Скрининг реактивной химической опасности
Используйте эти инструменты для выявления потенциально опасных химических реактивных и избежать за счет проведения многочисленных подробных оценок риска.
Химической реактивности может рассматриваться как обоюдоострый меч, ЛОР химической промышленности. С одной стороны, она позволяет пройти материалов желаемой реакции на вид продукции при умеренных температурах и давлениях. С другой стороны, существует опасность реактивной, когда изменения в химической структуре есть потенциал для производства тепла, энергии и газообразных побочных продуктов, которые не могут быть безопасно поглощается непосредственной близости (1). Если скорость выделения энергии достаточно быстрым и не контролируется должным образом, оно может также привести к неконтролируемому катастрофических инцидентов, вызванных, полимеризации, разложения, окислительно-восстановительный (редокс), кислотно-щелочной реакции или реакции с водой.
США химической безопасности и опасности следственного комитета (ЦСБ) рассмотрел 167 серьезных инцидентах с химическими веществами в США с января 1980 по июнь 2001 года, что участие неконтролируемых химических реакций. В результате этих инцидентов 108 смертей и сотни миллионов долларов в качестве материального ущерба. Кроме того, 24% случаев были вызваны недостаточной идентификации опасностей, хотя информации об опасности более 90% случаев была доступна в общедоступной литературе (2).
Большинство средних и крупных компаний реактивной опасности программы управления для оценки потенциальных опасностей реактивной во время хранения, транспортировки и обработки реагентов, интермедиатов и продуктов. Рекомендуемая процедура для оценки и количественного реактивный опасности, как показано на рис 1 (3), медленно и ресурсов, и внутренние испытания являются дорогостоящими и не практично. Использования соответствующих инструментов отбора, однако, могу заверить более высокий уровень безопасности технологического процесса и сократить высокие расходы на детальную оценку риска.
Эффективные методы скрининга может быть использована для получения необходимых данных в короткие сроки с минимальными затратами. Знание химии могут применяться продлить данных для систем, для которых данные отсутствуют. Важно, что эта информация будет доступна на стадии проектирования с целью разработки безопасного процесса.
В данной статье представлен ряд практических и эффективных инструментов отбора, а также примеры, которые демонстрируют эффективность использования инструментов по отдельности и вместе. Следующие методы отбора рассматриваются:
* Нью-Джерси токсичных Закон о предотвращении катастрофы (TCPA), государственное регулирование, которое фокусируется на функциональных групп веществ с целью выявления опасностей реактивной (4)
* Национальное управление океанических и атмосферных исследований администрации (NOAA) химической реактивности листа, который имеет большую базу данных о несовместимых материалов (5)
* "Bretherick Справочнике реактивного опасности", который содержит подробную информацию о реактивных химических веществ, в том числе инцидент записи (6)
* Данными по безопасности материалов (MSDSS), которые могут указать на такие потенциальные опасности, как горючие жидкости, взрывчатые, легковоспламеняющиеся, органические перекиси, окислитель пирофорные неустойчивым (реактивная) или реагирующие с водой.
Токсичные предупреждению катастроф закона
Нью-Джерси токсичных Закон о предотвращении катастрофы (TCPA) вступили в силу в январе 1986 года с целью защиты населения от катастрофических выбросов чрезвычайно опасных веществ (EHS). TCPA требует от владельцев или операторов объектов, имеющих ГЭП выше определенного порога количества предвидеть обстоятельства, которые могут привести к случайной ГЭП релиз и принять меры предосторожности для предотвращения подобных релизов. Поправками TCPA включает в себя две дополнительные категории реактивных химических веществ: Реактивная опасных веществ (ОРЗ), список химических веществ, в таблице 1, а также реактивной опасных веществ смесей (RHSM), как это определено функциональных групп в таблице 2. RHSMs включать реагента, продукта или побочный продукт, это химическое вещество, перечисленных в таблице 1 или смесь веществ, имеющих один или более функциональных групп, указанных в таблице 2.
