Промышленная безопасность

15.3. АММИАК

Аммиак NH3 имеет молекулярную массу, равную 17, плотность его в 0,6 раза меньше плотности воздуха при одинаковой температуре. Это, однако, не означает, что в случае потери герметичности резервуара, содержащего сжиженный аммиак формирующееся облако будет обязательно легче воздуха, В таких условиях в некоторых случаях отмечалось образование облаков воздушно-аммичной смеси воздуха. Можно показать, что при смешении паров аммиака, находящегося при температуре -33 °С (т. кип, аммиака при атмосферном давлении), с окружающим воздухом, имеющим температуру, скажем.20 °С. при любом соотношении смешиваемых компонентов образующаяся смесь всегда будет легче воздуха. Для объяснения более высоких значений плотности образующейся смеси следует допустить возможность адиабатического насыщения воздуха путем либо испарения капель жидкого аммиака, захваченных в воздухе, либо охлаждения разлития жидкого аммиака ветром ниже -33°С. В работах [Ball,1970; Shaw,1978] утверждается, что последний механизм неправомерен и такая ситуация невозможна, так как за счет теплопроводности окружающего воздуха температура разлития жидкого аммиака всегда будет близка к температуре кипения аммиака при атмосферном давлении. Однако полностью отбрасывать возможность такой ситуации на стадии мгновенного испарения не стоит. В частности, Беверидж [Beveridge,1981] в своей работе так и не приходит к определенному заключению по этому вопросу.

По некоторым своим свойствам (т. кип. -33°С, критическая температура -132°С) аммиак похож на хлор. Так же как и хлор аммиак удобно хранить в сжиженном виде Зависимости давление паров - температура и доля мгновенно испаряющейся жидкости в адиабатическом приближении - температура для аммиака и для хлора весьма близки (см. рис. 5.5). Однако аммиак в основном перевозится в виде охлажденной жидкости (в рефрижераторах). В качестве примера расскажем о заводе по получению аммиака в Ливии, в Марса-эль-Брега, где автор настоящей книги был советником по безопасности. Производительность этого завода составляет 1000 т в день, весь аммиак идет на экспорт и перевозится в океанских танкерах. В резервуарах хранилища этого завода содержатся десятки тонн аммиака (120 тыс. т. - Ред.) в охлажденном виде при слегка повышенном давлении. Отметим, что в США (а возможно, и еще где-нибудь)* существуют трубопроводы, по которым аммиак транспортируется через всю

*В СССР действует крупнейший магистральный аммиакопровод Тольятти - Григорьевский лиман (вблизи Одессы). Протяженность основной трассы 2100км, пропускная способность - около 3 млн. т/год, условный диаметр - 350 мм, рабочее давление - 81 кгс/см . По трассе предусмотрены отвод Панютино - Горловка (250 км), 14 насосных и 30 раздаточных станций. Поступаемый из Тольятти и Горловки аммиак накапливается в хранилищах одесского припортового завода, в которых загружаются танкеры-газовозы. Ими продукт поставляется в США на компенсационной основе (в 1979 г. - около 1 млн. т) [Бережковский, 1979]. - Прим. ред.

страну. В табл. 15.2 отмечены 4 случая утечки аммиака из трубопроводов в США.

Аммиак значительно менее токсичен, чем хлор, значение ПДК равно 35 мг/м3, а ОК - 350 мг/м3. По данным [NIOSH.1978] LC50 аммиака для мышей равна 4837мг/м3 при экспозиции 60 мин. Используя 'приведенное в гл. 14 соотношение, получим значение LD50, равное 21 мг/кг массы (аналогичная величина для хлора составляет 3,5 мг/кг) Отметим, что не стоит обольщаться значением 21 мг/кг массы, однако то, что аммиак менее токсичен, чем хлор, общепризнанно.

ТАБЛИЦА 15.2. Некоторые аварии с выбросом аммиака

Дата аварии	Место аварии	Хранилище аммиака	Масса облака, т	Количество погибших
5 июня 1971 г.	Флорал, шт. Арканзас, США	Трубо­провод	600	0
7 мая 1976 г.	Инид, шт. Оклахома, США	-"-	500	0
6 декабря 1973 г.	Конуэй, шт. Канзас, США	-"-	277	0
16 января 1976 г.	Ландскруна, Швеция	-"-	180	2
16 ноября 1970 г.	Блэр, шт. Небраска, США	Резервуар	160	0
18 февраля 1969 г.	Крит, шт. Небраска, США	Ж/д цистерна	90	9
21 января 1970 г.	Белл, шт. Западная Виргиния, США	-"-	75	0
3 сентября 1975 г.	Техас-Сити, шт. Техас, США	Трубо­провод	50	0
13 июля 1973 г.	Потчефструм, ЮАР	Резервуар	38 18
11 мая 1976 г.	Хьюстон, шт. Техас, США	Авто­цистерна	19 6
21 августа 1968 г.	Льевен, Франция	-"-	19	6

Важно, что в материалах [NIOSH.1978] информации по токсичности как аммиака, так и хлора очень мало. Этот факт отражает странную ситуацию, когда объем информации по токсичности вещества не связан адекватно с объемом его применения в промышленности.

В работе [Trevethick,1973] указывается, что самым серьезным последствием отравления аммиаком _является отек легких, и предлагается в качестве лекарственного препарата сульфат атропина Попадание жидкого аммиака на кожу или в глаза приводит к сильным ожогам.

