Endüstriyel Tesislerin Zorlu Kış Şartları Altındaki Tehlikelere Hazır Hale Getirilmesi

Oğuzcan TAŞDEMİR

Kimya Mühendisi

Giriş

Endüstriyel tesisler doğaları gereği bünyelerinde farklı tehlikeleri barındırmaktadırlar. Tehlike genel olarak insanlara, mülklere veya çevreye zarar verme potansiyeline sahip olan kimyasal ve fiziksel koşullar olarak tanımlanmaktadır. Endüstriyel tesislerde ise tehlikelerin ortaya çıkabileceği farklı kaynaklar bulunmaktadır. Genel olarak tesislerde bulunan kimyasallar, operasyonel hatalar, ekipman kaynaklı hatalar, insan kaynaklı hatalar ve dış faktörler tehlikeli ortamları oluşturabilmektedir.

Tehlikeli ortamların meydana gelmesi sonucunda ise risk ortaya çıkmaktadır. Risk, tehlikeli bir olayın meydana geldiğinde yarattığı ekonomik, beşerî veya çevresel faktörlerin ölçüsü olarak tanımlanabilmektedir. Aynı zamanda risk, can kaybı ya da yaralanmaların meydana gelme olasılığı ile tehlikeli olayın meydana gelmesinde ortaya çıkabilecek zararın büyüklüğünün oluşturacağı ekonomik kayıpları açıklamak için kullanılan faktördür.

Tesisler, tehlikeli olayların ortaya çıkmadan önlenebilmesi veya istenmeyen senaryoların ortaya çıktığında meydana getirebileceği etkiyi azaltabilmesi için risk değerlendirme çalışmaları yapmaktadır. Yapılan tüm risk değerlendirme çalışmalarının ortak amacı riskten makul ölçülerde kaçınmaya çalışmaktır.

Çevre, organizasyon veya insan faktörlerindeki değişimler istenmeyen senaryoların olasılığını ve şiddetini önemli ölçüde etkilemektedir. Bu nedenle risk değerlendirme çalışmalarında etkin ve doğru sonuçlar elde edebilmek için yalnızca tesis ve insan faktörlerinin değil dış faktörlerin etkisinin de dikkate alınması gerekmektedir. Dış faktörler ise çeşitli mühendislik kontrolleri, idari kontroller, bakım ve koruyucu ekipmanların uygulanması ile yönetilebilmektedir.

Tesisler için en tehlikeli dış faktörlerden birisi ise dondurucu soğukların yaşandığı “kış aylarıdır”. Kış aylarında ortam sıcaklıklarının düşmesi sonucunda farklı birçok tehlike yaşanabilmektedir. Bu sebeple tesislerin kış aylarında meydana gelebilecek dondurucu soğuklara karşı hazırlıklı olmaları ise oldukça önemlidir.

Yaşanmış Kazalar

CSB (Chemical Safety and Hazar Investigation Board) verilerine göre kış aylarındaki dondurucu soğukların sebep olduğu yaşanmış bazı majör kazalar Tablo 1’de verilmiştir.

Tablo 1. Kış aylarındaki soğuk havalar kaynaklı yaşanmış kazalara ait örnekler

Tarih Yer Kimyasal Olay Tipi Yaralı / Ölü Maddi Zarar
2014 Texas, ABD Metanetiol Toksik Salınım 4 Ölü – 3 Yaralı
2007 Texas, ABD Propan Yangın 4 Yaralı 50 M $
2001 Indiana, ABD Yangın 2 Ölü – 4 Yaralı

Kaza 15 Kasım 2014 tarihinde Amerika’da bulunan DuPont La Porte tesisinde meydana gelmiştir. Zehirli bir kimyasal olan metanetiol salınımı sebebi ile 4 kişinin hayatını kaybettiği ve 3 kişinin ise yaralandığı kaza tesisin soğuk hava şartları ile yeterli mücadeleyi gösterememesinden kaynaklanmıştır.

Tesiste kaza yaşanmadan günler önce açık alanda bulunan boru hattında su ile sıvı metanetiol birbiri ile karışmıştır. Soğuk ortam şartlarında bu karışım Şekil 1’de gösterildiği üzere katı formdaki hidratlara dönüşmüştür. Tesis tarafından potansiyel olarak tehlikeli olduğu bilinen soğuk hava şartlarına karşı ve katı hidrat kaynaklı tıkanıklıkları engelleyebilecek şekilde sistem içerisinde yeterli önlemler alınmamıştır. [1]

endüstriyel tesislerin zorlu kış Şartları altındaki tehlikelere hazır hale getirilmesi - End  striyel Tesislerin K     Aylar  ndaki Tehlikelere Haz  rl  kl   Hale Getirilmesi uai 258x87 - Endüstriyel Tesislerin Zorlu Kış Şartları Altındaki Tehlikelere Hazır Hale Getirilmesi

Şekil 1. Sıvı içerisinde oluşan katı hidrat

Amerika’da bulunan Valero rafinerisinde 16 Şubat 2017 tarihinde gerçekleşe kazada ise büyük bir yangın meydana gelmiştir. 4 kişinin yaralandığı kaza sonucunda rafineri tamamen boşaltılmış ve 2 ay boyunca kapalı kalmıştır.

