تجزیه و تحلیل لایه های حفاظتی با روش LOPA و تعیین سطح یکپارچی ایمنی فرایند (SIL)

تجزیه و تحلیل لایه های حفاظتی با روش LOPA و تعیین سطح یکپارچی ایمنی فرایند (SIL)

فرمت: PDF   تعداد صفحات: 13

چکیده:

با توجه به توسعه منابع نفت و گاز و افزایش حوادث ناشی از آن، امروزه رویکرد مبتنی بر پیشگیری مورد توجه اکثر صنایع شیمیایی قرار دارد. لذا شناسایی و ارزیابی خطرات به روش های نوین نظیر آنالیز لایه های حفاظتی (LOPA) نیز بیش از پیش اهمیت پیدا کرده است.

روش کار: در این مطالعه توصیفی، با توجه به ماهیت فرایندی واحد اکتانایزر، برای شناسایی کیفی خطرات از تکنیک ارزیابی ریسک به روش HAZOP استفاده شد. سپس پیامدهای ناشی از خطرات غیر قابل قبول، با استفاده از روش LOPA ارزیابی گردید تا وضعیت خطر پس از اعمال لایه های حفاظتی مشخص شود. در نهایت برای کاهش احتمال ریسک، لایه های حفاظتی بیشتری پیشنهاد و سطح یکپارچگی ایمنی (SIL) لازم تعیین گردید.

بحث و نتیجه گیری: عمده مخاطرات واحد اکتاتایزر مربوط به افزایش فشار، افزایش یا کاهش جریان سیال، نشت سیال و افزایش دما می باشند. از ۹۸ انحراف شناسایی شده، ۴۰ انحراف بعنوان سناریوی خطرناک در نظر گرفته شد و خروجی نتایج وارد کاربرگ LOPA گردید. پس از ارزیابی، ۶ سناریو نیازمند اقدام اصلاحی بوده که با توجه به معیار پذیرش ریسک برای یک مورد از مخاطرات، لایه های حفاظتی مستقل بیشتر پیشنهاد گردید. بکارگیری روش LOPA یک روش موثر برای آنالیز لایه های حفاظتی به روش نیمه کمی در صنایع فرایندی بوده و در برخی از موارد بدلیل کافی نبودن اثربخشی لایه های حفاظتی، نیاز به بیشتر کردن این لایه ها و کاهش خطر تا حد قابل قبول می باشد.

مقدمه

با توجه به سرمایه گذاری عظیم در بخش نفت و گاز و افزایش تعداد شاغلین در این بخش، وجود حادثه خسارات جانی و مالی بسیار زیادی بر سیستم وارد می شود. فارغ از مسائل اقتصادی، از نظر انسانی و اخلاقی نیز فراهم نمودن محیطی ایمن برای کارکنان ضروری می باشد. براساس آمار منتشره سازمان جهانی بهداشت سالانه تعداد زیادی در اثر تماس غیر ایمن با مواد شیمیایی فوت نموده یا از کار افتاده می شوند. مثال بارز آن حادثه آتش سوزی و انفجار پالایشگاه تگزاس و کارخانه کود شیمیایی است که به ترتیب ۱۵ و ۱۶۰ کشته و زخمی و نیز میلیاردها دلار خسارت به همراه داشته است.

علاوه بر اثرات و پیامدهای محیطی و اجتماعی، تعیین دقیق هزينه حوادث در صنایع شیمیایی کار بسیار دشواری است. هزینه های مستقیم و غیر مستقیم حوادث بسیار سنگین است و هزینه های مربوط به از دست رفتن نیروی انسانی، مواد، تجهیزات و زمان در هر سال میلیون ها دلار برآورد شده است. در سال های اخیر، شاهد حوادث های مرگباری نظیر حادثه انفجار و آتش سوزی در کشور هستیم. در حوادث شازند اراک، پتروشیمی جزیره خارگ، پردیس، بندر امام و خطوط انتقال گاز سرخس حدود ۱۰۰ نفر کشته و مجروح شده اند.

