ذاتا ایمن

(Inherent Safety)

کاظم نوجوان، شرکت پتروپارس

 

شاید چنین مقرر بوده است که می بایست حوادث زیادی اتفاق می افتاد و قربانیان بی شماری تقدیم حوادث می گردید و همچنین هزینه های هنگفتی صرف بازسازی صنایع می شد تا همگان به این باور برسند که برخورد منفعلانه با خطرات و عدم لحاظ پیش آگاهانه تمهیدات مهندسی شناسایی و ارزیابی مخاطرات در مراحل اولیه طراحی شاید اصولی ترین و بهترین شیوه مدیریت ایمنی در صنایع مختلف شناسایی جنبه های متنوع خطرات، ارزیابی و در صورت امکان  حذف آنها در مراحل اولیه طراحی و ساخت باشد1 تمهیدات مهندسی ایمنی در عرصه های مختلف چرخه عمر یک مجموعه (مطالعات مفهومی، مطالعات 2FEED، طرح های تفصیلی، تدارکات، اجرا، راه اندازی، بهره وری و تعمیرات) عواقب جبران ناپذیری را ممکن است در پی داشته باشد دیگر بر کسی پذیرفته نیست که کارخانه ای با صرف هزینه گزاف ساخته شود و بدون برآورد سطوح ریسک های موجود فقط به نصب تجهیزات  وسایل کنترل خطرات بسنده گردد. در چند سال اخیر با تکیه بر سیستم های ذاتا ایمن3 سعی بر آن شده است که با طراحی های مبتنی بر اصول ایمنی، شرایطی فراهم شود که ضریب خطا و ناکارآمدی سیستم4 به حداقل ممکن برسد. 

Inherent به  کیفیت ثابت و جدا ناپذیری اتلاق می گردد که در شکل گیری و دوام افراد، اشیاء و هر سیستمی  نقش حیاتی بر عهده دارد. همچنان که جرم جزء لاینفک همه اجسام است و بدون آن هیچ جسم فیزیکی تعریف نمی شود و یا همچنان که تغذیه بخش جدا ناپذیر زندگی روزانه ماست و بدون ان ادامه حیات ممکن نخواهد بود به همین ترتیب ایمنی و اصول آن جزء پیوسته و لاینک سیستم های ذاتا ایمن بوده و بصورت پویا در رشد و تعالی هم نقش بسزایی داشتند. در صنایع پیچیده امروزی حتی تصور اینکه  در ساخت آنها  پیامدهای مختلف زیست محیطی، بیماری های شغلی و عوارض سوء آن از قلم بیفتد دور از ذهن و فاجعه بار بنظر می رسد از این رو در حال حاضر تلاش گسترده ای بعمل می آید تا  فرآیندهای شیمایی بصورت ذاتا ایمن طراحی شده و در اصطلاح واقعه را قبل از وقوع علاج می کنند.

یک طراحی ذاتا ایمن به جای اینکه خطرات  را درکنترل خود درآورد کند سعی می کند که بصورت آگاهانه مانع ایجاد خطرات گردد تا مجبور نباشد که با صرف هزینه های گزاف آنها را مهار کند و این کار را  با از بین بردن و یا تعدیل خطرات و یا با کاهش تعدادی از فعالیت های آسیب رسان  و بصورت آگاهانه از خطرات اجتناب  و دوری نماید.

ایمنی ذاتی برای اولین بار در سال 1970 توسط ترور کلتز5  به شکل گسترده ای بیان گردید. اصول بکار گرفته شده بسیار معقول بوده و شامل پرهیز از بکارگیری مواد خطرناک، کاهش و به حداقل رساندن تهیه مواد خطرناک، تمرکز بر روی طراحی سیستم های فرآیندی ساده تر و تعدیل کردن جایگزین های فرآیندی می باشد.

