W dniu 25.11.96r. zwiedziliśmy zakłady chemiczne w Oświęcimiu. Celem naszej wyciczki było zapoznanie się z procesami technologicznymi wytwarzanych produktów przez zakład. Zakład ten zajmuje około 400 ha powierzchni, jest więc zakładem dość obszernym.
W skład kombinatu wchodzą następujące zakłady:
Zakład I - zaopatrujący kombinat w media niezbędne do procesów technologicznych przebiegających na terenie kombinatu.
Drugim członem tego zakładu jest oczyszczalnia ścieków, wysypisko śmieci i składowisko odpadów chemicznych.
Zakład II - produkcja karbidu i acetylenu
Zakład III - produkcja chloru, detergentów , chlorku winylu (półprodukt do produkcji PCV)
Zakład IV - produkcja lateksu i kauczuku
Zakład V - produkcja polistyrenu
Zakład VI - elektrociepłownia
Zakład VII - remonty dróg, instalacji itp.
Zakład VIII - automatyka i pomiary
(czuwający nad bezpieczeństwem kombinatu)
W Polsce znajdują się tylko dwa zakłady specjalizujące się w produkcji wyżej wymienionych surowców. Jeden z nich to opisywany przez nas obiekt, drugi natomiast znajduje się w Chorzowie, dlatego też półprodukty wytwarzane tutaj są rozprowadzane niemalże po terenie całej Polski oraz eksportowane za granicę (np. Niemiec, Austrii ).
Zagrożenia występujące w zakładach chemicznych "Oświęcim":
1. Toksyczne
2. Pożarowe
3. Wybuchowe
Na wyżej wymienione zagrożenia mają duży wpływ wytwarzane związki chemiczne a przede wszystkim ich procesy technologiczne wytwarzania:
- acetylenu,
- chloru,
- chlorku winylu,
- ługi,
- kwasy,
- butadien,
- amoniak,
- nadtlenki,
- itp.
Każdy proces technologiczny zabezpieczony jest odpowiednimi instalacjami przeciw pożarowymi. Najczęściej stosowana do zabezpieczeń jest instalacja parowa, służy ona do zabezpieczania i ochrony obiektów w których przetwarza się media których pary są cięższe od powietrza, a oprócz pary wodnej stosuje się jeszcze instalacje na azot (N2) i dwutlenek węgla (CO2).
Nasza wycieczka skoncentrowana była na poznaniu procesu produkcji karbidu , magazynowania butadienu i kauczuku.
Osoby przedstawiające nam zakład zapoznały nas dokładniej z trzema wydziałami znajdującymi się na terenie zakładu. Wydziałem produkcji karbidu, butadienu i kauczuku. Szczególne zainteresowanie wywarła na nas produkcja kauczuku i jego magazynowanie, w zwiazku z tym chcielibyśmy zająć się charakterystyką procesu technologicznego i związanymi z nim problemami. Ogólnie kauczuk można podzielić na naturalny otrzymywany z lateksu i syntetyczny (polimery butadienu lub jego kopolimery ze związkami nienasyconymi ). Kauczuk charakteryzuje się dużą elastycznością oraz dużą odpornością na ścieranie. Przejawia jednak swoje cenne cechy tylko w temperaturze od 10 do 60oC. Zakład ten można uznać za obiekt historyczny, gdyż został wybudowany za czasów okupacji hitlerowskiej przez więźniów z pobliskiego obozu. W związku z tym jego obiekty nie zostały w pełni wykończone. Wszystkie nimalże budynki wykonane zostały z cegły palonej pełnej i są nieotynkowane z zewnątrz. W więkrzości przypadków są to budynki dwu lub trójkondygnacyjne. Nasz obiekt składa się z dwóch pomieszczeń magazynowych w jednym budynku i jednego pomieszczenia w sąsiednim budynku. Magazyny na swej powierzchni mogą zgromadzić około 3 tys. ton różnego rodzaju kauczuku. Podczas naszej wizyty w jednym budynku znajdowało się około 2 tys. ton kauczuku, a w drugim około 600 ton. Jak więc widać ilości przechowywanego surowca są ogromne i występuje bardzo duże niebezpieczeństwo powstania pożaru. Pomiszczenie magazynowe zabezpieczone było przed przedostawaniem się wilgoci. Szyby w magazynach powinny być koloru żółtego aby ograniczyć dostęp promieni świtlnych do wnętrza, w naszym przypadku były to szyby białe. Oglądany budynek wyposażony był zgodnie z normami, w wentylację oraz instalację sygnalizacji pożarowej automatycznego działania.