Yangın yüksek basınç altında büyük miktarda propan ihtiva eden ünitede meydana gelmiştir. Tesis tarafından farkında olunmadan orijinal tasarımından sonra modifiye edilen boru hattının içerisinde akış olmayan ölü bölge (dead-leg) oluşturuldu. Ölü bölgenin oluştuğu boru hattı ise 2 farklı noktadan vana ile kapatılmıştır. Zamanla vanalarda meydana gelen hata kaynaklı küçük miktarlarda propan gazı ölü bölge olarak tarif edilen alanı doldurmaya başlamıştır. Kazadan bir gün önce hava sıcaklığı -16 °C dereceye kadar düşmüştür. Boru hattı içerisindeki suyun donarak genişlemesi ise boru hattının kırılmasına sebep olmuştur. Ancak boru hattının donmuş olması sebebi ile hatta meydana gelen kırılma aynı gün sızıntı ile sonuçlanmamıştır. 16 Şubat tarihinde havanın ısınması ile birlikte boru hattındaki buz tabakası erimiş ve propan kendiliğinden alev almıştır. Kış aylarına karşı yeterli önlemlerin alınmaması sebebi ile 4 kişi ciddi şekilde yaralanmış ve 50 milyon dolarlık zarar meydana gelmiştir. [1]

Kış Aylarında Dondurucu Soğukların Sebep Olabileceği Potansiyel Tehlikeler

Tesisler kış aylarında yoğun sis, fırtına ve kar fırtınası gibi zorlu hava şartlarına maruz kalabilmektedir. Bu ortam şartlarının sonucunda ise tesislerde toksik salınım, patlama veya yangın meydana gelebilmektedir.

Dondurucu soğuklar tesislerde farklı birçok alanda tehlikeli olabilmektedir. Tesiste bulunan boru hatlarına, ekipmanlara ve enstrümanlara zarar verebilmekte, tesiste bulunan yapılara ve binalara zarar verebilmekte ve harici ortamlarda görevli olan personelin performansını etkileyebilmekte ve ilgili personelin hata yapma olasılığını arttırabilmektedir.

Tesis ekipmanlarında meydana gelebilecek bazı örnekler aşağıda belirtilmiştir,

    • Boru hatlarının kırılması,
    • Ekipmanların mekanik bütünlük kaybına uğraması,
    • Enstrümanların hatalı ölçümler yapması,
    • Son kontrol elemanlarının işlevlerini yerine getirememesi,
    • Ekipmanlara ait komponentlerin hasar görmesi.

Soğuk ve zorlu koşulların tesislerde çalışan operatörlerin performanslarını etkilediği ise yapılmış bir çalışma ile Tablo 2’de belirtilmiştir. [2]

Tablo 2. Sıcaklığın tesis çalışanlarının performansı üzerindeki etkisi

Deri Üzerindeki Sıcaklık (C) Performans Üzerindeki Etkisi
32- 36 El ve parmak fonksiyonları için optimum sıcaklık aralığı
27-32 Parmaklardaki hız ve el becerisinin etkilenmesi
20-27 Küçük ayrıntıların bulunduğu işlerde performansın düşmesi
15-20 Parmakların çoğunda çalışma performansının bozulması
10-15 Azalan kas gücü ve koordinasyonun kaybedilmesi, ağrı hissinin meydana gelmesi
<10 Uyuşma, itme veya çekme gibi basit hareketlerin bile yapılamaması

Edinilen bilgiler ışığında kış aylarındaki dondurucu soğuklara karşı tesisin bütününü kapsayacak şekilde bir koruma veya etkilerini azaltma çalışması yapılması gerekmektedir.

Kış Aylarında Dondurucu Soğuklara Karşı Alınması Gereken Önlemler

Zorlu kış ortamlarında birçok sistem, tasarım sınırlarında veya bu sınırlara yakın şekilde çalışmaktadır. Kış aylarına hazırlık ise ideal şartlarda devam eden operasyonların sürekliliğini devam ettirmeyi amaçlamaktadır. Temel olarak kış aylarına hazırlık aşağıda belirtilen 4 temel başlık altında yapılmaktadır.

    • Buzların çözülmesi
    • Buz etkilerinin azaltılması
    • Mevcut ısının korunması
    • Mevcut proses koşullarının korunması

Normal şartlar altında dondurucu soğuklar ile ilgili problemlerin neredeyse tamamının tesisin tasarım aşamasında tanımlanmış olması beklenmektedir.

