خطرات مواد واكنش پذیر 

 

خطرات مواد واكنش پذیر

حسن شریفی

 

1- مقدمه

بسیاری از كارخانجات، مواد واكنش پذیر شیمیایی دارند و برخی افراد از خطرات این مواد كه با آنهادر  تماسند، آگاهی ندارند و گروهی هم كه از خطرات این مواد آگاهند از روش‌های حفاظتی مناسبی استفاده نمی‌كنند. اگر چه موقعیت‌هایی است كه مواد جدا از هم و به‌طور مناسب كنترل می‌شوند، اما متاسفانه دیده شده كه مواد در اثر سهل‌انگاری با هم تركیب شده‌اند و حوادث جدی رخ داده است. برای مثال پنج نمونه حادثه در زیر آورده شده است:

  • نشتی آب باران به‌داخل انباری كه در آن صدها بشكه مواد شیمیایی ذخیره شده بود باعث انفجار گردید. در نتیجه انفجار و آتش‌سوزی سیستم اسپرینكلر عمل كرد و كلیه بشكه‌ها خیس شدند. حریق، انفجار و آزاد شدن كلرین سه روز ادامه داشت. بیش از 2500 نفر محل را تخلیه كردند و 275 نفر به علت سوختگی‌های پوستی و مشكلات تنفسی روانه بیمارستان شدند.
  • - بعد از آزاد شدن ماده شیمیایی در یك تفریحگاه، 23 نفر روانه بیمارستان شدند. 2 ماده شوینده در زیرزمین یك ساختمان با هم تركیب شده بودند و بخارات ایجاد شده آن به محل تفریحگاه نفوذ كرده بود.
  • واكنش سریع و انفجار در راكتور یك تاسیسات تولید رزین رخ داد و یك نفر كشته و چهار نفر مجروح به جای گذاشت. كنترل نرخ واكنش و رعایت دستورالعمل عملیاتی ایجاب می‌كند تا افزودن ماده خام به راكتور به صورت تدریجی صورت گیرد. سرعت كار، چاشنی انفجار بود؛ به‌عبارت دیگر هنگامی كه ماده خام و كاتالیست به‌طور نامناسب و همزمان به راكتور تخلیه شدند، متعاقب آن حرارت ایجاد گردید.
  • آتش‌سوزی و انفجار مهیبی در تاسیسات بسته‌بندی مواد شیمیایی كشاورزی در یكی از كارخانجات آمریكا اتفاق افتاد كه در نتیجه آن سه نفر آتش‌نشان كشته شدند و نفر چهارم آسیب دید. علت  حادثه، مجاورت كیسه‌های آزینفوس ـ متیل (حشره كش) با لوله داغ اگزوز در كمپرسور گزارش شد.
  • در اثر انفجار در یك مخلوط‌كن، 5 نفر كارگر كشته شدند. از مخلوط‌كن برای تركیب كردن چندین پودر خشك شامل آلومینیوم و هیدروسولفیت سدیم استفاده می‌شد. علت انفجار ورود آب به داخل همزن مخلوط كن از طریق نشتی در واشر آب سرد بود.

 

2- واكنش پذیری

واكنش پذیری تمایل  یك ماده یا تركیبی از مواد برای تغییرات شیمیایی در شرایط ویژه است. شناسایی و كنترل خطرات واكنش پذیری در دو گروه كلی قابل بحث است: مواد واكنش پذیر و فعل و انفعالات واكنشی.

مواد واكنش پذیر عموما وقتی خطرناك هستند كه به‌وسیله حرارت، فشار، ضربه، كاتالیست یا تماس با هوا یا آب واكنش انجام می‌دهند. در صورتی كه در فعل و انفعالات واكنشی لازمست كه دو یا چند ماده با هم تركیب شوند تا درنتیجه واكنش شیمیایی، موقعیت خطرناك ایجاد شود.

بنابراین هنگامی كه تاسیسات یا عملیات جدیدی طراحی می‌شود، به‌ویژه وقتی كه مواد جدیدی ارایه می‌شود یا تغییراتی در فرآیند ایجاد می‌شود، لازم است سوالات ذیل مطرح گردد:

 

 

 3- مواد واكنش پذیر

در واكنش پذیری شیمیایی مواردی نظیر واكنش سریع، ناپایداری، حساسیت گرمایی، ناسازگاری،  قابلیت اشتعال، سمیت و خوردگی حائز اهمیت می‌باشد. منظور از مواد واكنش‌پذیر آن دسته از مواد هستند كه حرارت و انرژی زیادی ایجاد می‌كنند و بخارات و گازهای حاصل از آنها به حدی است كه ممكن است ظرف را منفجر كند.