Produktem wyjściowym do produkcji kauczuku jest butadien magazynowany w zbiornikach stalowych o pjemności 600m3 znajdujących się w oddzielnym wydziale zakładu. Na cele produkcji kauczuku transportowany on jest za pomocą specjalnych rurociągów. W zbiornikach przechowywany jest w postaci ciekłej pod ciśnieniem około 0,5 MPa. W wyniku zwiększenia temperatury jego ciśnienie wzrasta, w związku z tym nadmiar gazu upuszczany jest zaworami bezpieczeństwa. Zbiorniki dodatkowo chronione są kurtyną parową na wypadek ich rozszczelnienia. Para spełnia rolę gazu rozcińczającego unoszącego butadien w atmosferę. Butadien jest gazem bardzo wybuchowym to też wszystkie części elektryczne na terenie wydziału wykonane były w obudowach przeciw- wybuchowych.
W procesie technologicznym wytwarzany jest kauczuk syntetyczny, powstaje on w wyniku łączenia polimerów butadienu ze związkami nienasyconymi: styrenem, akrylonitrylem. Produktem jest masa która, w zależności od rodzaju odznacza się większą lub mniejszą elastycznością. Przebieg procesu technologicznego kauczuku odbywa się następująco: butadien wprowadzony jest do mieszalnika 1a w którym miesza się go z wodą oraz innymi dodatkami pozwalającymi uzyskać właściwy stopień polimeryzacji. Otrzymaną emulsję spuszcza się do mieszalnika 1b w którym miesza się ją ze styrenem po czym tłoczy pompą 2 do autoklawów 3. W tych autoklawach prowadzona jest kopolimeryzacja pod ciśnieniem kilku atmosfer w temperaturze 50oC. Po około 30 godzinach odbiera się z ostatniego autoklawu lateks kopolimeru (żywicowy sok stanowiący emulsję kauczuku ), który tłoczy się do kolumny próżniowej 4. Z jej szczytu oddestylowują nieprzereagowane monomery, które są zawracane do mieszalnika 1b (przerywana linia ). Lateks kieruje się do mieszalnika 1c. Dodanie kwasu octowego i soli powoduje koagulację lateksu, czyli wytrącanie się kauczuków kopolimeru. Powstała zawiesina wylewa się na przenośnik wykonany z gęstej siatki metalowej. Ciecz (woda ) zostaje odsączona przez jej oczka, a polimer formuje się we wstęgę która na przenośniku zostaje przemyta wodą z licznych natrysków. Przechodząc pomiędzy walcami ze wstęgi wyciskany jest nadmiar wody. Końcowe suszenie następuje w komorze 5. Po pudrowaniu talkiem podaje się ją do zgniatarki walcowej 6, a następnie nawija na odpowiedni rdzeń. Powstają 75 kg. bele które, pakowane w folie wysyła się do zakładów przemysłu gumowego.
2. Właściwości fizykochemiczne surowców do produkcji kauczuku.
Butyl - erytren, biwinyl, dawniej dwuwinyl, CH2=CH-CH=CH2, najprostszy węglowodór nienasycony z grupy dienów, bezbarwny, palny gaz, temperatura wrzenia -2,6 0C, ulega polimeryzacji i kopolimeryzacji, występuje w gazie węglowym, otrzymywany głównie z acetylenu albo przez katalityczne odwodornienie butenu lub mieszanin butenu z butanem.
