С незапамятных времен человек стал осознавать, что всегда есть риск подвергнуться смертельной опасности или тяжелым увечьям. Случайные и внезапные катастрофы (землетрясения, снежные обвалы, войны, эпидемии, наводнения, цунами и т.д.) угрожали его существованию. По мере ускорения индустриализации во всем мире увеличивается вероятность того, что человек в результате своей деятельности может нанести вред как себе, так и окружающей среде. Люди гибнут в автомобильных катастрофах, тонут, погибают в результате несчастных случаев как в быту, так и на производстве. Одной из причин смерти может быть и следствие неправильного обращения со сжиженным газом. Нельзя отрицать, что, подобно другим веществам ( взрывоопасные и токсичные газы, нестабильные и высокоактивные вещества, химические газы), сжиженный газ пропан-бутан опасен по своей сущности, а поэтому требуют соблюдения мер предосторожности при обращении с ними во время хранения, транспортировки и использования. Однако необходимо подчеркнуть, что достигнутый в мире уровень годового потребления сжиженного газа - около 500 млн. тонн - является, несмотря на несколько серьезных аварий, блестящим подтверждением того, что он вполне пригоден для безопасного применения в промышленности и в быту. Тем не менее статистику аварий, связанных со сжиженным газом, целесообразно проанализировать по двум причинам: во-первых, чтобы изучить обстоятельства, при которых возможны или происходят несчастные случаи при обращении со сжиженным газом, во вторых, чтобы иметь возможность обсудить мероприятия, позволяющие обеспечить повышение уровня безопасности.

При работе со сжиженным газом возможны различные аварийные ситуации:

• без утечки газа и, следовательно, без возникновения огня;
• с утечкой газа, но без воспламенения;
• с воспламенением от внешнего источника огня, но без утечки газа;
• с утечкой и воспламенением газа, но без разрушения емкости;
• с разрушением емкости, выбросом и взрывом газа.

Большая часть зарегистрированных аварий при работе со сжиженным газом относится к двум последним категориям, которые наиболее драматичны как по результатам произведенных разрушений, так и в отношении смертельного исхода. Рассмотрим обстоятельства и последствия нескольких наиболее значительных аварий связанных со сжиженным газом, описанных К. Гюгеном.

Стационарные хранилища.

Классический пример "взрыва расширяющихся паров кипящей жидкости" - авария в г. Фейзине (Франция), которая произошла 04 января 1966 г. Жидкий пропан стал вытекать из трубы диаметром 50 мм сфероидальной емкости вместимостью 750 тонн. Два крана, установленных на трубопроводе, по ряду причин не были перекрыты. Спустя 30 минут облако паров воспламенилось от проезжающего мимо автомобиля. Орошение поверхности емкости водой из установленных брызгал, центрального водопровода и соседнего канала оказались недостаточным для того, чтобы предотвратить срабатывания клапанов безопасности на продувку, что привело к расширению пожара. Вскоре емкость взорвалась, три конструкции массой по 100 тонн каждая были отброшены на расстояние от 160 до 380 метров. Затем взорвались одна пропановая и три бутановых емкости. Погибло 18 человек, 105 человек получили ранения. Общий убыток составил $ 6,6 млн.

Перевозка в железнодорожных цистернах.

22 февраля 1978 года в 22 часа 25 минут на станции Ваверли (шт. Теннесси, США) с рельс сошли 22 железнодорожных цистерны (из 92). В двух из них находился пропан. Однако повреждений цистерн и утечки сжиженного газа на этой стадии обнаружено не было. 24 февраля в 14 часов 53 минуты одна из цистерн разрушилась, вытекший газ воспламенился и взорвался. В результате аврии 16 человек погибли, 43 были ранены. Убыток оценивался в $ 1,8 млн.

Примечательной особенностью аварии является то, что емкость разрушилась не в момент механического удара, а через 40 часов, в течении которых возникшие напряжения усиливались и, наконец, достигли критической величины.

Исследования, проведенные Национальным управлением техники безопасности на транспорте США, показали, что основная причина аварии - механическое повреждение емкости со сжиженным газом в результате ее разрушения от перегрева колеса из высокоуглеродистой сталь.

Разгрузка железнодорожной цистерны.

5 июля 1973 года железнодорожная цистерна с пропаном, не оборудованная ни отсечным клапаном безопасности, ни ручными задвижками, т.е. не соответствовавшая установленным стандартам, дала утечку паров при перекачке пропана в хранилище. Пары воспламенились, рукава разрушились, через 19 минут после этого цистерна взорвалась. Образовавшийся огненный шар диаметром 50 - 70 метров превратился в грибовидное облако диаметром около 300 метров и высотой в несколько сотен метров. Половина взорвавшейся цистерны была отброшена вдоль железнодорожного полотна на 400 метров.

В этом случае не удалось использовать систему водяного орошения, так как цистерна взорвалась раньше, чем пожарникам удалось взять воду из водопровода, находившегося в 400 метрах от места аварии. Погибло 13 человек, а 95 человек (большинство из них были сторонними наблюдателями, находившимися на расстоянии 300 метров от места аварии) получили ранения.

Разгрузка автомобильной цистерны.