برگه‌های اطلاعاتی ایمنی مواد (MSDS) جهت شناسایی مواد واكنش‌پذیر قابل استفاده می‌باشند. این برگه‌ها را می‌توان از تامین كننده مواد خطرناك تهیه نمود. در حالیكه برگه‌ها دارای فرمت‌های متنوع هستند، ولی خطرات واكنش‌پذیری مواد تحت عنوان اطلاعات واكنش پذیری و یا پایداری و واكنش پذیری شرح داده می‌شود. البته MSDS یك ماده از منابع مختلف می تواند تهیه گردد .لذا قبل از اینكه نتیجه بگیریم یك ماده خطرناك است یا نه، بهتر است است كه برای یك ماده چندین MSDS  از منابع متفاوت را مقایسه كنیم.

در جدول 1 انواع مواد واكنش‌پذیر و مثال‌هایی از آنها ارایه شده است.

 

جدول 1 – انواع مواد واكنش‌پذیر

مواد واكنش پذیر

تعریف

مثال

مواد ناپایدار (تجزیه پذیر، حساس به گرما، مواد منفجره، حساس به ضربه)

این مواد تمایل بیش از حد به تجزیه شدن دارند. وقتی در معرض شرایطی نظیر حرارت، نور خورشید، ضربه، اصطكاك و كاتالیست قرار می گیرند محصولات سمی یا قابل اشتعال ایجاد می‌گردد. تجزیه شدن آنها به اندازه‌ای سریع است كه می تواند گاز و حرارت كافی جهت انفجار و حریق ایجاد نماید.

TNT ( تری نیتروتولوئن)، دی بنزوئیل پروكسید ـ اتیلن اكسید ـ اسیتیلن ـ اسید پیكریك ـ پراكسید هیدروژن (غلیظ)

مواد پولیمریزه

این مواد تمایل دارند با خودشان واكنش دهند و مولكول های بزرگ تشكیل دهند، به طوری كه احتمال ایجاد گاز و حرارت كافی و در نتیجه انفجار ظرف وجود دارد.

آكریلیك اسید ـ استیرن ـ بوتادین

مواد آتشگیر (پیروفوریك)

این مواد وقتی در معرض هوا قرار می‌گیرند  خود‌بخود محترق می‌شوند.

فسفروس ـ سیلان

مواد تشكیل دهنده پراكسید

این مواد تمایل دارند به آهستگی با اكسیژن واكنش دهند. هنگامی كه در معرض هوا هستند پراكسیدهای آلی ناپایدار تشكیل می‌دهند.

بوتادین ـ ایزوپروپیل اتر

مواد واكنش پذیر با آب

این مواد با آب و رطوبت واكنش می دهند و گازهای سمی، قابل اشتعال و حرارت تولید می‌كنند.

سدیم ـ اسید سولفوریك ـ انیدرید استیك

مواد اكسید كننده

این مواد به آسانی اكسیژن آزاد می كنند و  سریعا به مواد دیگر اكسیده می‌شوند.

كلرین ـ اسید نیتریك

 

4ـ فعل و انفعالات واكنشی

بسیاری مواد به عنوان مواد واكنش پذیر مورد توجه نیستند ولی به‌طور خطرناك با مواد دیگر و مواد ناسازگار واكنش می‌دهند. برخی از آنها به طور تصادفی با آلاینده‌هایی از قبیل زنگ یا روغن واكنش می‌دهند. البته تحت شرایط مختلف فشار، دما، رطوبت و غلظت رفتار واكنشی به‌وضوح تغییرمی‌كند. بنابراین شناسایی خطرات واكنش پذیری در هنگامی كه دو یا چند ماده با هم تركیب می‌شوند دارای اهمیت بسیار است. البته تعیین پتانسیل فعل و انفعالات خطـــــرناك همیشه آســـان نیست. به‌عنــوان مثـــال اسید سولفوریك غلیظ به‌خودی‌خود خیلی پایدار است، مگر اینكه با دمای بالا حرارت داده شود. به‌علاوه غیر قابل اشتعال است و فشار بخار نسبتا پایینی دارد. با این حال اگر با آب مخلوط شود یا در حالت بدتر، همراه با محلول سود سوزآور باشد می‌تواند در مدت زمان یك ثانیه یك مخزن را منفجر كند. برای ارزیابی خطر واكنش پذیری ابتدا شناسایی اسید سولفوریك و سود سوز آور لازم است. قدم بعدی حفاظت و نگهداری است؛ برای این كار تماس این دو ماده باید تحت كنترل قرار گیرد.

