مقاله آنالیز نرم افزارهای مدل سازی پیامد ALOHA وPHAST

بخشی از مقاله

چکيده
مدل سازي بوسيله نرم افزار يک روش سريع و دقيق براي پيش بيني ميزان گسترش دامنه رهايش مواد و شبيه سازي پيامدهاي آن مي باشد. از آنجا که مدل هاي رياضي موجود براي مدل سازي پيامد شامل محاسباتي پيچيده و بسيار زمان بر هستند، بکارگيري نرم افزارهاي شبيه سازي در اين مرحله اهميت خاصي پيدا ميکند و به دليل اينکه ارزيابي پيامد خطراتي همچون رها شدن مواد شيميايي پر خطر در محيط، يکي از ضروري ترين و اصلي ترين مراحل براي افزايش سطح ايمني در واحدهاي موجود يا در حال طراحي مي - باشد اهميت استفاده از نرم افزاري با قابليت هاي بيشتر دو چندان مي شود. هدف از ارزيابي پيامد تعيين ميزان خطرات و تلفات احتمالي ناشي از حوادث آتش ، انفجار و پخش مواد سمي مي باشد. در اين مقاله ابتدا به ضرورت فرايند ارزيابي پيامد، مراحل اجراي آن و در نهايت به تحليل و بررسي و مزايا و معايب نرم افزارهاي ALOHA و PHAS خواهيم پرداخت . اين دو نرم افزار از جنبه هاي ، بانک اطلاعاتي مواد، پيش بيني غلظت در يک مکان و لحظه مشخص ، نمودارهاي تشعشع آتش و موج انفجار، سرعت باد، شرايط جغرافيايي ، زبري سطح زمين ، مسافت و مدت زمان مدلسازي و انتخاب پيامد خاص از طرف کاربر با بررسي منوها و گراف هاي حاصل از هر دو نرم افزار مقايسه شده است . در نهايت مي توان نتيجه گرفت که نرم افزار PHAST نسبت به نرم افزار ALOHA نتايج بهتري خواهد داد. مهمترين مزيت آن تعريف جريان مخلوطي از مواد است که اين ويژگي در صنايع نفت و گاز امتياز بزرگي محسوب مي شود.
واژگان کليدي : ارزيابي پيامد، ريسک ،PHAST، ALOHA
١- مقدمه
در پي پيشرفت صنايع و به خصوص صنايع نفت و گاز در جهان ، مخاطرات مربوط به آن ها نيز در حال افزايش است .حوادث صنايع نفت و گاز همواره با شروع يک واقعه آغاز مي شود، که اين وقايع مي تواند شامل ترکيدن و يا شکستن خطوط لوله ، سوراخ در مخزن و يا وقوع واکنش هاي غير قابل کنترل باشد.
وقايع علاوه بر اين که با از دست رفتن مواد از منبع ذخيره همراه است ، منجر به پخش و گسترش مواد در محيط اطراف محل حادثه مي گردند. اين مواد غالبا داراي خصوصيات مخاطره آميزي مانند سميت و يا اشتعال پذيري مي باشند که با انتشار آنها احتمال بروز حوادث ثانويه اي مانند آتش سوزي ، مسمويت و انفجار وجود دارد . لذا پيش بيني رفتار سيال بعد از رهايش و انتشار به منظور تخمين پيامدها و صدمات احتمالي امري ضروري است .
سازمان فضايي آمريکا براي اولين بار در سال ١٩٦٠ از ارزيابي ريسک استفاده کرد ؛ بعد از آن صنايع هسته اي آمريکا در سال ١٩٧٥ از آن استفاده کرد ؛ بعد از آن صنايع فرآينده انگلستان در سال ١٩٧٨ توسط سازمان ايمني بهداشت محيط زيست (HSE)از آن استفاده کردند ؛ سپس صنايع فراساحلي نروژ در سال ١٩٨٩ ازآن استفاده کردند و حمل و نقل ريلي و جاده اي و دريايي انگلستان در سال ١٩٩١ازآن استفاده کردند و هم اکنون بطور روزافزوني در حال استفاده است .
مدلسازي پيامدهاي ناشي از حوادث محتمل در يک واحد فرايندي ، از مهم ترين مراحل شناسايي خطرات مي باشد.
اين مرحله شامل مدلسازي رهايش مواد در محيط و به دنبال آن مدلسازي پيامدهاي ناشي از سميت ، اشتعال يا انفجار اين مواد مي باشد. امروزه اين مرحله به دليل پيچيدگي روابط مربوط به مدلسازي و زمانبر بودن حل آنها، توسط نرم افزارهاي کامپيوتري انجام مي گيرد. در بخش مدلسازي ، تعدادي از نرم افزارهايي که قادر به محاسبه پخش مواد هستند، ارائه شدند. تعدادي از اين نرم افزارها تنها قادر به مدلسازي پخش مواد مي باشند و ديگر پيامدها را مدلسازي نمي کنند. بديهي است نرم افزاري که قادر به مدلسازي تمامي پيامدهاي محتمل باشد در ارزيابي ريسک بسيار مفيد خواهد بود و با نگاهي به حوادث مهم روي داده در جهان و ارزيابي آنها پي به اهميت مدلسازي حوادث خواهيم برد.
٢- حوادث مهم روي داده در جهان
پتروشيمي تولوز فرانسه (٢٠٠١) : در يک واحد عظيم پتروشيمي در شهر تولوز فرانسه انفجاري رخ داد و ٢٢ نفر
کشته ، ١٥ نفر ناپديد و بيش از ٦٥٠ نفر مجروح شدند. پالايشگاه تگزاس آمريکا (٢٠٠٥) : در سومين پالايشگاه بزرگ آمريکا روي داد و ١٥ کشته و ١٧٠ زخمي داشت و انفجار و آتش سوزي آن بيش از يک ميليارد دلار خسارت برجاي گذاشت .
نشت گاز سمي ايزوسيانات متيل ، از کارخانه توليد سموم شهر بوپال هندوستان در سال ١٩٨٤ : از آن بعنوان يکي از بدترين و مصيبت بارترين فجايع صنعتي کل تاريخ بشر ياد مي شود . بين چهل تا شصت تن گاز از يک منطقه شيميايي شرکت آمريکايي به بيرون پخش شد. نشت اين گاز تا بيست و پنج مايل دورتر هم ادامه داشت و نزديک به پانصد هزار نفر از اهالي ، تحت تاثير اين گاز قرار گرفتند. در عرض يک هفته حدود هشت هزار نفر از مصدومين فاجعه ، جان خود را از دست دادند. بعد از آن و تا به امروز، حدود دوازده هزار نفر از مجروحان آن حادثه هم به جمع قربانبان پيوسته اند. در عين حال چيزي حدود يکصد و بيست هزار نفر از مردم بوپال هنوز هم تحت تاثير آن گاز از بيماري هاي مختلف رنج مي برند.
آمار ذکر شده در بالا مي تواند دليل بسيار خوبي براي لزوم رعايت اصول ايمني ،نه تنها در واحدهاي شيميايي بلکه در تمام زمينه هاي صنعتي باشد. حوادث فوق الذکر هر چند که از نظر چگونگي اتفاق و نوع ماده شيميايي با يکديگر متفاوتند، اما در چند مورد اساسي اشتراک دارند که عبارت هستند از عدم کنترل آتش ، انفجار و يا نشت مواد سمي و در نتيجه کشته و زخمي شدن افرادي در داخل و خارج از واحدهاي فرايندي ، ماندگار بودن اثرات ناشي از اين حوادث و آلودگي محيط زيست .
٣- ارزيابي پيامد
صنايع شيميايي و پتروشيمي اغلب با مواد شيميايي پر خطر و واحدهاي عملياتي تحت شرايط دما و فشار بالا نظير راکتورها و تانک هاي ذخيره سروکار دارند. بنابراين احتمال وقوع حوادثي از قبيل انفجار، آتش سوزي و نشت مواد سمي در آنها وجود دارد. ارزيابي پيامد خطراتي همچون رها شدن مواد شيميايي پر خطر در محيط ، يکي از ضروري ترين و اصلي ترين مراحل براي افزايش سطح ايمني در واحدهاي موجود يا در حال طراحي است . در فرآيند مديريت ريسک واحدهاي صنايع شيميايي شکل ١، پس از شناسايي و ارزيابي مخاطرات ، نياز به ارزيابي شدت تاثير و عواقب مخاطرات موجود مي باشد تا در مرحله ارزيابي ريسک مورد استفاده قرار گيرد. ارزيابي اين اثرات و عواقب آن از طريق روش ارزيابي پيامد صورت مي گيرد. در حقيقت ارزيابي پيامد گام سوم و به نوعي کليدي ترين مرحله از مراحل چهارگانه ارزيابي ريسک است .