Пороги на основе количества RHS, необходимых для воздействия населения за пределами предположить собственности границы 328 футов (100 м) с помощью избыточного давления значение 2,3 бар. Расстоянии 328 м представляет собой среднее расстояние от покрыты процесс границы участка объекта. Избыточное давление 2,3 фунтов на квадратный дюйм был выбран, потому что повреждение близлежащих зданий и других сооружений, который был достаточно серьезным, чтобы привести к возникновению серьезных травм были задокументированы в том, что избыточное давление. Так как энергия взрыва не являются легкодоступными, E принимается за 100% и 28% тепла реакции RHS предназначенных для реакций и нежелательных реакций, соответственно. Если какой-либо преднамеренной смеси продуктов, побочных продуктов или реагентов, содержащий функциональные группы в таблице 2, объекты собственники или операторы, необходимые для получения теплоты реакции (H). Таблица 3, с TCPA представлены данные о предельных количеств диапазонов h, основанная на методе эквивалентных TNT.
Пример 1: Массовая резервуар для гидроперекиси кумола. Кумол гидропероксид, инициатора полимеризации и каталитического расщепления в производстве фенола и ацетона, является хорошо известным токсичных химических веществ, приведенных США кафедра транспорта (DOT), Нью-Джерси кафедра охраны окружающей среды (DEP), окружающей среды США Protection Agency (EPA) и Национальной Ассоциации по защите прав Firc (NFPA). Кроме того, он вызвал много промышленных тепловых инцидентов взлетно-посадочной полосы из-за своей сути, очень неустойчивые перекисные группы функции (-OO-) (2, 6).
Чтобы избежать непредвиденных реакций, количество кумола hyclroperoxide в резервуаре должна поддерживаться ниже его порога количестве 2500 Ib (табл. 1). Пороговое количество определяется как сумма, в процессе в любое время и в сумме, полученной в рамках процесса 1 ч.
Пример 2: Расстояние до конечной точки для давления стирола и акрилонитрила (SAN) сополимеры. RHSM и ее пороговое количество, может быть решен на основании его теплота сгорания или разложения. Styreneacrylonitrile (SAN) производится сополимеризации стирола (H ^ подпункта 2 ^ C = CH-фенил) и акрилонитрила (CH ^ подпункта 2 = CHC = N), реакция, которая соответствует таблице критерия 2 в 40, мономеры полимеризация алкенов. Тепловой эффект реакции для этого предназначенных сополимеризации является -261 ккал / моль с 70:30 соотношение feedweight стирола и акрилонитрила. Для реактора заполнен 8500 фунтов SAN, расстояние до 2,3-пси давления конечной точки, по оценкам формуле перестановки. 1:
D = 24 [8500 (261 / 1024)] ^ SUP 1 / 3 ^ = 310,5 кв.м
Уравнение 1 может быть использован для определения порогового количества SAN:
TQ = (328/24) ^ SUP 3 ^ (1.024 / 261) = 10.015 фунтов
Пороговое количество можно оценить также быстро в таблице 3. , Приведенных в таблице 3 вычисляются по формуле. 1 с крупнейшей тепловой эффект реакции, чтобы включить худшем случае анализа. Например, если тепловой эффект реакции -261 ккал / моль, найдите соответствующую строку, 200 1 с H = -300 ккал / моль.
NOAA химической реактивности листа
Около 36% сообщений об инцидентах, CSB были обусловлены химической несовместимости в емкости для хранения, обработки и использования химических веществ. Химической реактивности лист предоставляемых NOAA является ценным инструментом скрининга для выявления потенциальных несоответствий химических помощью бинарных интерактивности матрицы. Бесплатный NOAA химической реактивности лист программного обеспечения для Windows и Macintosh можно загрузить с сайта NOAA (5).
Лист содержит базу данных о более чем 6000 общей опасных химических веществ. Потенциальные опасности могут быть определены, если они, реагирующие с водой, воздушно-реактивные и несовместимых химических смесей. Полимеризации, окисления и разложения также считаются химических реактивных опасности.
Пример 3: Химическая совместимость гидроксиламина с переходными металлами. Гидроксиламинами связанных продукция широко используется в промышленности, с годовой мощностью производства около 800000 тонн по всему миру. Начиная с 1999 года, гидроксиламин был вовлечен в два взрывных роковой аварии в США и Японии, и привлекла большое внимание в области технологического оборудования безопасности. Благодаря своей химической структуре, H ^ 2 югу ^ N-OH, как атомов азота и кислорода, как правило, пожертвовать длинными пары переходных металлов. Как показано в таблице 4, в присутствии переходных металлов, гидроксиламин может воспламениться и сильный взрыв может произойти из-за увеличения давления.
