Введение к работе
Актуальность работы. Современная химическая промышленность с ее гигантскими мощностями оказывает все более ощутимое негативное техногенное воздействие на окружающую среду, что вызывает ухудшение условий обитания человека и человечества. Вина за это ухудшение целиком лежит на человеке как элементе глобальной системы, поскольку именно его деятельность вызывает антропогенное воздействие на природу, в том числе и негативное.
Одним из крупнейших источников отрицательных воздействий на природную среду являются предприятия химического профиля, производящие полупродукты для химической промышленности и смежных отраслей. Среди полупродуктов химической промышленности широко используется технический углерод, производимый в значительных объемах и применяемый в резинотехнической, шинной, лакокрасочной и металлургической отраслях промышленности. Типовым представителем такого химического предприятия является Сосногорский ГПЗ, находящийся в республике Коми.
Наряду с военной, социально-экономической, информационной безопасностью, промышленная безопасность в настоящее время выдвигается в число основных характеристик промышленных объектов и является важнейшим компонентом национальной безопасности России. Весьма острой является проблема экологической безопасности (ЭБ) для химических предприятий, представляющих собой сложную, развивающуюся систему химико-технологических, транспортных и других процессов, включающую в себя химико-технологические линии по переработке разнообразного сырья, имеющую значительную протяженность с напряженными параметрами эксплуатации, восприимчивую к весьма широкому спектру внешних и внутренних воздействий и имеющую относительно низкий уровень защищенности. Химическая промышленность, таким образом, в настоящее время остается областью деятельности с высоким уровнем опасности.
С системных позиций техносфера перерабатывающего предприятия химического профиля (ППХП) представляет собой сложную систему. Это существенно осложняет проблему обеспечения промышленной безопасности ведения работ на ППХП. Для повышения промышленной безопасности, снижения уровня потенциальной опасности и защиты производственного персонала от опасных факторов и процессов конкретного вида, приводящих к возникновению аварийных ситуаций (АС), особое значение приобретают вопросы системного анализа АС, имеющие решающую роль при прогнозировании и оценке рисков эксплуатации химико-технологических объектов ППХП.
Изложенное дает основание рассматривать задачу оценки рисков промышленной эксплуатации ППХП на основе системного анализа всей совокупности химико-технологических, транспортных и других процессов, находящихся между собой в самых разнообразных материальных, энергетических и информационных соотношениях, как весьма
актуальную. Решение данной задачи на примере Сосногорского перерабатывающего предприятия по получению технического углерода имеет важное научное и практическое значение и большой социальный и экономический эффект.
Промышленной безопасности, включая вопросы экологической безопасности предприятий химического профиля, посвящены работы Л.А.Бахвалова, В.И.Васильева, В.Г.Горского, Б.В.Гидаспова, С.Гуаро, С.А.Дмитриева, А.Ф.Егорова, А.В.Измалкова, Ю.А.Израэля, В.В.Кафарова, В.Ф.Корнюшко, К.Ю.Колыбанова, А.В.Кострова, Р.Е.Кузина, Х.Кумамото, В.Маршалла, В.П.Мешалкина, Т.В.Савицкой, А.И.Соболева, Э.Хенли, Д.Химмельблау, В.Д.Шапиро, В.В.Шаталова, Г.А.Ярыгина и др. Значительный вклад в развитие системного анализа внесли отечественные исследователи: Е.С.Вентцель, В.Н.Волкова, Ю.И.Дегтярев, А.А.Емельянов, А.А.Денисов, А.В.Костров, Ф.И.Перегудов, Д.А.Поспелов, Ф.Е.Темников.
Несмотря на безусловные успехи в разработке методов анализа промышленной безопасности и оценки рисков эксплуатации перерабатывающих предприятий химического профиля, анализ научных работ показывает, что в настоящее время единый подход к оценке рисков промышленной эксплуатации ППХП на основе системного анализа всей совокупности химико-технологических, транспортных и других процессов в настоящее время отсутствует.
Из вышесказанного следуют актуальность и необходимость целенаправленных исследований в области совершенствования ЭБ на предприятиях химического профиля. В диссертации на основе исследований современного состояния окружающей среды в зоне влияния объектов Сосногорского ГПЗ и системного анализа причин и частот возникновения аварий на химических предприятиях по производству технического углерода изложены научно-обоснованные технические разработки, имеющие существенное значение для принятия управленческих решений по снижению экологического риска типовых аварий и ликвидации их последствий, что имеет большой экономический и социальный эффект.