با آنکه اصول طراحی ذاتا ایمن را اکثرا پذیرفته اند اما اجرای آن همیشه به آن آسانی نیست که  در نگاه اول  به نظر می رسد طراحی ذاتا ایمن تقریبا بعد از انفجار فلیکسبورو6 در سال 1974 طرفداران فراوانی پیدا کرد. هر چند پیشرفت این طرح موفقیت آمیز بوده اما درک و کاربرد مفهومی آن برابر سرعت کاربرد روش های کمی سازی ریسک که فقط چند سال قبل از آن به صنایع شیمیایی معرفی شده بودند نبود.

 

اصول ایمنی ذاتی

یک کارخانه ذاتا ایمن برای پیشگیری از حوادث به جای تکیه بر سیستم های کنترلی، ابزارهای های هم قفلی7 (هم پیوستگی)،  قوانین اضافه و دستورالعمل های اجرایی ویژه، فقط با اتکا  بر علم فیزیک و شیمی به این امر مبادرت می ورزد.

کارخانه های ذاتا ایمن در برخورد با خطاها و کاهش و مهار آنها سازگارترند و غالبا این صنایع هزینه کمتر و سودآوری بیشتری دارند. فرآیندی که نیاز به ابزارهای هم قفلی پیچیده و دستورالعمل های بغرنج ندارد اجرای آنها بسیار آسانتر و راحت تر و همچنین قابل اعتماد تراست. تجهیزات کوچکتر در دماها و فشارهای با شدت کمتر کارکرده و علاوه بر آن نیاز به هزینه و سرمایه کمتری برای ساخت دارند. بطور معمول ایمنی فرآیند متشکل از چندین لایه حفاظتی به قرار زیر می باشد.

 

  • طراحی فرآیند
  • کنترل گرهای پایه، سیستم های اعلام خطر و کنترل بوسیله اپراتور
  • آلارم های اعلام وضعیت بحرانی، کنترل بوسیله اپراتور، تنظیمات دستی
  • اقدامات خودکار، سیستم قطع جریان اضطراری و سیستم های هم قفلی
  • تجهیزات محافظ فیزیکی از قبیل شیرهای فشار شکن
  • سیستم های فیزیکی کاهش آلودگی مواد پخش شده مانند دیواره بندها
  • سیستم واکنش در برابر شرایط اضطراری مانند سیستم های اطفا حریق
  • سیستم اعلام عمومی شرایط اضطراری مانند آگهی عمومی و تخلیه افراد

 

لایه اول حفاظت کننده، مهندسی طراحی فرآیند می باشد که سعی می کند که در همان مراحل اولیه با طراحی اصولی و پایبند به ضوابط ایمنی احتمال وقوع حوادث را در مراحل اجرای طرح و ساخت کارخانه به حداقل برساند. لایه بعدی شامل سیستم های کنترلی، ابزارهای هم قفلی، سیستم های قطع جریان8، سیستم های محافظ، آژیرهای اعلام خطر و برنامه های واکنش در برابر شرایط اضطراری می باشد.

ایمنی ذاتی جدا از لایه های محافظ نبوده بلکه بخشی از تمامی لایه های محافظت کننده محسوب می شود هرچند مخصوصا در جنبه های طراحی فرآیند طراحی لحاظ می گردد. بهترین راه کار پیشگیری از حوادث بدون شک دخالت دادن برنامه های پیشگیرانه در جنبه های مختلف طراحی فرآیند می باشد

خواهیم دید که یک پالایشگاه و یا کارخانه ذاتا ایمن به خطاهای اپراتورها و شرایط غیر متعادل بیشتر از دیگر روش های کنترلی سازگارتر و موثرتر است علی رغم اینکه می توان در هر مرحله از چرخه عمر صنایع فرآیندی با اعمال تغییراتی در آن سعی در ذاتا ایمن کردن آنها نمود اما اگر بخواهیم موفقیت و پیشرفت قابل توجهی در بهبود شرایط ایمنی محل کارمان داشته باشیم باید این برنامه ها را در مراحل اولیه و قبل از ساخت و اجرای کارخانه و صنایع خود نماییم.