Автомобильный бутановоз начал движение до отсоединения перекачивающих рукавов. Последние разорвались, а вылившийся бутан воспламенился. Из-за больших потерь на трение клапан безопасности по предельному расходу не сработал, а ручные задвижки на автоцистерне и погрузочном коллекторе были открыты. В результате аварии разрушились две находившиеся рядом емкости с пропаном (каждая вместимостью до 10 тонн), а цистерна с бутаном вместимостью 30 тонн взорвалась, выбросив содержимое на высоту 400 метров.

Перевозка цистерн со сжиженным газом по автомобильным дорогам.

В апреле 1975 года тракторный поезд перевозил две цистерны в г. Биг Велс (шт. Техас, США). В одной из них содержалось 16,5 куб.м. пропана, в другой - столько же бутана. Шедший впереди автомобиль внезапно пересек поезду путь. В результате смещения центра тяжести трейлер и цистерна разъединились. Трейлер выкатился на левую сторону дороги, ударился о железобетонную стенку, разбился и опрокинулся на шоссе, а цистерны взорвались. В результате аварии 17 человек погибло, а 34 человека были ранены. Страховая компания объявила о том, что к выплате было предъявлено требований на общую сумму $ 50 млн.

Взрыв автоцистерны.

11 июля 1978 года взорвался автопоезд, перевозивший 43 куб. метра пропилена, при проезде его через дачный поселок Лос Альфакуес (Испания). Причины взрыва точно установить не удалось. Предполагается, что при перевозке происходила утечка газа из емкости, на котором отсутствовал клапан безопасности и которая, воспламенилась. Последствия этой аварии по числу жертв потрясли официальные власти и общественность - погибло более 200 человек, еще больше людей получили серьезные ранения.

Описанные аварии явились результатом халатности и нарушения правил безопасной работы, учитывающих физические свойства сжиженных газов. Рассмотрим некоторые физические свойства сжиженных газов, определяющие соответствующие правила техники безопасности.

Точка кипения сжиженных газов лежит в области отрицательных температур. Это означает, во-первых, сто при положительных температурах сжиженные газы в любой емкости создают значительное давление; во-вторых, при выбросах из сосудов сжиженные газы отбирают у окружающей среды тепло, необходимое для испарения. При попадании сжиженного газа на кожу человека возможно обморожение.

Подобно азоту и углекислому газу газовая фаза сжиженных газов является газом удушающего, а не токсичного действия, т.е. если кислород в атмосфере будет замещен сжиженным газом (до концентрации кислорода менее 19 %), то человек или животное, оказавшееся в ней постепенно задохнутся.

Наиболее опасные свойства сжиженного газа связаны с тем, что его газовая фаза в смеси с воздухом в пределах 1,8 - 10 % легко воспламеняется при повышении температуры до 500 С от теплового воздействия или источника электроэнергии. Вытекающий из емкости сжиженный газ мгновенно диффундирует и смешивается с кислородом воздуха до необходимых для воспламенения соотношений и, если находится источник воспламенения, мгновенно загорается. При определенных объемах, температуре и давлении газовая фаза сжиженного газа может сгорать со взрывом. Газовоздушная смесь может воспламенится при содержании в ней газ менее 2 %, а жидкая фаза при испарении выделяет газ в соотношении 1:250. Это создает угрозу распространения газов на больших пространствах при очень незначительных утечках жидкой фазы (12 тысяч объемов воспламеняемой смеси на 1 объем жидкости) и практически всегда приводит к взрыву расширяющейся кипящей жидкости.

Определено, что каждая тонна сжиженного газа при взрыве выделяет энергию, эквивалентную 0,3 т. тринитротротила.

Следует помнить, сжиженный газ тяжелее воздуха, т.е. что при его утечке он будет концентрироваться у фундаментов зданий, в дренажных и открытых каналах. Горючее облако паров, если оно не рассеивается ветром, также зависает на нижних горизонтах, т.е. там, где обычно имеются источники воспламенения.

Опасность взрыва емкостей со сжиженным газом под воздействием высоких температур при длительном облучении солнцем или поглощении тепла другого источника усугубляется еще тем, что их жидкая фаза имеет относительно высокий коэффициент объемного расширения (почти в 10 раз превышающий аналогичный показатель для воды). Повышение температуры жидкой фазы пропана в 2 раза приводит к увеличению объема ее на 30 %. Жидкая фаза сжиженного газа практически несжимаема: коэффициент сжимаемости ее на порядок меньше коэффициента объемного расширения.

Таким образом, во время хранения бутана в незаполненной емкости при температуре окружающей среды повышение его на один градус приводит к повышению давления лишь на 4,9 кПа. Если емкость заполнена бутаном полностью, повышение его температуры на 1 градус приводит к увеличению давления на 1,5 Мпа. Следовательно, избыток тепла приведет к быстрому расширению жидкости, а развиваемое давление превысит расчетное значение, которое обычно равно 1,8 Мпа. Для предотвращения разрушения емкости сжиженный газ никогда не заливают более чем на 83 - 85 % от геометрического объема емкости.

В заключение следует отметить, что знание и соблюдение правил и инструкций техники безопасности при использовании сжиженного газа; надежно действующее газоиспользующее оборудование и система аварийной сигнализации; хорошее знание действий в чрезвычайных обстоятельствах - все это факторы исключительной важности. Их выполнение - залог надежной и безопасной работы, хранения, транспортировки и использования сжиженного газа. 99 % аварий и несчастных случаев, связанных со сжиженным газом, являются результатом ошибок человека, за которые приходится дорого расплачиваться…