Kış aylarında meydana gelebilecek tehlikeler düşünüldüğünde ise göz önünde bulundurulması gereken bazı faktörler bulunmaktadır. Bunlardan bazıları ise, [3]

    • Operasyonun gerçekleştiği alan
    • Çevresel faktörlerin aşırılığı (Tipi, sis vb.)
    • Faaliyet süresi (Tesisin çalışma süresi)
    • Operatörlerin ortam şartlarında maruz kaldıkları soğuk hava
    • Acil durumlar
    • Ekipmanlar

Tesislerin proses tehlikeleri yönetim programları; proses tehlike analizleri, değişim yönetimi değerlendirmeleri, pre-startup güvenlik gözden geçirmeleri ve operasyonel prosedürleri düşük sıcaklıkların boru hatlarını, ekipmanları ve enstrümanları nasıl etkileyebileceğini içermelidir.

Kış aylarına hazırlık için;

    • Prosesin soğuk havalara hazır olduğundan emin olmak için bir kontrol listesi oluşturulmalı ve uygulanmalı,
    • Resmi bir formata sahip dondurucu soğuklara karşı koruma programı oluşturulmalı,
    • Boru sistemleri ve ölü noktalar (dead legs) incelenmeli ayrıca düzgün şekilde izole edilmesi, sökülmesi veya kışa hazırlıklı hale getirilmesi sağlanmalı,
    • Sistematik olarak proses üniteleri gözden geçirilmeli.

Tesislerin dondurucu soğuklara karşı hazırlıklı olmasını ve kış aylarında dondurucu soğuklara karşı daha etkin mücadele edebilmesini sağlayan birçok kılavuz bulunmaktadır.

Örneğin, API 2001 (Fire Protection in Refineries) rafinerilerin kış aylarında dondurucu soğuklardan korunması için bir kılavuz sunmaktadır. İçerisinde bulunan Ek-B dondurucu havalarda karşılaşılan potansiyel sorunların listesini ve aşağıda örneği verilen tipik bir korunma programının listesini içermektedir.

    • Soğuk havalarda korunmasız kalabilecek ekipmanların tanımlanması,
    • Donmayı engellemek için mevcut olan seçeneklerin değerlendirilmesi,
    • Her ekipman için ayrı bir yazılı planın oluşturulması,
    • İlgili yazılı planların uygulanması için sorumlu kişilerin belirlenmesi,
    • Seçeneklerin önceliklendirilmesi ve uygulanabilir olanların değişim yönetimi ilkeleri kullanılarak uygulanması,
    • Resmi bir dondurucu soğuklardan korunma programının oluşturulması.

Tesisleri dondurucu soğuklara karşı hazırlanmaya yönelik ek kaynaklar ve endüstriyel rehberler ise aşağıda belirtilmiştir;

  1. Allianz Global Corporate & Specialty Winterization Checklist.
  2. API 2001. Fire Protection in Refineries. Ninth Edition, April 2012.
  3. API 661. Air-Cooled Heat Exchangers for General Refinery Service.
  4. Center for Chemical Process Safety (CCPS) Process Safety Beacons on weather-related process safety issues. “Read only” copies are available. Read the December 2001, October 2008, and October 2010 issues specifically for examples of winter weather process safety problems.
  5. Chemical Processing, “Time to prepare for winter.”
  6. Control Engineering, “Process plant winterization strategies.”
  7. FM Global, including “Understanding the Hazard”; “Freeze-Up Checklist”; “Protecting Your Facilities from Winter Storms”; and “Protecting Your Pulp and Paper Mill from Winter Storms”.
  8. North American Electric Reliability Corporation, “Reliability Guideline: Generating Unit Winter Weather Readiness – Current Industry Practices.”
  9. Power Magazine, “Prepare Your Gas Plant for Cold Weather Operations.”

Sonuçlar

Tesisler için en tehlikeli dış faktörlerden birisi dondurucu soğukların yaşandığı “kış aylarıdır”. Kış aylarında ortam sıcaklıklarının düşmesi sonucunda farklı birçok tehlike yaşanabilmektedir. Bu sebeple tesislerin kış aylarında meydana gelebilecek dondurucu soğuklara karşı hazırlıklı olmaları ise oldukça önemlidir.

Dondurucu soğuklara karşı yapılması gereken hazırlıkların önemi ise yaşanmış kazalar detaylı şekilde incelendiğinde açık çıkmaktadır. Güvenlik yönetim sistemlerinin, değişim yönetiminin veya bakım operasyonlarının etkin şekilde idame edilememesinden dolayı endüstriyel tesislerde insan hayatı, mal ve repütasyon ciddi şekilde zarar görebilmektedir.

Tesislerin zorlu kış şartlarında güvenli bir şekilde operasyonlarını sürdürebilmeleri için dondurucu soğuklara karşı gerekli olan tüm hazırlıkları yapmaları ve ilgili önlemleri almaları gerekmektedir. Tesiste sürdürülen operasyonu güvenli tarafta tutmak için yapılan bütün bu çalışmalar için yayımlanmış olan kılavuzlar referans olarak alınabilmektedir.