Asetilen üretimi yapılan bir tesiste tehlike ve işletilebilirlik analizinin uygulanması
Application of hazard and operability study in an acetylene plant
Yazar: SEVAL KÜÇÜKPARMAKSIZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İNCİ SALT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Risk değerlendirmesi = Risk assesment ; İş güvenliği = Work safety ; İş sağlığı = Occupational health

Özet:
Kimyasal proses endüstrisinde yaygın olarak kullanılan tehlike analiz yöntemlerinden biri Tehlike ve İşletilebilirlik Analizi (HAZOP)'dir. HAZOP analizi sistemli bir çalışmanın ürünü olarak fabrikaların tasarım ve/veya işletme aşamalarında olası tehlike ve işletilebilirlik sorunlarının belirlenmesini sağlamaktadır. Tez kapsamından gerçekleştirilen tehlike ve işletilebilirlik analizi asetilen üretimi ve dolumunun yapıldığı bir tesise uygulanmıştır. Çok kolay alevlenir bir gaz olan asetilenin başlıca tehlikesi yaklaşık %2,3 - %82 patlama sınırı aralığında hava ile patlayıcı bir ortam oluşturmasıdır. Asetilenin kendi yapısından kaynaklı bir diğer önemli tehlikesi ise belirli koşullar altında yüksek enerji açığa çıkararak ayrışma reaksiyonu gerçekleştirmesidir. Tesiste karpit ve suyun reaksiyona girmesi ile başlayan kimyasal reaksiyon sonucu asetilen gazı üretilmekteydi.  Proses üretilen gazın çeşitli safsızlıklardan arındırılarak, silindirlere dolum öncesi sıkıştırılması ve son aşamada silindir dolumu ile son bulmaktaydı. Prosesin Boru ve Alet Diyagramı üzerinden (P&ID) bu kısımlar 14 farklı çalışma düğümüne ayrılmıştır. Prosesten veya ekipmanlardan kaynaklanan olası tehlike ve işletilebilirlik sorunlarının belirlenmesi amacıyla önerilen kılavuz kelimeler proses değişkenlerine uygulanmış ve çalışma koşullarından kaynaklanabilecek 66 adet olası sapma geliştirilmiştir. Geliştirilen sapmaların olası sebepleri belirlenerek toplamda 182 adet sapma nedeni tespit edilmiştir. En fazla sapma nedenlerini ekipman ve kontrol sistemlerinde meydana gelen arızaların oluşturduğu görülmüştür. Mevcut proses işleyişinde her bir sapma nedeni sonucunda meydana gelerek tüm sistemi etkileyen 120 adet olası sonuç tespit edilmiştir. Bu sonuçlar içerisinde yangın ve/veya patlamanın sayıca en fazla olduğu görülmüştür. İşletmedeki mevcut güvenlik önlemleri belirlenerek, olası sonuçlar için yeterli olup olmadıkları değerlendirilmiştir. Daha sonra HAZOP analizi, oluşturulan yarı-kantitatif bir risk matrisi ile olası sonuçların risk seviyelerinin belirlenmesi için devam ettirilmiştir. Belirlenen riskler doğrultusunda 51 adet düşük riskin "kabul edilebilir", 68 adet orta risk ve 1 adet yüksek riskin "tolere edilebilir" olduğu belirlenmiştir. Sistemde "kabul edilemez" bir risk tespit edilmemiştir. Gerekli görülen alanlarda riskleri düşürmek ve prosesin işleyişi sırasında güvenliğin devamlılığını sağlamak için ilave öneriler sunulmuştur.

Abstract:
One of the hazard analysis methods commonly used in the chemical process industry is Hazard and Operability Analysis (HAZOP). It is possible to identify possible dangers and operability problems in the design and / or operation phases of the factories with HAZOP analysis as a product of a systematic work. The hazard and operability analysis was applied to a facility where acetylene production and filling was carried out. The main danger of acetylene, a highly flammable gas, is that it creates an explosive atmosphere with air in the range of about 2.3% to 82%. Another important hazard of acetylene due to its structure is the decomposition reaction by releasing high energy under certain conditions. Acetylene gas was produced as a result of the chemical reaction that started with the reaction of carbide and water at the acetylene plant. The process was carried out by filling various types of impurities, compressing the cylinders before filling and filling the cylinder in the final stage. Through the Piping and Instrumentation Diagram of the process (P&ID), these sections were divided into 14 different working nodes. In order to identify the potential hazards and operability problems arising from the process or equipment, the suggested guiding words have been applied to the process variables and 66 possible deviations have been developed which may result from the operating conditions. The possible causes of deviations were identified and a total of 182 causes of deviation were determined. It is seen that the most deviation causes are the faults occurring in the equipment and control systems. In the present process operation, 120 possible results were idetified as a result of each deviation caused by the whole system. These results showed that fire and / or explosion were the highest in number. The existing security measures in the plant were determined and they were evaluated whether they were sufficient for the possible results. The HAZOP analysis was then continued to determine the risk levels of the possible results by a semi-quantitative risk matrix. According to the determined risks, 51 low-risk "acceptable", 68 moderate risk and 1 high risk were found to be "tolerable".  No "unacceptable risk" has been identified in the system. Additional recommendations have been made to reduce the risks in required areas and to ensure the continuity of safety during the operation of the process.