Styren - winylobenzen - C6H5-CH=CH2 najprostszy związek aromatyczny z alkenowym łańcuchem bocznym, bezbarwna ciecz o słodkim zapachu, nierozpuszczalna w wodzie, rozpuszczalna w rozpuszczalnikach organicznych, temperatura wrzenia 145,20C, otrzymywany przez katalityczne odwodornienie etylobenzenu, ulega polimeryzacji, stosowany do otrzymywania polistyrenu i kauczuku oraz w syntezie organicznej
Ogólne zasady magazynowania produktów chemicznych przedstawiają się następująco:
Materiały stałe składuje się w budynkach na składowiskach zadaszonych i placach otwartych. Na otwartej przestrzeni pod zadaszeniem względnie bez niego umieszczać można tylko te materiały, które nie ulegają zmianom fizycznym i chemicznym pod wpływem działania czynników atmosferycznych. Materiały stałe składa się w stosy a wysokość stosu dobiera się tak aby nie występowało trwałe odkształcenie, względnie uszkodzenie wyrobu. W zależności od własności fizykochemicznych materiały opakowuje się w: papier, tektury, karton, tkaniny, folie, blachę. W omawianym magazynie powierzchnia magazynowa nie powinna przekraczać 60% ogólnej [powierzchni budynku, a szerokość dróg głównych powinna wynosić 2 m. Wyroby kauczukowe ustawia się w stosy o długości 25 m i szerokości 10 m, odległości między stosami powyżej 1,1 m a od ścian i grzejników 0,5 m. Należy uważać aby wyroby kauczukowe nie leżały w pobliżu tłuszczów olejów i smarów. W magazynie tym przechowywane jest 2000 ton.
5. Obliczenie obciążenia ogniowego dla magazynu kauczuku
Obciążenie ogniowe jest podstawową wielkością określającą zagrożenie pożarowe budynków i składowisk materiałów palnych. Jest ono obliczane według wytycznych normy PN-70/B-02852 i wyrażone w kilogramach drewna o średnim cieple spalania 4400 kcal/kg ( 18,4 MJ/kg ) przypadającego na 1m2 powierzchni poziomej pomieszczenia.
Budynek, w którym magazynuje się kauczuk jest budynkiem trzy kondygnacyjnym. Długość jego wynosi 120 metrów, szerokość około 20 metrów a wysokość 20 metrów.
Obliczenie obciążenia ogniowego dla jednej kondygnacji
- powierzchnia F= 2400 m2
- współczynnik dla kauczuku 2,43
- ilość kauczuku - przyjęto 200 ton
2,43 x 200000
Qd = --------------- =202,5 kg/m2
2400
Wartość obciążenia wyrażona w MJ
MJ = 202,5x18,4 = 3726 MJ/kg
7. Podział obiektu na strefy pożarowe
Podział budynków na strefy pożarowe ma na celu ograniczenie możliwości rozszerzenia się pożaru w płaszczyźnie poziomej i pionowej. Za strefę pożarową w budynku uważa się przestrzeń oddzieloną od innych częsci tego budynku ścianami i stropami przeciwpożarowymi a także oddzieloną od innych obiektów budowlanych pasami terenu nie mniejszymi niż dopuszczalna odległość między obiektami.
Aby wyznaczyć odporność pożarową budynku należy znać obciążenie ogniowe danego budynku. Dla budynku o obciążeniu ogniowym większym od 4000 MJ/m2 klasa odporności pożarowej zwiększona jest do klasy A.
Wymagania budynku w tej klasie odporności pożarowej są następujące:
- min. odporność ogniowa ścian konstrukcji nośnej 240 min.
- min. odporność ogniowa dla stropów 120 min.
- min. odporność dla dachu 30 min.
Wszystko powinno być wykonane z materiałów nie rozprzestrzeniających ognia (NRO ).
- min. odporność ogniowa oddzielenia p.poż. 240 min.
- min. odporność ogniowa drzwi 120 min. lub 2 x 60 min.
Przedstawiony magazyn spełnia wszystkie wyżej wymienione warunki.
Strefa Pozarowa.