Пользователи должны знать об ограничениях NOAA Реакционная листа. Лист был первоначально разработан с "Метод определения опасных отходов совместимости," Учебное пособие подготовлено по опасным материалам управления разделе Калифорнии кафедра медицинского обслуживания по охране окружающей среды в 1980 году. Приблизительно 1650 химических веществ, отнесенных к различным реактивных групп. Обратите внимание, что вещество может принадлежать более чем одна реактивная группа, например, металлических перекиси могут принадлежать как к группе металлов и перекиси группу. NOAA расширили активных групп и добавил много новых веществ, а также истории болезни и реактивности информации. Однако из-за группы мудрых классификация реактивных химических веществ, определяющих реакционной между гидроксиламин и различных переходных металлов не являются окончательными.
Обратите внимание, что поиск химических по своему химическому Аннотация Service Registry номер (CAS номер) является более эффективным, чем поиск по названию. Например, при поиске просто для "железа" производства 41 результатов, в то время как поиск с использованием CAS утюга Количество ", 1439-89-6", производится только один результат.
"Руководство Bretherick о реактивной химической опасности"
Справочник Bretherick в (6) имеет, на протяжении десятилетий, рассматривается как основная работа ссылка на реактивной химической опасности. Пятое издание предисловии Тревор А. Kletz отмечает: "Те из нас, кто работает в области безопасности на протяжении многих лет видели же аварий повторить себя тревогу регулярностью. Поэтому мы приветствуем все попытки собрать воедино разрозненной информации о какой-либо аспект безопасности и сделать ее доступной ".
Это двухтомное руководство, теперь в своем шестом издание, содержит информацию об опасных более 5000 элементов, соединений и смесей. Химические вещества могут быть идентифицированы по Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) названия, CAS регистрационные номера, эмпирическая формула, или формула структуры. Том 1 содержит конкретных химических веществ (например, бензол азид), в то время как Том 2 содержит общие категории, химические (например, азидов). CD-ROM версия также доступна, что позволяет пользователям изменять результаты, настроить базу данных наборов и закладок.
Пример 4: Как предотвратить возможную опасность, циркония металлической пыли. Цирконий пыль сильно горючие - он воспламеняется при комнатной температуре и имеет большое сродство к кислороду при высоких температурах. По данным справочника Bretherick, 43 пожара и взрыва циркония об инцидентах не поступало, большинство произошло в условиях пирофорных мелкодисперсных металлов, влаги и трения, иногда сопровождается статической искры из полиэтиленовых мешков. В сборнике пять предложений, касающихся безопасной обработки циркония:
1. Исключить воздуха или кислорода с помощью подушки инертных газов.
2. Исключить воды, пара других загрязняющих веществ или окислителей.
3. Контроль размера частиц.
4. Ограничить количество порошка обработаны.
5. Ограничьте персонала.
Безопасного использования, транспортировки и хранения информации также предоставляется для различных типов порошков циркония смеси, чтобы избежать возгорания в воздухе. Том 2 руководство представляет собой обзор случаев взрыва пыли с более чем 30 ссылок.
Листы данных безопасности материалов
США о безопасности и гигиене администрации (OSHA) опасности Communication Standard требует от компаний, которые производят или распространение опасных химических веществ обеспечивают MSDSS для своих клиентов. MSDS является важным инструментом для определения реактивной химической опасности. Если MSDS не доступен, он может быть получен с различных сайтов MSDS. таких, как Корнелл (<a target="_blank" href="http://msds.ehs.cornell.edu/msdssrch.asp" rel="nofollow"> http://msds.ehs.cornell.edu/msdssrch . жерех </ A>) или Sigma-Aldrich (<a target="_blank" href="http://www.sigmaaldrich.com" rel="nofollow"> www.sigmaaldrich.com </ A>) веб-сайтов.
