滅焰器flame arrestor (防止回 火); 如果內外壓力有差別，則需要壓力閥/或真空閥; 這些閥可能 遇到冰封的現象。 防止過壓over-pressure的排放閥(呼吸閥breathing valve): 此與排 氣管性質不同 定頂儲槽的弱頂設計(weak top design)，是為了安全的緣故 輔助設備: 例如幫浦pump，冷凍壓縮機，蒸發罐evaporator等 異常操作壓力過大時，應有一封閉系統，接納排出的液體 管線接頭以焊接為宜connecting by welding，避免使用凸緣接 頭flange; 管線上的閥以球形閥為佳(可緊密關閉)，or wedge gate valve 化工安全概論 防火設施fire preventing facility 主要預防措施: 沖填惰性氣體 (N2)nitrogen filling; 火災時: 管線一般只能耐10分鐘左右endure 10 min by ordinary pipes; 滅火設施，可以是固定式或移動式fixed or movable，噴水， 泡沫，乾粉或者蒸汽。噴水量達到10 l/m2-min可以冷卻, 泡沫 量達到4.5 l/m2-min，應該可以滿足滅火需求。儲存之水量或泡 沫量是否充足，有賴事先的評估 自動控制系統automatic or manual，也要有手動的設計，以便 彈性運用 容器的防火絕緣材料insulating material，應該要有兩小時的 耐熱能力endure 2 hours of fire 管線都要有遙控的緊急遮斷閥emergency shut-off 儲槽要有警報(alarm)針對溫度T，壓力P或者液面高度level) 及緊急停車系統 化工安全概論 裝卸區loading 裝卸區的潛在危險potential hazard: (a) 槽車內容物引起火災爆 炸dangerous material; (b) 洩漏leak; (c) 物質裝卸錯誤造成的事故 accident during loading 裝卸區必須與製程區分開separate from process region，要有良 好(安全考慮)的布置 注意電氣危害等級aware of electrical hazard classification; 足夠的空間sufficient space，不要在裝卸區內掉頭; 要有連鎖系統interlock system，避免裝卸作業途中駛離 (北誼 興槽車事件); 明確的罐裝及卸料管線與標示clear signs，避免錯誤 注意靜電static electricity的危害 (做好接地; 使用特製灌裝管嘴) 槽車最好專用，不要經常變更裝載不同的化學物質 (不然必須 事前清理乾淨)special purpose 化工安全概論 裝卸區與倉庫區(loading and storehouse) 蒸汽回收系統vapor recovery system，可以減低損失，避 免污染環境avoid loss, pollution 槽車本身也有相當的抗火能力fire resistant ability of truck 倉庫區storehouse主要在於防火fire prevention: * 建築物的結構structure; * 火災偵測警報系統detection and alarm system; * 滅火系統fire fighting system; * 操作措施operation procedure: 例如防火門被堵塞，或未依 工作準則行事 化工安全概論 球形儲槽之建造與設計 (1) 設計對每一球槽表面噴灑7 l/min.m2之消防灑水裝置。 (2) 設計對每一球槽由槽頂至槽底6圈灑水環。 (3) 設計球槽最上圈之灑水環同時可作為平時冷卻球槽之 用，其噴灑量2 l/min.m2。 (4) 採自動感應火災 之設 ， 採 噴洪閥系 統 (water deluge system)作動，每球槽一組。 (5) 設計每球槽至少有三組固定式消防栓作為輔助消防之 用。 (6) 設計每一球槽火災警告訊號接至控制室火警受信總機。 (7) 設計每一座球槽有漏氣自動警報系統。 (8) 槽體上之安全閥出口裝置滅焰器，且不宜直接排大氣。 化工安全概論 化學品運送安全safe transportation 事故發生的原因有reasons for accidents： (1)所載物質著火、爆炸或儲槽腐蝕car on fire or corrosion (2)運輸工具碰撞或出軌 (交通事故traffic accident)….台灣地 區的重要原因之一 (3)裝卸操作錯誤operation error，容器前後裝載不同物質造成 相容性的問題non-compatible between chemicals (4)運輸人員對裝載物質的認識程度不足，因此對運輸人員做 適當的訓練是重要的危害預防措施。 運送方式means of transportation: 公路運送highway，鐵路運 送railway，管路運送pipes，水路運送waterway，海路運送sea， 空中運送plane 化工安全概論 化學槽車翻覆意外 化工安全概論 91.10.8 聯合報 桃竹苗版 vinyl chloride for PVC 化工安全概論 Hazard of VCM • 資料來自From MSDS • vinyl chloride monomer C2H3Cl為致癌物質carcinogen • 無色液體或無色氣體, 溫合甜味; 閃火點: -13.4 oC • 高度易燃, 3%有高度爆炸危險, 可能發生危害聚合, 比空氣 重, 會傳播至遠處, 遇火可能造成回火, 高溫可分解產生HCl, 光氣等毒性氣體 • 主要症狀: 昏眩, 頭昏眼花, 陶醉感, 神經緊張, 困倦, 頭痛, 視 覺模糊, 聽力不佳, 困惑等 • 需要C級防護衣require class C protection cloth • 二氧化碳或乾粉滅火CO2 or dry powder fire extinguisher 化工安全概論 危險物道路運送計畫書 (road transportation plan of dangerous materials) 毒性物質或者危險性物質toxic and dangerous material的運送， 需要事前提出計畫書plan in advance and approved，並被核准。 計畫書plan contents內容包括: (a) 運輸車輛資料car info.; (b) 危險物品資料dangerous material info. (如品名，數量，裝載方 式，生產地，運送注意事項等); (c) 災變發生處理response in case of accident (d) 運送起迄點，路線及時間route, time 監理機關將發通行證，其中包括駕駛員的姓名name of driver， 車輛牌照licence plate number等資訊 毒性物質或危險品本身，也多有所謂的六聯單 sextuplicate delivery manifest，需要隨車攜帶carry with car。 化工安全概論 包裝和標示package and labeling 這是必要的危害物通識necessary general education，要依 規範進行 陸路運輸的化學品應考量下列幾點transportation by land： （1）化學物質的包裝和顯示chemical package and sign （2）運輸儲槽的裝載和定位 （3）車輛的標示和文件label and document。 化工安全概論 氣槽車之安全設計理念safe design of gas tank car 氣槽車的安全要求，比油罐車更高higher standard than oil tank car 例如要有兩個安全閥two safety valves，也要有緊急遮斷 閥emergency shut-off valve; 超流閥 (excess flow valve 確保 流體不致外流或噴出) 化工安全概論 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 釋壓閥 液位計 液相緊急遮 斷閥 (附超 流閥) 氣相緊急遮 斷閥 液相停止閥 氣相停止閥 液相接頭蓋 氣相接頭蓋 溫度計 壓力表 壓力表之停 止閥 人孔蓋 操作桿 14, 15 作動線; 16. 緊急遮斷閥; 17. 排放口 化工安全概論 有一定的標準作業程序(keep to SOP)，必須 遵守 化工安全概論