An toàn quy trình hóa học

Hóa học quy trình học theo "công việc thực hiện" chứ không phải "tên thiết bị"

Trong Khu công nghiệp hóa dầu Ulsan có hàng chục nhà máy, nhưng những công việc diễn ra bên trong là sự kết hợp của một số ít động tác cơ bản. Mỗi động tác cơ bản này được gọi là đơn vị thao tác (Unit Operation).

Khi hiểu rõ đơn vị thao tác, ngay cả khi lần đầu đến nhà máy, bạn cũng có thể nhận ra "đây là nơi thêm nhiệt, đây là nơi trộn, đây là nơi tách". Ngược lại, nếu không hiểu, ngay cả việc mở một van cũng không thể dự đoán được điều gì sẽ xảy ra.

> Trong các báo cáo điều tra tai nạn hóa học, câu "không hiểu được ý nghĩa của thao tác đó" thường xuyên xuất hiện. Đơn vị thao tác là điểm xuất phát của giáo dục an toàn, chứ không phải là môn lý thuyết.

Sáu thao tác cơ bản gặp trong thực tế – 5 đơn vị thao tác + 1 đơn vị quy trình (phản ứng)

Các thao tác trông đơn giản như lọc hoặc trộn cũng tiềm ẩn nguy hiểm. Lọc có thể gây tăng áp do tắc nghẽn, trộn có thể gây phát nhiệt mạnh nếu thay đổi thứ tự thêm nguyên liệu.

Phản ứng – thao tác nguy hiểm nhất

Bể phản ứng là "thiết bị tạo ra năng lượng một cách có chủ đích". Nếu làm mát không đủ một chút trong phản ứng tỏa nhiệt, nhiệt độ sẽ tăng lên, và khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng sẽ nhanh hơn, dẫn đến tỏa nhiệt nhiều hơn. Tình trạng này không dừng lại được gọi là phản ứng bùng phát (Runaway).

Điểm then chốt là sự bất đối xứng này.

• Tỏa nhiệt tăng theo cấp số nhân theo nhiệt độ
• Làm mát chỉ tăng theo tỉ lệ tuyến tính theo chênh lệch nhiệt độ

Vì vậy, một khi tình trạng bị đảo ngược, con người sẽ không còn nhiều thời gian để xử lý.

[Ví dụ] Bể phản ứng liên tục – thời điểm mất khả năng làm mát

  Lượng tỏa nhiệt tối đa của phản ứng Qr = 120 kW
  Nhiệt độ của dung dịch phản ứng = 65 độ
  Nhiệt độ nước làm mát vào = 25 độ → chênh lệch nhiệt độ = 40 độ
  Hệ số hiệu suất làm mát UA = 3.75 kW/độ (giá trị thiết kế)

  Khả năng làm mát Qc = UA x chênh lệch nhiệt độ = 3.75 x 40 = 150 kW
  Tỷ lệ dự phòng = (150 - 120) / 120 = 25% → hoạt động bình thường

[Nếu nhiệt độ nước làm mát vào mùa hè tăng lên 35 độ]

  Chênh lệch nhiệt độ = 65 - 35 = 30 độ
  Qc = 3.75 x 30 = 112.5 kW
  Qc (112.5) < Qr (120) → nhiệt lượng tích tụ 7.5 kJ mỗi giây
  → nhiệt độ tăng → tốc độ phản ứng tăng → tỏa nhiệt tăng → phản ứng bùng phát bắt đầu

Khả năng dự phòng làm mát thay đổi lớn theo mùa. Nhiệt độ nước ra của tháp làm mát phụ thuộc vào nhiệt độ ẩm không khí ngoài trời, vì vậy vào mùa hè, nhiệt độ có thể đạt gần hoặc vượt quá tiêu chuẩn thiết kế (thông thường trong nước là 32~33 độ). Bạn hãy so sánh kỹ nhiệt độ nước làm mát thiết kế của thiết bị mình và nhiệt độ nước cao nhất thực tế vào mùa hè trước đây.

Chưng cất, hấp thụ – "tách" sẽ phát thải nếu điều kiện bị phá vỡ

Tháp chưng cất phía dưới nóng, phía trên lạnh. Nếu làm mát dừng lại, hơi nước sẽ không ngưng tụ được, gây tăng áp và phát thải qua van an toàn. Ngược lại, nếu đưa hơi nước quá mức, tháp sẽ đầy chất lỏng và tràn ra ngoài.

Tháp hấp thụ (bộ lọc khí) nguy hiểm hơn một cách âm thầm. Nếu pH hoặc nồng độ dung dịch hấp thụ giảm, thiết bị vẫn hoạt động bình thường nhưng khí thải sẽ trở nên độc hại. Không được chủ quan vì thiết bị hoạt động bình thường, bạn cần quản lý chu kỳ bổ sung và thay thế dung dịch hấp thụ.

Trao đổi nhiệt, vận chuyển – nơi xảy ra tai nạn thường xuyên nhất

• Thiết bị trao đổi nhiệt: Nếu có lỗ trên ống, chất lỏng áp suất cao sẽ di chuyển sang phía áp suất thấp. Nếu có mùi chất hữu cơ hoặc pH thay đổi đột ngột trong hệ thống nước làm mát, đó là tín hiệu rò rỉ.
• Bơm: Vận hành deadhead (khóa van xả và chạy bơm) trong vài phút sẽ làm tăng nhiệt độ vỏ bơm đến mức nguy hiểm. Tiếng ồn do hiện tượng bong bóng (cavitation) (tiếng đá lăn) cũng là tín hiệu dừng lại.
• Bồn chứa: Nguyên nhân chính là quá tải và tĩnh điện. Khi chuyển chất lỏng dễ cháy, kết nối dây tiếp đất là bắt buộc, không phải là lựa chọn.

Đọc quy trình của mình qua sơ đồ

Tài liệu đầu tiên mà nhân viên mới cần học trong nhà máy hóa chất là P&ID (sơ đồ hệ thống công nghệ). Sơ đồ này thể hiện rõ đường ống dẫn đến đâu, các van, thiết bị đo lường, thiết bị an toàn gắn ở đâu.

• Có thể xác định được thiết bị mình phụ trách nằm ở đâu trên P&ID
• Biết tên chất liệu đi vào và đi ra khỏi thiết bị của mình
• Đã mở trực tiếp MSDS (thông tin an toàn hóa chất) của chất đó (điểm bắt lửa, phạm vi nổ, tiêu chuẩn tiếp xúc)
• Biết vị trí nút dừng khẩn cấp và van chặn khẩn cấp
• Biết nơi phát thải khi van an toàn bị vỡ (phễu thải hay không khí)

Những sai lầm mà nhân viên mới thường mắc trong tháng đầu tiên

> Trong quy trình hóa học, việc "thử làm trước, nếu không được thì quay lại" là không thể chấp nhận được. Hầu hết các phản ứng đều không thể đảo ngược. Nếu không chắc chắn, hãy hỏi kỹ trước khi thực hiện bất kỳ hành động nào.