در این مرحله از طرح، مهندسین و شیمی دان ها از آزادی عمل های بیشتری در ارتباط با انتخاب و گزینش راه حل های  مختلف برخوردارند و حتی می توانند با تغییر در تکنولوژی ها جایگزین های مناسب تری نسبت به روش های غیر ایمن داشته باشند.

 

بهترین رویکرد در دستیابی به طراحی های ذاتا ایمن می توان به روش های زیر اشاره کرد:

 

  • بهینه سازی و استفاده حداقلی از مواد خطرناک
  • جایگزینی مواد کم خطر بجای  مواد خطرناک 
  • کاهش  خطرات و معتدل کردن آنها
  • تسهیل و بکارگیری تکنیک های ساده تر

     

روش های مذکور جزو اصلی ترین روش های بکارگرفته شده از زمان مطرح شدن طراحی جنبه های ذاتا ایمن فرآیند می باشد هر چند ممکن است بعضی از شرکت ها با هدف استفاده و بهره مندی بیشتر از این روش ها آنها را قدری تغییر دهند و در بعضی مواقع  تعدادی اضافه و یا کاسته  شود اما  شکل کلی به ترتیبی است که در بالا بدان اشاره گردید.

 
 

بهینه سازی و استفاده حداقلی از مواد خطرناک9

از جمله راه هایی که می توان با بکارگیری از آنها خطرات فرآیند را به حداقل رساند  استفاده  کمتر و حداقلی از مواد خطرناک در راکتورها، مخازن ذخیره، خطوط لوله و برج تقطیراست که بدنبال آن مواد زاید کمتری تولید شده و در نهایت ذخیره و انتقال آنها با عوارض کمتری همراه خواهد بود. بعنوان مثال بطور معمول در پالایشگاه ها از  اسید سولفوریک برای شستشوی  بعضی از لوله ها استفاده می شود و همچنین برای خنثی سازی آن مقدار متنابهی آمونیاک در خطوط تزریق می گردند که در نوع خود هر دوی این مواد بسیارخطرناکند حال می توان با کمتر مصرف کردن (البته بهینه مصرف کردن) و عدم ریخت و پاش  و استفاده از اسیدها و بازهای ضعیف تر ریسک خطرات این فعالیت را به حداقل رساند. 

و یا جهت انجام تست های فشار که طی آن از آب یا هوا و دیگر سیالات استفاده می شود با بکارگیری حداقل فشار لازم و جلوگیری از افزایش فشار از حد استاندارد می توان جلوی در رفتن فشار و صدمه به افراد و تجهیزات را به راحتی گرفت.

همچنین می توان بخارات آزاد شده که در نتیجه ریخته شدن مواد قابل اشتعال ایجاد می شوند را با طراحی  دیواره بندها10 و هدایت مواد نشت شده به مسیرهای سرپوشیده تا حد قابل قبولی کاهش داد زیرا با نصب این موانع از  تجمع و انباشت مواد سمی و قابل اشتعال اطراف مخازنی که دچار نشت شده اند جلوگیری خواهد شد همچنین  با استفاده از مخازن کوچکتر خطرات نشت و آزاد شدن مواد کاهش خواهد یافت.

 

جایگزینی مواد کم خطر به جای  مواد خطرناک

اگر روش بهینه سازی عملی و یا کارآمد نباشد در این زمان روش جایگزین کردن بعنوان راه حل دوم می تواند بسیار موثر واقع شود استفاده کرد و حتی می توان همزمان که روش کمینه سازی خطرات مورد  بررسی و استفاده  قرار می گیرد  روش جانشین سازی نیز بعنوان راه حل دیگر در نظر گرفته شود. مواد ایمن تر باید به جای مواد خطرناکتر استفاده گردد تا حد امکان باید حلال های سمی و قابل اشتعال با نوع کم خطرتر جایگزین گردد و یا می توان به جای استفاده از دانه های شن در عملیات سند بلاست مخازن که حاوی مقادیری سیلیس هستند و امکان ابتلا به بیماری های ریوی (سیلیکوزیس) وجود دارد از مس باره11 استفاده نماییم که در مقایسه با ذرات شن از خطرات کمتری برخوردار است. و یا به جای استفاده از عایق های حرارتی ساخته شده از پشم شیشه که محتوی ترکیبات آزبست هستند از عایق های به اصطلاح پشم سنگ استفاده کنیم که تا حدود زیادی عاری از آزبست می باشند. مثال های فراوانی از این دست می شود آورد که با کمی توجه می توان لیست بلند بالای از این نوع مواد و فعالیت های کم خطرتر را جایگزین مواد و فعالیت های پر خطرتر کرد.