Цель работы - разработка на основе системного анализа методов оценки экологического риска функционирования перерабатывающих предприятий химического профиля и основных направлений повышения экологической безопасности при эксплуатации и реконструкции объектов Сосногорского ГПЗ.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:
исследование современного состояния и прогноз изменений окружающей среды в зоне влияния объектов Сосногорского ГПЗ;
системный анализ основных факторов, определяющих характер и интенсивность эмиссий Сосногорского ГПЗ в окружающую среду;
системный анализ причин и частот возникновения аварий на химических предприятиях по производству технического углерода;
разработка экспертной модели возникновения и развития типовых аварий на уровне технологического объекта, основанной на статистическом анализе аварий и отказов при эксплуатации Сосногорского ГПЗ;
разработка экспертных моделей принятия управленческих решений по снижению риска типовых аварий на уровне технологического объекта производства технического углерода и ликвидации ее последствий;
разработка актуальных и значимых направлений экологической деятельности в процессе реконструкции и эксплуатации модернизированного Сосногорского завода.
В диссертации получены следующие новые научные результаты:
определены основные системные факторы, определяющие характер и интенсивность эмиссий Сосногорского ГПЗ в окружающую среду;
установлено, что существующая технологическая схема получения технического углерода является главным фактором значительных эмиссий в окружающую среду при низком показателе (25%) использования сырья;
проведен экспертио-статистический анализ аварийных ситуаций на предприятиях химического профиля получения полупродуктов;
обоснована обобщенная модель оценки экологического риска эксплуатации промышленных объектов химического профиля, основанная на сценарном подходе развития аварий, описываемых системой дифференциальных уравнений для вероятностей состояний;
предложены экспертные модели принятия оперативных и организационных решений по снижению риска типовых аварий на уровне технологического объекта получения технического углерода и ликвидации ее последствий.
Практическая значимость:
получены оценки современного состояния и прогноз развития экологической ситуации окружающей природной среды в районе действия Сосногорского ГПЗ;
разработаны для лиц, принимающих решения, интерфейсы информационной системы экологической безопасности в форме графов для подготовки управляющих воздействий по снижению экологического риска;
разработаны основные направления экологической деятельности в процессе реконструкции и эксплуатации модернизированного завода;
разработана структурная схема, определены задачи и информационные потоки системы производственного экологического мониторинга Сосногорского ГПЗ.
Объектом исследования является предприятие химического профиля по производству технического углерода Сосногорского ГПЗ в качестве источников эмиссий в окружающую природную среду.
Предметом исследования является состояние окружающей природной среды и применение системного анализа для выявления основных составляющих экологического риска предприятий химического профиля.
Публикации.
Основное содержание диссертации отражено в 26 научных работах, в их числе: 2 статьи в изданиях по перечню ВАК, 3 статьи в других изданиях, 12 материалов научно-технических конференций, 9 депонированных отчетов о НИР.
Апробация работы.
Основные положения и результаты работы были доложены на:
Научно-техническом Совете инженерно-технического центра экологической безопасности газовой промышленности ИТЦ "Оргэкогаз": «Опыт разработки, внедрение и эксплуатация системы производственной экологической безопасности объектов газовой промышленности» (Москва, декабрь 2000);
Научно-техническом семинаре НПФ «ДИЭМ»: «Методы и критерии оценки экологического риска в проекте производственного экологического мониторинга» (Москва, сентябрь 2005);
И-ом Северном социально-экологическом Конгрессе (г.Сыктывкар, 2006 г.);
Секции Автоматизации и секции Охраны окружающей среды в ОАО «Газпром» (Москва, 2002-2008);
семинарах по экологическому мониторингу НПО ДИЭМ (Москва, 1997-2008) и МГГУ (Москва, 2000-2008);
Научно-технического совета ОАО «Газпром» (Москва, 1998-2008);
Научно-технического совета Управления по транспорту газа и газового конденсата ОАО «Газпром» (Москва, 1998-2007);
Научно-технического совета Главгосэкспертизы России (Москва, 2002 - 2008);
II Международной научно-практической конференции «Проблемы геологии, полезных ископаемых и рационального природопользования» (Новочеркасск, 2003);
Международном симпозиуме "Методы и средства мониторинга состояния окружающей среды МСОС-95". (СтПетербург, 25-28 апреля 1995);
Конференции «Охрана окружающей среды при освоении углеводородных ресурсов» (Научно-техническое общество нефтяников и газовиков им. акад. И.М. Губкина, 30.09 - 05.10 2003, г. Сочи).
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 134 страницах машинописного текста. Состоит из введения, 3 глав, заключения и библиографического списка на 132 наименования. Таблиц 35, рисунков 17.