بنابراین در واحدهای مختلف ابتدا باید نوع مواد مشخص شود و سپس تعیین شود كدام ماده با مواد دیگر واكنش می‌دهد. یكی از روش‌های مفید جهت تعیین واكنش‌پذیری استفاده از جدول سازگاری شیمیایی است. اگر چه در برخی منابع ممكن است به نام جدول فعل و انفعال شیمیایی یا ماتریس فعل و انفعال شیمیایی مطرح شود. برای مثال ماتریس فعل و انفعال شیمیایی جهت تاسیسات اسید انیدرید استیك در جدول 2 آمده است.

 

جدول 2- ماتریس فعل و انفعال شیمیایی تاسیسات انیدرید استیك

آیا این دو ماده واكنش می‌دهند؟

اسید استیك

انیدرید  استیك

آب خنك كننده

اسید سولفوریك غلیظ

كاستیك 50%

روغن روان كننده

محلول تمیز كننده

اسید استیك

 

 

 

 

 

 

 

انیدرید استیك

واكنش پذیر

 

 

 

 

 

 

آب خنك كننده

بدون واكنش

واكنش پذیر

 

 

 

 

 

اسید سولفوریك غلیظ

واكنش پذیر

واكنش پذیر

واكنش پذیر

 

 

 

 

كاستیك 50%

واكنش پذیر

واكنش پذیر

واكنش پذیر

واكنش پذیر

 

 

 

روغن روان كننده

بدون واكنش

بدون واكنش

بدون واكنش

واكنش پذیر

واكنش پذیر

 

 

محلول تمیز كننده

محتویات محلول تمیز كننده را مشخص نمایید سپس واكنش‌های آن را تعیین كنید

 

 

در تعدادی از واكنش‌ها تركیباتی وجود دارند كه به‌وسیله رقیق شدن، گرما ایجاد می‌كنند و ممكن است یك فضای بسته را تحت فشار قرار دهند. همچنین ممكن است اطلاعات بیشتری درباره تركیب مواد شیمیایی ( مثلا محلول تمیز كننده ) مورد نیاز باشد، قبل از اینكه سازگاریش با مــــواد دیگر تعیین شود. البته در اینجا هدف ما این نیست كه احتمال تركیب دو ماده را بیان كنیم؛ بلكه فقط شناسایی می‌كنیم چه تركیباتی خطر واكنش‌پذیری دارند. روش بهتری كه جهت بررسی سریع تركیبات شیمیایی به‌كار می‌رود استفاده از بانك‌های اطلاعاتی  واكنش پذیری شیمیایی است. در این بانك‌های اطلاعاتی نه تنها احتمال فعل و انفعالات خطرناك مشخص شده، بلكه جدول سازگاری و پیامدهای بالقوه فعل و انفعالات ارایه می‌گردد.

چندین نكته در این مرحله حائز اهمیت است :

  • اگر ماده شیمیایی  مورد استفاده رایج نباشد یا ماده جدیدی وارد محل كار شود لازم است ابتدا اطلاعات كافی فراهم و سپس جدول  سازگاری تكمیل شود.
  • جدول سازگاری فقط به تركیبات دوگانه توجه می‌كند، اگر چه هرگونه فعل و انفعالات بین سه ماده نیز خطرناك است. به‌عبارت دیگر ممكن است یكی از مواد به عنوان كاتالیست برای واكنش دو ماده دیگر به‌كار ‌رود.
  • باید موادی كه به سایت وارد می‌شوند بررسی شوند و اطلاعات آنها با تامین كننده مواد كنترل شود.
  • مواد را بر اساس مقادیرشان مواظبت نمایید. مخلوط ضایعات مواد مـــایع در بشكه‌ها می‌تواند حادثه آفرین باشد. استیلن در تماس با مس، استیلد مس تولید می‌كند كه در مقادیر بسیار جزیی خطرناك و حساس به ضربه است.
  • در طول عملیات تعمیرات و تمیزكاری داخل تجهیزات موادی نظیر هوا، آب، روغن و اشیاء خارجی باقی می‌ماند كه  باید مورد توجه قرار گیرند.
  • شرایط فیزیكی فرآیند شامل درجه حرارت، فشار، رطوبت و اكسیژن باید مورد توجه باشد.
  • مطمئن شوید كه احتمال تركیب مواد در سیستم فاضلاب و دفع ضایعات مورد توجه قرار گیرد.