Strefę pożarową może stanowić powieżchnia składowiska oddzielonego od innych obiektów budowlanych ścianami o odpowiedniej odporności ogniowej, których wysokość powyżej poziomu składowania powinna wynosić co najmniej 0,5 m. Każda kondygnacja opisywanego magazynu była podzielona ścianami przeciwpożarowymi wykonanymi z cegły pełnej, których odporność ogniowa wynosi F min. Tak więc powierzchnie poszczególnych pomieszczeń magazynowych jednej kondygnacji wynoszą odpowiednio (występują dwie ściany działowe)
120 : 3 = 40 m 40 m x 18 m = 720 m2
Według norm strefy pożarowe dla budynków niskich powyżej jednej kondygnacji i średnio wysokich o obciążeniu ogniowym powyżej 4000 MJ/m2 powinny wynosić nie więcej jak 1000 m2. Jak widać z obliczeń budynek spełnia te wymagania. Można także w budynkach produkcyjnych i magazynowych strefy pożarowe powiększyć o 100 % przy zastosowaniu stałych urządzeń gaśniczych, a o 50 % przy zastosowaniu samoczynnych urządzeń oddymiających. Magazyn posiadał stałe urządzenia gaśnicze. Uwzględniając obliczone obciążenie ogniowe można określić względny czas trwania pożaru, który dla tego obciążenia będzie wynosił ponad osiem godzin.
9. Wymagania w zakresie ewakuacji. W celu zapewnienia ewakuacji ludzi z obiektów i pomieszczeń należy uwzględnić liczbę przebywających w nich ludzi, ich stan, sprawność oraz funkcję, wielkość i wysokość pomieszczeń i obiektów.
Warunki ewakuacji polegają w szczególności na:
- zapewnieniu odpowiedniej ilości i szerokości wyjść
- zachowaniu dopuszczalnych długości dróg ewakuacyjnych
- zapewnieniu odpowiedniej, bezpiecznej pożarowo, obudowy i wydzieleń dróg ewakuacyjnych
- zapewnienie urządzeń do usuwania dymów i gazów pożarowych.
W tym celu dla każdego tego rodzaju obiektu muszą być zapewnione wyjścia ewakuacyjne które powinny być odpowiednio oznaczone. Przedstawiony magazyn ma obciążenie ogniowe wynoszące ponad 500 MJ/m2, a więc wymagane są conajmniej dwa wyjścia ewakuacyjne. Szerokość wyjść ewakuacyjnych conajmniej 0,6 - 0,9 m.
- powierzchnia magazynowa jest większa od 200 m2, więc drzwi ewakuacyjne muszą się otwierać na zewnątrz.
- wysokość dróg ewakuacyjnych nie może być mniejsza jak 2,2 m.
W pomieszczeniach produkcyjnych i magazynowych o obciążeniu ogniowym conajmniej w jednej strefie pożarowej powyżej 500MJ/m2 należy stosować klatki obudowane i zamykane drzwiami, klatki te powinny mieć urządzenia zapobiegające zadymieniu lub służące do usuwania dymu. Elementy klatek schodowych powinny być wykonane z materiałów niepalnych. Na drogach ewakuacyjnych zabronione jest stosowanie:
- spoczników ze stopniami,
- schodów ze stopniami zabiegowymi, jeżeli schody te są jedyną drogą ewakuacyjną,
- powinna być możliwość wyjścia na dach od wewnątrz budynku.
W budynkach magazynowych jako dodatkową drogę ewakuacyjną dla ludzi z wyższych kondygnacji można stosować drabiny ewakuacyjne (zabrania się ich stosowania naprzeciw okien ).
Ogólnie drogi ewakuacyjne w magazynie były wykonane prawidłowo.
Wymagania dla urządzeń techniczno użytkowych przedstawiają się następująco:
Instalacja grzewcza - urządzenia do ogrzewania powinny mieć wysoką sprawność energetyczną potwierdzoną atestem. Poszczególne części instalacji CO powinny być wyposażone w zawory umożliwiające zamknięcie dopływu ciepła do nich i opróżnienie z czynnika grzejnego bez konieczności przerywania działania pozostałej części instalacji. Instalacje te powinny być zaopatrzone w odpowiednią aparaturę kontrolno- pomiarową zapewniającą sprawne i bezpieczne ich użytkowanie. W zależności od zapotrzebowania na ciepło lub sposób użytkowania instalacja ta powinna być odpowiednio podzielona na niezależne gałęzie. W składach magazynów stosuje się centralne ogrzewanie powietrzne, wodne lub gazowe. Powierzchnie przewodów i urządzeń ogrzewczych oraz ich izolacja w obrębie pomieszczeń, w których dopuszczone jest nagrzewanie powierzchni zewnętrznych powyżej 100oC zabezpiecza się przed możliwością stykania się z materiałami palnymi i ewentualnego poparzenia pracujących ludzi (zastosowanie osłon ).