 

کاهش خطرات و معتدل کردن آنها

اگر به هر دلیلی نتوان با استفاده از دو روش بهینه سازی و جایگزینی مواد کم خطر اقدام به حذف و کنترل خطرات نمود در این صورت بناچار باید با اقدامات اصلاحی اقدام به کاهش خطرات موجود نمود و اصطلاحا خطرات را معتدل نمود. در این روش می باید مواد و شرایط خطرناک به مواد و شرایط کم خطرتر تبدیل گردد. برای نمونه می توان به منظور کاهش خطرات بخار سمی مواد شیمیایی  این سه مرحله را استفاده کرد:

 

1-     رقیق کردن12 و کاهش فشار بخار بمنظور جلوگیری از تبخیر و آزاد شدن بیشتر مواد قابل اشتعال

2-     سرد کردن13 و کاهش فشار بخار جهت جلوگیری از آزاد شدن مواد فرار

3-     حمل مواد  در ابعاد بزرگتر جهت جلوگیری از ایجاد گرد و غبار

 

بعضی مواقع برای کاستن از تاثیرات مواد سمی پخش  اقدام به  ساخت و نصب دیواربندهای حایل می کنند تا از گسترش و آلودگی بیشتر جلوگیری نمایند و یا مواد سمی را در مخازن و ظروف ویژه ای نگهداری می کنند تا احتمال نشت و برون رفت آنها به حداقل برسد و همچنین برای کاهش خطرات ناشی از پاشش و ریختن مواد سمی از روش هایی مانند کنترل از را ه دور، تجهیزات حفاظت فردی و نظارت مداوم بهره گرفت.

 

تسهیل و بکارگیری تکنیک های ساده تر

در مقایسه با صنایع پیچیده و عظیم، کارخانجات ساده و کوچک بدلیل داشتن تجهیزات کمتر و نیز بهره مندی از تکنولوژهای ابتدایی تر، به مراتب کمتر از صنایع نوع اول افراد را دچار خطا و اشتباه می کنند. غالبا یکی از دلایل پیچیده تر شدن صنایع را افزودن تجهیزات و اتوماسیون هایی می دانند که از آنها برای کنترل خطرات استفاده می شود.

اما در اصل تسهیل باعث کاهش فرصت های بروز خطا و اشتباه در عملیات می شود بعنوان مثال: سیستم های لوله کشی می تواند طوری طراحی شود که امکان نشت مواد و بروز نقص به حداقل برسد و یا تجهیزات و ادوات کارخانه را به ترتیب  و بصورت منطقی جایگذاری کرد تا بتوان امکان حدوث خطاها را کاهش داد و یا از شیر کنترل های Fail-Safe (ایمن از خطا) استفاده نمود و یا دیگر مواردی که در جدول بالا به آنها اشاره گردیده است.

یک سیستم لوله کشی ذاتا ایمن طوری طراحی می شود که در آن نیاز به استفاده نشانگرهای شیشه های14، اتصال گرهای قابل انعطاف15 به حداقل رسیده و همچنین به جای استفاده از حدیده و یا پیچ و مهره با جوش دادن قسمت های مختلف لوله آنها را به هم متصل کرده  و بدین ترتیب خطر نشت مواد سمی ومواد قابل اشتعال کاهش می یابد  که در غیر اینصورت از درزگیرهای مارپیچی16 و درزگیرهای گرافیتی17 که کارآمدتر از انواع دیگر هستند استفاده می شود و همچنین با نصب لوله ها بر روی پایه های محکم و مناسب از بروز تنش و استرس به لوله ها جلوگیری کرده و مانع از پیدایش نواقص بعدی می گردد.