15.3.2. ПРОМЫШЛЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ АММИАКА

Аммиак имеет большое промышленное значение. В основном он используется для производства удобрений и является начальным продуктом для промышленного синтеза многих химических веществ. Азотную кислоту получают исключительно из аммиака. Аммиак производят обычно на крупных предприятиях с производительностью до 1 тыс. т/сут. Для дальнейшей переработки аммиак транспортируют на другие предприятия автомобильным, железнодорожным транспортом или по трубопроводам. Как отмечалось выше, аммиак транспортируют либо в сжиженном виде, либо охлажденным. Отметим, что транспортировка аммиака в охлажденном виде более безопасна. Мировое производство аммиака примерно совпадает по количеству с мировым производством хлора.

В работе [Legge,1934] приводится 105 случаев отравления, происшедших в Великобритании и приведших к 9 летальным исходам, причем все летальные исходы приходятся на 1907 - 1910 гг. Автор настоящей книги не имел возможности собрать достаточную статистику по авариям с выбросом аммиака, такую, как, например, статистика по авариям с хлором, приведенная в работе [Harris,1981]. В табл. 15.2, взятой из отчета [АСМН.1978], отмечены 11 аварий с выбросом большого количества аммиака и приведшие к 41 летальному исходу. В табл. 15.1 отмечены 18 аварий с крупными выбросами аммиака, приведшие к 113 летальным исходам.

15.3.3. ПРИМЕНЕНИЕ АММИАКА В КАЧЕСТВЕ БОЕВОГО

ОТРАВЛЯЮЩЕГО ВЕЩЕСТВА

В истории не зафиксировано случая применения аммиака в качестве боевого отравляющего вещества во время войны.

15.3.4.1. АВАРИЯ 5 ИЮНЯ 1971 г. В ФЛОР АЛЕ

(ШТ. АРКАНЗАС, США)

По-видимому, это было самое крупное разлитие аммиака, отмеченное в литературе. Разрыв трубопровода привел к выбросу около 600 т аммиака. Жертв не было. Аммиак попал в реку, что привело к гибели рыбы. Этот случай описан в журнале [Chemical Engineering,! 971].

Эта авария, происшедшая на заводе по выпуску удобрений, описана в работе [Lonsdale,1975]. Причиной аварии стал отрыв торцевой крышки резервуара, содержавшего 50 т аммиака. Осколок торцевой части диаметром 2,9 м (25% массы торцевой части) отлетел на 40 м. Размер утечки составил 38 т аммиака, хранившегося при температуре около 15°С. В результате аварии погибло 18 чел., причем шестеро из них находились за пределами предприятия. Упоминавшаяся в начале раздела работа [Lonsdale,1975] содержит много информации. В частности, рис. 15.3, на котором представлен план места аварии с указанием местонахождения погибших и тех, кто остался в живых, заимствована также из цитируемой работы.

Из людей, работавших в радиусе до 50 м от места аварии, на месте погибли 2 человека, а 5 были спасены, но умерли позже от последствий отравления. Из работавших в радиусе 50 -100 м на месте никто не умер, впоследствии умерли 5 чел.; из пораженных на расстоянии 100 - 150 м впоследствии умер 1 чел.; на расстоянии 150 - 200 м - впоследствии умерли 5 чел. Было отмечено 65 случаев несмертельных отравлений. Отметим одну интересную подробность - некоторые пострадавшие утверждали, что на земле дышать было легче, так как воздух содержал у поверхности земли меньше аммиака. В статье [Lonsdale,1975] приводятся результаты металловедческого анализа разрушенного резервуара: торцевая часть оказалась очень хрупкой. По мнению независимого эксперта, после замены торцевой части резервуара (за 4 года до аварии) необходимо было провести термообработку для снятия образовавшихся напряжений.

15.3.4.3. АВАРИЯ 11 МАЯ 1976 г. В ХЬЮСТОНЕ (ШТ. ТЕХАС, США)

В данной аварии автоцистерна с аммиаком, двигавшаяся по горному шоссе, в результате дорожного происшествия съехала с полотна дороги и, пролетев 10 м, упала на проезжую часть проходившего внизу шоссе. Произошел мгновенный выброс 19т аммиака, погибло 6 чел., из них четверо умерли на месте (непонятно, правда, входит ли в это число водитель автоцистерны, который, по-видимому, погиб в результате дорожного происшествия, а не от действия аммиака), пострадало более 100 чел. [McMullen,1976]. Фотография места происшествия, сделанная через 1 мин после аварии и приведенная на рис. 15.4, заимствована из работы [Fryer,1979].

В начальный период аварии образовавшееся облако аммиачно-воздушной смеси было тяжелее окружающего воздуха. Доказательством этому служит значительная площадь вокруг места аварии, на которой, как видно по фотографиям, трава увяла и приобрела коричневый цвет. Эта площадь, согласно оценкам автора данной книги, сделанным путем сравнения фотографий из работы [Fryer,1979] и карты места аварии из работы [McMullen,1976] (рис. 15.5 и 15.6), составляет приблизительно 1 км2.

Были отобраны пробы воздуха в районе аварии, однако эта операция была проведена через 2,5 ч после аварии, и поэтому результаты анализа этих проб (концентрация аммиака составляла единицы мг/м2) никакой полезной информации об уровнях концентрации до момента отбора проб не дают.