Instalacja wentylacyjna we wszystkich pomieszczeniach magazynu nizależnie od przeznaczenia stosuje się wentylację. Pomieszczenia przeznaczone na pobyt ludzi muszą mieć wentylację naturalną bądź sztuczną. Ponieważ nasz budynek zaliczaliśmy do IV KNP, toteż nie musi być on wyposażony w agregaty wentylacyjne (agregaty wentylacyjne stosuje się do I i II KNP ). Instalacja odgromowa spełnia ważną rolę w zabezpieczeniach przeciwpożarowych w magazynach. Wszystkie obiekty chronione są za pomocą zwodów poziomych lub pionowych. Zwody pionowe powinny mieć taką wysokość, aby przy kącie ochronnym 300 była chroniona przestrzeń do wysokości co najmniej 1,5m, powyżej przewodów wentylacyjnych. Zwody pionowe należy połączyć ze zwodami poziomymi ułożonymi na dachu. Magazyn kauczuku zabezpieczono zwodami poziomymi niskimi o oporności od 10 do 50 Ohmów.
Instalacja energoenergetyczna, zgodnie z normami w pomieszczeniach magazynowych powinno być stosowane oświetlenie awaryjne. Magazyn posiadał na pewno instalację do napędu urządzeń pakujących kauczuk oraz oświetlenia obiektu.
Instalacja odgromowa
Ochrona odgromowa jest bardzo ważnym elementem zabezpieczenia przeciwpożarowego obiektów i budynków przemysłu chemicznego. Obiekt jest wyposażony w ochronę odgromową zgodnie z normami.
Instalacja ściekowo-kanalizacyjna
Zakład posiada własną oczyszczalnię ścieków, która zapobiega przedostaniu się do wód gruntowych i komunalnych niebezpiecznych związków chemicznych. Woda opuszczająca oczyszczalnię jest o jedną klasę wyższa niż woda pobierana przez zakład.
Do zabezpieczenia magazynu stosuje się w szerokim zakresie urządzenia przeciwpożarowe zraszaczowe i tryskaczowe wodne, zasłony wodne, urządzenia piany lekkiej, średniej i ciężkiej. Urządzenia zraszaczowe -zraszacze
należy tak umieszczać aby równomiernie pokrywały wodą składowane w magazynach materiały na paletach, regałach lub ułożone luzem. Magazyn ten nie wyposażono w zraszacze. Urządzenia tryskaczowe - stosuje się na ogół do ochrony magazynów o dużym obciążeniu ogniowym. Ciśnienie wody na najdalej i najwyżej położonym tryskaczu powinna wynosić co najmniej 0,5 atm. Jeden tryskacz powinien chronić powierzchnię 6 do 9 m2. Magazyn w którym byliśmy posiadał taką instalację wykonaną zgodnie z normami. Urządzenia pianowe - w obiektach magazynowych w zależności od składowanych wyrobów chemicznych stosuje się stałe lub półstałe urządzenia piany lekkiej, średniej lub ciężkiej. Półstałe urządzenia pianowe stosuje się na ogół do zabezpieczenia przeciwpożarowego pompowni, tac zbiorników z cieczami palnymi itp. Magazyn nie był wyposażony w urządzenia pianowe.
Instalacje sygnalizacyjno - alarmowe. Elektryczna sygnalizacja pożarowa jest konieczna:
- we wszystkich budynkach magazynowych zaliczanych do I, II, III KNP o powierzchni użytkowej 300m2,
- we wszystkich placach składowych otwartych i zadaszonych zaliczanych do I, II, III KNP o powierzchni użytkowej powyżej 500m2,
- we wszystkich obiektach składowych (budynkach składowych otwartych i zamkniętych) zaliczanych do IV KNP o powierzchni użytkowej powyżej 500m2.