 

انواع تکنیک های ایمنی ذاتی که در صنایع شیمیایی بکار رفته است در جدول زیر با توضیحات لازم قید شده اند.

 

روش

نمونه ای از تکنیک ها

 

 بهینه سازی و استفاده حداقلی از مواد خطرناک

-عوض کردن حوضچه های بزرگ راکتور با حوضچه های کوچک که با کار مستمر می تواند به اندازه حوضچه بزرگ موثر باشد

- کاهش انباشت و نگهداشت مواد زائد خطرناک

- افزایش نظارت و کنترل به منظور کاهش تهیه مواد شیمایی خطرناک 

- کاهش فعالیت های اضافی واحدهای فرآیندی که با  این عمل هم مصرف مواد اولیه کاهش یافته و هم مواد زائد کمتری تولید خواهد شد

    

                     

 

جایگزین کردن

- استفاده از پمپ هایMechanical sealed (پمپ هایی که بصورت مکانیکی آب بندی شده اند) به جای پمپ هاییPacking sealed (پمپ هایی  که با استفاده از درزبندها آب بندی می شوند)

- استفاده از محلول های که میزان سمیت کمتری دارند

-استفاده از gauge )Mechanical نمایشگرهای مکانیکی) به جای Mercury gauge  (نمایشگرهای جیوه ای)

-استفاده از لوله های که با  جوش به هم متصل شده اند به جای لوله هایی که با ) Flange اتصال با پیچ ومهره) به هم مرتبط می شوند

- استفاده از مواد شیمیایی که نقطه اشتعال و نقطه جوش بالاتری دارند

-استفاده از آب به جای روغن به منظور انتقال حرارت

 

 

 

 

کاهش خطرات و معتدل کردن آنها

- کاهش تولید بخارات قابل اشتعال در مخازن با تزریق گاز بی اثری مانند نیتروژن (Nitrogen blanket)

- استفاده از  فشار و دمای متعادل در واحدهای فرآیندی

-استفاده از مخازن سرد کننده برای کاهش فشار بخار

- حل مواد خطرناک در حلال های ایمن

-جاگذاری اتاق های کنترل در خارج از مناطق عملیاتی

- جداسازی محفظه پمپ ها از دیگر تجهیزات

- عایق کردن تجهیزات و خطوط لوله پر سر و صدا

- حفاظ گذاری اطراف مخازن و اتاق ها

 

تسهیل و بکارگیری تکنیک های ساده تر

- عدم طراحی تابلو کنترل هایی(control panel) پیچیده طوریکه بتوان براحتی با آنها کار کرد

- انتخاب تجهیزاتی که به تعمیرات کمی نیاز دارند

-بر چسب زنی مخازن و دیگر تجهیزات برای شناسایی و یافتن آسانتر

- استفاده از سیستم کد گذاری رنگی لوله ها برای تشخیص سریع و راحت تیپ های مختلف لوله ها

- استفاده از سیستم های کنترل از راه دور برای تست گازهای خطرناک

  

 

***

 

1- Proactive

2- Front-end Engineering Design

3- Inherently Safe

4- System Failure

5- Trevor Kletz , (1970)

6- Flixborough

7- Interlock(ابزارهایی که باعث می شوند یک بخش بدون بخش دیگر کار نکند مثلاً اگر حفاظ یک دستگاه را باز نماییم دستگاه کار نکند)

8- Shutdown Systems

9- Intensification &Minimization

10- Dikes Designing

11- Copper Blast

12- Diluting

13- Refrigerating

14- Sight glass

15- Flexible Connector

16- Spiral gasket

17- Graphite type gasket

 

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