این حوادث می توانند به دلایل اشکالات در طراحی فرایند، نقص فنی تجهیزات و یا خطاهای انسانی رخ داده باشند. لذا شیمی S82 اهمیت و ضرورت انجام مطالعات ارزیابی ریسک عددی و جامع را بیش از پیش به منظور ایمن سازی صنایع فرآیندی، متوجه متخصصان این حوزه می گرداند. اولین گام در فرایند مدیریت و ارزیابی خطرات، شناسایی خطرات و اثرات آن می باشد. تکنیک مطالعه خطر و عملیات (HAZOP)، روشی موثر برای شناسایی خطرات و مشکلات عملیاتی سیستم و تعیین اثرات آن هاست.

این تکنیک که اغلب در صنایع شیمیایی بکار گرفته می شود بر پایه این اصل قرار دارد که:”سیستم زمانی ایمن است که تمامی پارامترهای عملیاتی آن نظیر دما، فشار و غیره در حالت طبیعی و قابل قبول باشد. در این روش یک تیم از کارشناسان با استفاده از یک سری کلمات کلیدی، انحرافات احتمالی فرایند را از حالات استاندارد و همچنین اثرات احتمالی آن ها را بررسی می کنند. روش شناسایی ریسک HAZOP بصورت کیفی ریسک های باد شده را شناسایی و براساس شدت، آن ها را طبقه بندی می نماید. ریسک ها پس از شناسایی می بایست ارزیابی شوند.

ارزیابی ریسک یکی از مهمترین مراحل مدیریت ریسک است که ابزار قدرتمندی را جهت اولویت بندی ریسک های موجود در محیط کار ایجاد می کند. روش LOPA بعنوان یک روش ارزیابی ریسک نیمه کمی، ضمن ارزیابی ریسک ها اثر لایه های کنترلی را برآورد می نماید. در این بین، روش تعیین سطح یکپارچگی ایمنی فرایند (SIL) با رتبه بندی کمی سطح ایمنی موجود سیستم، سطح حفاظت دهی مورد نیاز تجهیزات و فرایند بکار رفته در آن واحد را مشخص می نماید. با توجه به اینکه روش HAZOP حفاظ های موجود را از لحاظ مستقل بودن یا نبودن مشخص نمی کند، برای حصول اطمینان از این مسئله لازم است ارزیایی مهندسی مستقل نظیر واکاوی لایه های حفاظتی (LOPA) انجام گیرد.

در مطالعه ای که توسط David kikwood Brian tibbs تحت عنوان “پیشرفت هایی در تعیین SIL انجام شد روش LOPA بعنوان روشی موفق و کارا در شناسایی خطر و تعيين SIL معرفی گردید. با نگاهی به سایر مطالعات صورت گرفته در زمینه تکنیک LOPA از سال ۱۹۹۸ تا ۲۰۱۱ میلادی به وضوح راحتی کار با آن در صنایع فرایندی در برابر کار با تکنیک های کمی ریسک را نشان می دهد. در مطالعه Khalil و همکاران، برای جلوگیری و کاهش حوادث در صنعت گاز طبیعی، به ارزیابی ریسک LOPA به کمک روش فازی پرداخته شد و برای سناریوهای خطرناک از یک مدل ابتکاری به نام Cascaded Fuzzy LOPA استفاده گردید.

در سال ۲۰۱۴، Ronald و Willey در مورد نقش لایه های حفاظتی در فاجعه بوپال هند مطالعه ای انجام دادند. در این پژوهش به آنالیز ۷ لایه ی حفاظتی در نظر گرفته شده برای سناریوی نشت عظیم بخارات متیل ایزوسیانات پرداخته شد. لایه های حفاظتی بررسی شده شامل سیستم کنترل دما، آلارم های اضطراری، سیستم خنک کننده و غیره بودند. بر اساس فرکانس پیامد محاسبه شده برای این لایه های حفاظتی، وقوع چنین حادثه ای به یک بار در هر یک میلیون سال تقلیل می یابد.