 

5- اطلاعات لازم

از آنجایی كه خطر فعل و انفعالات و مواد واكنش‌پذیر در تاسیسات فرآیندی همواره وجود دارد، ضروری است كنترل و مراقبت لازم جهت كنترل خطر به عمل آید.

 

5-1 مواد واكنش پذیر

اطلاعات مورد نیاز در خصوص حمل و نقل ایمن مواد واكنش پذیر از طریق تامین كننده‌های مواد، قابل تهیه است. این اطلاعات شامل موارد زیر است:

  • از مجاورت با مواد دیگر و آلاینده‌ها ( هوا، آب، زنگ، روغن، اسید، كاستیك) خودداری شود.
  • شكل ذخیره، حداكثر مقادیر، حداقل/حداكثر درجه حرارت نگهداری مشخص شود.
  • در موقع حوادث نشتی و ریخت و پاش چه اقداماتی باید انجام داد.
  • در هنگام آتش‌سوزی چگونه و با چه موادی با حریق مبارزه كرد.
  • محصولات احتمالی قابل اشتعال / خورنده / سمی كه نتیجه واكنش یا تجزیهشدن ماده مورد نظر است.
  • ملاحظات ویژه (یعنی با حساسیت كم یا در طولانی مدت محصولات فرعی ناپایدار تشكیل می‌دهد.)

برخی از این اطلاعات از جمله چگــــونگی مبارزه با حریق و نشتی از MSDS مواد قابل دستیابی است.

در بعضی موارد تامین كنندگان مواد شیمیایی نشریه‌های فنی كه اطلاعات مهندسی تفصیلی را فراهم می‌كند ارایه می‌دهند. در صورت امكان باید از این بولتن‌ها استفاده كرد.

اگر یك ماده منحصر به فرد تولید می‌شود، باید ارزیابی و آزمایش مواد واكنش پذیر روی آن انجام شود. این آزمایشات شامل واكنش با آب، حساسیت به ضربه، انفجار گرد و غبار و پایداری گرمایی در شرایط حقیقی حمل و نقل و نگهداری ماده است.

 

5-2 فعل و انفعالات واكنشی

اگر تامین كنندگان نتوانند در جهت فعل و انفعالات واكنشی و تعیین جدول سازگاری كمك كنند، اولین چیزی كه نیاز است مقدار گرما و گاز ایجاد شده توسط این تركیبات می‌باشد. در برخی موارد این اطلاعات در منابع فنی منتشر می‌شود. گاهی استفاده از وسایل ویژه لازم است كه مقدار دقیق حرارت و فشار ایجاد شده از واكنش شیمیایی پیچیده را اندازه‌گیری نماید.

به‌علاوه آگاهی از این مطلب نیز لازم است كه تحت چه شرایطی یك واكنش رخ می‌دهد؟ آیا یك مخلوط قابل انفجار را نتیجه می‌دهد؟ آیا محصولات واكنش، خطرناك هستند؟ یكی از وسایلی كه برای اندازه‌گیری حرارت واكنش‌ها قابل استفاده است كالریمتر می‌باشد. از نتایج اطلاعات می‌توان استفاده نمود و به‌طور مناسب وسایل انتقال حرارت، وسایل تقلیل دهنده فشار و همچنین حدود ایمن عملیات را تعیین كرد.

در استفاده از اطلاعات آزمایش‌ها باید دقت بسیار به‌عمل آورد. به عنوان مثال حداكثر دمای نگهداری جهت مواد حساس به دما متفاوت می‌باشد و بستگی به شكل و مقدار ذخیره مواد دارد. حدود عملیات ایمن همچنین تغییر می‌كند و بستگی به شكل و اندازه مخازن دارد.

 

6- روش‌های ایمنی و حفاظتی

امروزه بسیاری از مواد مورد مصرف، خطرات واكنش‌پذیری آشكاری دارند. مواد شیمیایی آزمایشگاهی، مواد قابل انفجار و مواد خام كه در ساخت پلاستیك كاربرد دارند مثال‌هایی از این نوع می‌باشد. لازم است كه خطرات آنها شناسایی و تحت كنترل قرار گیرد تا نگهداری و حمل و نقل آنها به صورت ایمن انجام شود. اولین منبع اطلاعات جهت كنترل خطرات معمولا از طرف تامین كنندگان مواد ارایه می‌شود. به طور كلی روش‌های ذیل در كنترل خطرات  كاربردی هستند.