Необходимая информация MSDS можно в любом формате. Располагая приблизительно 650000 опасных химических продуктов в США, точности и полноты MSDSS нуждаются в улучшении. Изучение 150 MSDSS показало, что только 11% были правильными во всех начисленных районах, а также 51% из них отсутствует или неправильной информации (7). Таким образом, паспорт безопасности не должны использоваться в качестве основного источника для определения реактивной химической опасности.
Дополнительные ресурсы скрининга
Следующие инструменты и ресурсы, также являются полезными для определения реактивной химической опасности:
* "Основные методы управления химической реактивности опасности" (8) - это бесплатный центр химической безопасности технологических процессов (CCPS) Понятие электронной книги можно бесплатно онлайн через сотрудничество CCPS, OSHA, EPA, Американский совет химической промышленности (АКК) синтетические органические ассоциация производителей химической продукции (SOCMA), а также Knovel корпорации
* "Процесс безопасности Маяк" - опубликовано CCPS, это бесплатный ежемесячный электронный бюллетень перепечатаны в КЭП каждый месяц, а также доступна в более чем десяти Языки (<A HREF = "http://www.aiche.org/ccps/ Публикации / маяк / index.aspx "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.aiche.org / CCPS / Публикации / маяк / index.aspx </>)
* Служба береговой охраны США в (USCG) химической опасности Ответ информационной системы (КРИС) базы данных (<a target="_blank" href="http://www.chrismanual.com" rel="nofollow"> www.chrismanual.com < />)
* NFPA "Огонь Руководство по защите опасных материалов" (<a target="_blank" href="http://www.nfpa.org" rel="nofollow"> www.nfpa.org </>)
Опасные свойства * "Sax в промышленных материалов", 11 под ред. Льюис, RJ, Wiley Interscience (2004).
Руководство * "Уили в химической несовместимости", второе издание, по Pohanish, Р. и С. Грин, М. Interscience (2003)
* "DS51E ASTM Компьютерная программа для термодинамических и энергетики выпуска оценки Version 8.0 (CHETAH)" (<a target="_blank" href="http://www.astm.org" rel="nofollow"> www.astm. Org </ A>).
Изучение 167 CSB инцидентов
Частичная информация о 167 инцидентах с химическими веществами реактивной рассмотрены CSB доступны в таблицу на веб-сайте Комиссии (<a target="_blank" href="http://www.csb.gov" rel="nofollow"> Http: / / www.csb.gov </ A>). Такая информация, как компании, местонахождение, химикаты и оборудование не используется. Трудно проверить, все ли случаи будут подпадать под TCPA из-за отсутствия достаточной информации.
Для изучения эффективности списки TCPA в качестве руководства для определения опасности, химических веществ и функциональных групп в таблицах 1 и 2 были использованы в качестве показателей опасности как для отдельных соединений и смесей, участвующих в 167 случаях CSB. Следует отметить, что мы не утверждаем, что такое положение могло бы предотвратить инциденты. Кроме того, в список RHSM относится к преднамеренной химии, а также будут подпадать под TCPA объект должен превышать предельно допустимые количества в таблице 3. Тем не менее, такой подход является оправданным, поскольку наличие функциональных групп, вероятно, является разумным индикатором опасности, независимо от характера этого процесса.
Из 167 случаев, в 15 случаях либо химических веществ были неизвестны или не могут быть определены, так что 152 случаев может быть оценена. Из них TCPA списки химических веществ, ОРЗ и RHSM функциональных групп правильно определил опасности в 86 случаях. В 66 случаях реактивный потенциальной опасности был непризнанным на основании этих таблиц.
Когда NOAA Реакционная листа была применена к 167 CSB инцидентов, 105 случаев были определены как опасные, 10, как неопасных, а 52, как неизвестные или непризнанным, в соответствии со следующими определениями:
* Опасных: потенциал реактивной химической опасности
* Неопасных: нет потенциальных реактивной химической опасности
* Неизвестно: недостаточно информации
* Непризнанных: химические вещества, нет в базе данных
Таблицу, содержащую подробную анализов можно получить у авторов по запросу.
Сочетание методов скрининга
Таблица 5 и на рисунке 2 представлены результаты применения методов проверки 4 последовательно для 152 инцидентов, информация о которых была доступна.
TCPA и NOAA листы были использованы первых, потому что они доступны бесплатно и легко исследований. Как уже отмечалось, TCPA списки правильно определить потенциальную опасность реактивности у 86 из этих инцидентов. NOAA листов определил опасности для 37 из оставшихся 66 инцидентов.