در مطالعه ای دیگر که در سال ۲۰۱۶ توسط ShuJiao Tong و همکاران انجام گرفت، یک روش پیشرفته LOPA ارائه گردید. در این روش بر اساس یک آنالیز آماری از حوادث اخیر در فرایند شیمیایی و تعیین ریسک قابل قبول پیامد حوادث در یک سناریوی انتخابی، می توان PFD را برای لایه حفاظتی اضطراری محاسبه نمود. همچنین PFD حفاظتی بر اساس ارزیابی مفهوم FUZZY تعیین شد. کاربرد تکنیک LOPA جهت ارزیابی ریسک نیمه کمی لایه های حفاظتی، در کشور ایران از سایر کشورهای جهان کمتر بوده است. در مطالعه ای که توسط یزدی و همکاران در سال ۱۳۹۰ انجام شد، مدل Bow- tie در مدیریت ریسک گاز سولفید هیدروژن با تکیه بر تجزیه و تحلیل لایه های حفاظتی (LOPA) در مجتمع فراوری نفت و تزریق گاز بکار گرفته شد.

در مطالعه امیدوار و نیرومند در سال ۱۳۹۴ با موضوع “استفاده از تئوری فازی جهت ارزیابی ایمنی مخازن شارژ آمونیاک با استفاده از روش آنالیز لایه های حفاظتی”، ابتدا با استفاده از نظر متخصصین، نرخ نقص لایه های حفاظتی به صورت فازی بدست آمد سپس با استفاده از عملگرهای فازی، امکان فازی به احتمال فازی و در نهایت به نرخ نقص قطعی تبدیل شد. یافته های مطالعه در واحد تولید کریستال های سفالکسین یک شرکت داروسازی ارزیابی ریسک به روش LOPA نشان دارد لایه های حفاظتی بیشتری مانند سنسور قطع جریان بر روی مخزن و نصب نشانگر فشار بر روی راکتور مورد نیاز است.

شرکت پالایش نفت اصفهان بعنوان یکی از بزرگترین تولید کننده های محصولات پالایشی از جمله بنزین در ایران شناخته می شود. هدف از ساخت واحد اکتانایزر بنزین سازی تبدیل خوراک نفتای تصفیه شده در واحد NHT به بنزین با عدد اکتان بالا است. بدلیل مکانیسم فرایندهای متعدد موجود در واحد اکتانایزر و حجم زیاد مواد شیمیایی، گازها و ترکیبات قابل اشتعال همواره خطراتی متوجه این واحد کلیدی می باشد. از جمله حوادث اخیر در این واحد می توان به ۳ حادثه فرایندی شامل ورود روغن به آب مقطر، ۵ حادثه حریق جزیی منجر به خسارات مالی و ۲ مورد پاشش مواد شیمیایی (اسیدسولفوریک) منجر به صدمه جزیی اشاره نمود.

بدلیل خطرات فرایندی در واحد اکتانایزر، شناسایی و ارزیابی این خطرات حائز اهمیت می باشد. واکاوی لایه های حفاظتی بخصوص برای تعیین سطح یکپارچگی ایمنی عملکرد تجهیزات مطابق با استاندارد IEC61511 بعنوان یک ابزار ارزیابی ریسک عمومی برای بررسی اینکه آیا لایه های حفاظتی در یک سیستم رضایت بخش هستند یا نه بکار می رود که در صنایع نفت و گاز کارایی زیادی دارد. روش آنالیز لایه های حفاظتی تاکنون در هیچ یک از واحدهای بنزین سازی پالایشگاه های ایران انجام نگرفته است. هدف این مطالعه ارزیابی نیمه کمی ریسک به روش LOPA و تعیین سطح یکپارچگی ایمنی در قسمت اکتانایزر واحد بنزین سازی شرکت پالایش نفت اصفهان است.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ ارزیابی سطح ایمنی عملکردی (SIL Study) برای کنترل ایمنی سیستم های صنعتی

⇐ تجزیه و تحلیل لایه محافظ (LOPA)

⇐ SIL به چه معناست؟