شکل ١- مراحل ارزيابي ريسک
پيش بيني اثرات و عواقب حوادث نامطلوب در يک واحد صنعتي بوسيله مدل هاي رياضي ، ارزيابي پيامد ناميده
مي شود که اهداف کلي آن را در غالب موارد زير مي توان خلاصه کرد.
• شبيه سازي رهايش و پخش سناريوهاي مختلف و بررسي امکان تشکيل مخلوط هاي قابل اشتعال ، قابل انفجار و سمي .
• تعيين شار حرارتي ناشي از آتش ، تاثيرات فشاري ناشي از انفجار و تاثيرات ناشي از انتشار مواد سمي در فواصل مکاني مختلف از محل حادثه .
• تعيين احتمال و ميزان مرگبار بودن سناريو هاي مختلف در اثر ايجاد پيامد هاي گوناگون .
• امکان فراهم آوردن شرايط لازم براي انجام تمهيداتي به منظور کاهش آثار مخرب ناشي از پيامدهاي ايجاد شده .
به عنوان روشي مناسب براي ارزيابي پيامدهاي ناشي از حوادث محتمل در يک واحد شيميايي ، الگوي چهار مرحله اي زير پيشنهاد شده است .

٣-١- انتخاب سناريو : سناريو، واقعه اي است که مي تواند منجر به رخداد يکي از مخاطرات فرآيندي (آتش ، انفجار، رهايش مواد سمي ) شود . برگزيدن سناريوهاي قابل اعتنا از بين تعداد بسيار زيادي گزينه ، باعث کاهش زمان و حجم محاسبات به گونه اي چشمگير مي شود. مقصود از سناريوي قابل اعتنا، حادثه يا ترکيبي از حوادث است که اولا محتمل باشد، يعني حوادث نادر بررسي نمي شوند. دوم اينکه عواقب حادثه مورد نظر بايد داراي شدت و تاثير کافي باشد.