Далее, Справочник Bretherick был использован для исследования реакционной проблемы остальных 29 случаев, из которых он успешно экранированный 17.
В остальных 12 случаях, реакционная поведение было определено шесть из информации, MSDS.
6 случаев, по которым не реактивности проблемы были обозначены участие следующие химические вещества (число в скобках соответствует номеру в отчете ЦСБ):
* Светлых нефтепродуктов, водорода и катализаторов (49)
* Chloralkyl фосфата (90)
* Бисульфит натрия и кислот (115)
* Methylacrylic кислоты (TMMA) (126)
* Анилина (141)
* Супер кислоты фосфата (154).
Заключительные мысли
Уроки, извлеченные из прошлых инцидентов могут быть использованы для предотвращения подобных событий не происходило в будущем. Тем не менее, одним из ключевых вопросов в управлении опасных химических веществ, является использование более-всеобъемлющей методологии отбора для сложных реакций и процессов.
TCPA и NOAA информация может обеспечить быстрый и надежный скрининг потенциально га / ardous химических веществ, но эти базы данных содержат только широко используемых химических веществ. Справочник Bretherick имеет подробную информацию по реактивной га / .ards и записи прошлых инцидентов, связанных с химическими веществами, в то время MSDSS содержит важные, но не уточнял, информация.
Сочетание этих методов скрининга можно улучшить надежность процесса, избегая при этом за счет детальной оценке опасности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Bretherick, Л. и П. Г. Урбен. "Руководство Bretherick о реактивной химической опасности". Шестое издание, Butterworth-Heinemann, Джордан Хилл, Оксфорд (1999).
2. США химической безопасности и опасности следственного комитета (ЦСБ), "Совершенствование Реактивная опасности", CSB, Вашингтон, DC, доступный по адресу <A HREF = "http://www.csb.gov/reports" целевых = "_blank" относительной = " NOFOLLOW "> www.csb.gov / отчеты </ A> (2002).
3. Сараф, SR, "Молекулярная характеристика энергетических материалов". Кандидат dissertaton, штат Техас
4. Нью-Джерси кафедра охраны окружающей среды, "Токсичные Закон о предотвращении катастрофы (TCPA), NJAC 7:31: Консолидированная Правило Документ", доступные на странице <A HREF = "http://www.nj.gov/dep/rpp/download/ conrulerev5a.pdf "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.nj.gov/dep/rpp/download/conrulerev5a.pdf </ A> (пересмотренной 26 апреля 2004).
5. Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA), "Химическая Реактивная листа", NOAA, Вашингтон, DC, доступный по адресу <A HREF = "http://response.restoration.noaa.gov/chemaids/react.html" целевых = "_blank "относительной =" NOFOLLOW "> http://response.restoration.noaa.gov/chemaids/react.html </ A>.
6. Урбен, ГУ ", Bretherick в реактивной Cehmical опасности баз данных", версия 3.0 CD-ROM издания ". Butterworth-Heinemann, Джордан Хилл, Оксфорд (1999).
7. Колп, П. и др.. "Оценка точности данными по безопасности материалов," Американский журнал промышленной ассоциации гигиены, 56 (2), с. 178-183 (1995).
8. Джонсон, RW, и др.. "Основные методы управления химической опасности реакционной". Wiley-Interscience. Электронная копия доступна бесплатно по адресу <a target="_blank" href="http://info.knovel.com/ceps/" rel="nofollow"> http://info.knovel.com/ceps/ </ > (2003).
СЗМ-ШАНЯ ЛЮ
Уильям Дж. Роджерс
М. SAM Маннан
MARY KAY О'коннор ПРОЦЕСС Центр безопасности TEXAS
СЗМ-ШАНЯ ЛИУ домогается ее кандидат в Mary Kay О'Коннор процесса Центр безопасности на факультете химической инженерии Техасского
Уильям Дж. Роджерс лаборатории директор Mary Kay О'Коннор процесса Центр безопасности и ученым-исследователем в Техасе
М. SAM Маннан профессор химической технологии и директор Mary Kay О'Коннор процесса Центр безопасности в Техасе