W magazynach stosuje się dwa rodzaje ostrzegaczy:
- samoczynne czujniki,
- niesamoczynne - przyciski pożarowe.
Jedną czujkę temperaturową umieszcza się na powierzchni około 10m2, przyciski pożarowe barwy czerwonej umieszcza się w odległości około 50m. W obiektach III, IV, V KNP przyciski lokalizuje się wewnątrz, natomiast w obiektach I i II KNP poza strefami zagrożenia wybuchem i strefą ochronną 3-5m. Przyciski pożarowe należy umieszczać w miejscach widocznych i łatwo dostępnych. Zwiedzony obiekt magazynowy posiadał wyżej opisywaną instalację sygnalizacyjno - alarmową.
Obiekt ten wyposażono również w podręczny sprzęt gaśniczy. Były to gaśnice śniegowe o masie środka gaśniczego 6 kg w ilości czterech sztuk na każdej kondygnacji. Do zewnętrznego gaszenia pożarów służyły hydranty zewnętrzne wyposażone w trzy nasady (2 x 75, 1 x 110), odpowiednio rozmieszczone na terenie całego zakładu.
12. Zaopatrzenie wodne
Na terenie zakładu znajduje się odrębna instalacja hydrantowa, która umożliwia szybkie i skuteczne zaopatrzenie w wodę jednostek straży.
Dla ochrony zbiorników z butadienem zainstalowano własną pompownie wody.
Drogi wewnętrzne pożarowe wykonuje się w ten sposób aby możliwy był przejazd samochodów pożarowych o ciężarze do 30 ton. Drogi pożarowe o utwardzonej i odpowiednio wytrzymałej nawierzchni powinny być doprowadzone do:
- budynków produkcyjno - magazynowych i usługowych urządzeń technologicznych, placów składowych, wiat o powierzchni ponad 1000m2 w których występują materiały palne, z wyjątkiem obiektów o obciążeniu ogniowym nie przekraczającym 500 MJ/m2,
- naturalnych i sztucznych zbiorników oraz ujęć wodnych służących celom przeciwpożarowym.
Minimalna szerokość dróg pożarowych do budynku na całej długości obiektu oraz na odcinku 10 m przed i poza budynkiem powinna wynosić 4 m. Droga pożarowa powinna umożliwić przejazd pojazdu bez zawracania. Drogę pożarową bez możliwości przejazdu należy zakończyć placem manewrowym o wymiarach co najmniej 20 x 20 m, objazdem pętlicowym lub innym rozwiązaniem równorzędnym. Najmniejszy promień łuków zewnętrznych drogi powinien wynosić przynajmniej 11 m. Wiadukty, estakady, przejścia i inne podobne urządzenia, usytuowane ponad drogami pożarowymi powinny mieć prześwit o szerokości co najmniej 4,5 m, i wysokości w świetle 4,5 m. Na teren ogrodzony o powierzchni przekraczającej 5 ha na którym znajdują się place targowe i wystawowe oraz obiekty magazynowe należy zapewnić co najmniej dwa wjazdy odległe od siebie nie mniej niż 75 m. Dojazd jednostek straży pożarnej do składu magazynowego powinien być przynajmniej z jednej strony bezkolizyjny tj. nie przecięty linią kolejową i innymi przeszkodami naturalnymi lub sztucznymi. Wszystkie drogi wewnętrzne oznacza się znakami drogowymi oświetlanymi w porze nocy.
Cała powierzchnia zakładu podzielona była na strefy oznaczone literowo i cyfrowo w celu łatwiejszego zlokalizowania szukanego obiektu przez zakładową straż pożarną lub inne służby istniejące na terenie zakładu.
Podsumowując należy wspomnieć iż magazyn opisywany przez nas nie mogliśmy dokładnie porównać z wymogami obliczonymi w normach. Przyczyniły się do tego warunki techniczne oraz wglądu do konkretnych danych obiektu. W miarę możliwości staraliśmy się przyjmować pewne założenia oraz określać ich zgodność z wymaganiami.