 

ایمنی ذاتی:

با حذف كردن مواد واكنش پذیر و جایگزین نمودن موادی با پتانسیل واكنش پذیری كمتر، كاهش فهرست موجودی مواد و كاهش شدت شرایط عملیاتی، می‌توان فعالیت‌ها را ذاتا ایمن نمود. البته به هنگام ایجاد تغییرات باید مواظب بود كه یك خطر  جایگزین خطرات دیگر نشود.

 

كدها و استانداردها:

سال‌های زیادی شركت‌ها به روش‌های مشابه با خطرات واكنش‌پذیری مواجه شده‌اند. به همین خاطر كد و استانداردهای صنعتی درخصوص حفاظ‌های ایمنی مورد نیاز توسعه یافته است. بعد از تامین كنندگان مواد، این كد و استانداردها منبعی مفید جهت كنترل خطرات می‌باشند. برای مثال كد NFPA 432 نكات مهمی را در مورد حمل و نقل و نگهداری ایمن پراكسید‌های آلی بیان می‌دارد.

 

سیستم حفاظت و ایمنی

هنگامی كه خطرات واكنش‌پذیری اجتناب ناپذیرند، سیستم حفاظت و ایمنی  می‌تواند به‌عنوان خط دفاعی از تركیب‌هــــای غیر عادی مواد جلوگیری نماید و از بروز حوادثی نظیر آتش سوزی و انفجار جلوگیری كند. به‌علاوه می‌تواند شدت پیامدها را نیز كاهش دهد. این سیستم حفاظت و ایمنی كه نكات اصلی آن در زیر لیست شده، می‌تواند موثر باشد به شرطی كه به دقت طراحی و به‌طور مناسب اجرا شود.

  • كلیه پرسنل را آموزش دهید و از خطرات واكنش‌پذیری و ناسازگاری مواد آگاه نمایید، به‌طوری‌كه از حداكثر مقادیر پارامترها و درجه حرارت نگهداری مواد آگاه شوند.
  • وسایل حمل و نقل و نگهداری مواد طوری طراحی شوند كه با مواد شیمیایی سازگار باشند.
  • همه مواد حساس به حرارت را از منابـــــع حرارت (مثلا بخــــاری و كویل حرارتی) دور نگهدارید.
  • از محصور و محبوس كردن مواد خودداری كنید و در صورتی كه این امكان وجود ندارد دستگاه تقلیل فشار اضطراری فراهم نمایید.
  • از پمپ كردن مواد واكنش‌پذیر مایع به خطوط بسته خودداری كنید.
  • نواحی نگهداری مواد را از نواحی عملیاتی دور نگهدارید و آنها را تحت كنترل و نظارت قرار دهید.
  • دمای ساختمان و مواد را كنترل نمایید و تا آنجا كه میسر است از زنگ خطرها و هشدار دهنده‌های درجه حرارت استفاده كنید.
  • همه مواد واكنش پذیر را به‌طور واضح برچسب بزنید و مواردی را كه باید خودداری شود مشخص نمایید (مثلا عدم تماس با حرارت یا آب).
  • به نظافت و پیشگیری از حریق در اطراف نواحی حمل و نقل و ذخیره مواد توجه كنید.
  • در صورت نیاز، عملیات در ظروف ویژه مقاوم در برابر انفجار انجام شود.
  • تمرین‌های دوره‌ای واكنش در مواقع اضطراری مرتب انجام شود.

البته همه موارد فوق جهت هر ماده یا در هر موقعیتی به‌كار نمی‌رود. در هر عملیات باید به صورت سیستماتیك برخورد نموده و با به‌كار بردن روش‌های ایمن و استفاده از تیم متخصص در زمینه واكنش‌های شیمیایی از بروز حوادث جلوگیری كرد.

خبرنامه

اطلاعات تماسی

تلفن : ۰۲۱۲۲۹۲۴۹۸۷

ایمیل :‌ info [@] safetymmesage [dot] com

درباره پیام ایمنی

فعاليت سايت پیام ایمنی از سال 1382 همزمان با انتشار نشریه پیام ایمنی آغاز گرديد. هدف ما از طراحی اين سايت، ايجاد مرجعی کامل و كارآمد از موضوعات ایمنی، بهداشت، محیط‏ زیست و آتش‏ نشانی، به منظور رفع نياز محققين و علاقمندان در كشور است.


طراحی سایت و طراحی گرافیک توسط استودیو طراحی حاشیه