化学プラントの設備と地震被害
こんにちはかねまるです プラントライフは化学プラントの技術者が
化学を軸に皆さんの視野を広げていく番組です 今回は地震の話をします
最近地震多いですね 愛知の方でも起きました
1ヶ月ほど前の話ですけど 北海道の方の緊急地震速報が
取り消されたっていう話もありましたね あの速報でもし本当に大きな地震が来ていたら
近くの工場コンビナートっていうのはどうなるんでしょうか
そこで今回は化学プラントと地震についてお話をしていきたいと思います 地震が起きると化学プラントで何が起きるのか
過去にどんな事故があったのか それから忘れてはいけないのが法律で決められていることもあります
それらも踏まえて災害で広げないためにプラントで行っていることなどありますので 順番に話をしていきたいと思います
それでは行ってみましょう まず地震について話す前に化学プラントってどんなものがあるのか
どういう設備があるのかっていうのをざっくり紹介しておきます 有名なのは工場の夜景ですけれども
まあ正しいっちゃ正しいんですけどもう少し解像度を上げてみましょう コンビナートの写真で目を引くのが長い細長い装置
これが灯と呼ばれるものです 中で蒸留をしたり
あとはガスを液体に吸収させたりとかもしてますかね 主には蒸留をして成分を分けるための灯です
高さが数十メートルあるものは普通で本当に高いものは100メートル近くあるらしいです この長い灯自体は
足元にスカートっていう土台みたいなものがありまして それを基礎にボルトで止めています
大きいのが灯でしてその他に地面の方に並んでいる丸っこい容器があります それが層と呼ばれるもの
いわゆるタンクです 原料や製品を貯めたり混ぜたり反応させたり
小さいものから大きいものまでありまして めちゃめちゃ大きい石油タンクとかだと直径が100メートル超えるものもあるそうです
こうした灯や層を 配管でつないでいます
パイプですね でも配管の距離っていうのは
それこそ何百メートルってありますので 2メーター程度の配管をつないでつないで持っていきます
そのつなぎ目っていうのはフランジというものでつなぎます 長いパイプがあって
そこにエリマキトカギみたいな 丸い放射状に広がったものがついてまして
パイプと円盤がつながったような感じですかね その円盤同士をボルトで締め付けて接続するようなイメージです
そして装置とはちょっと違うんですけど 温度や圧力
流量に液の高さ 液面というのを測る装置がセンサーがあります
プラントのあちこちについていてその情報がすべて中央制御室 コントロールルームに集まっています
運転員はそこで画面を見ながらプラントを動かしています それではここから地震の話をしていきますけど
化学プラントにとって地震で一番怖いのは 中に閉じ込められているものが外に漏れ出すことです
プラントで使っているのはただの水っていうわけではないですねやっぱり 燃えやすい液体にガス
圧力をかけたガス 他にも体に有毒なものもあります
普段はちゃんと閉じ込めているので外には出てきません でも地震によってその閉じ込めたものがどこかから漏れるようになってくるかも
しれないんですよね いろんなところから漏れっていうのは起きえます
まずは揺れですね 東日本大震災の後の国の調査っていうのもありまして
圧力の高いガスを使う設備だったら タンクを地面に留めておくようなボルトとか
タンクの足の部分っていうのに被害が出ています やっぱり揺れに弱いとこっていうのは細くて長いもの
つなぎ目 支えている部分
そういうところが揺さぶられて傷んでいきます こういうところから割れたり折れたり
液状化・津波・ライフライン停止の影響
ひびが入ったり そして漏れにつながっていきます
あともう一つ揺れ以外にもそれが原因で起きる 地面のところの影響です
液状化って聞いたことありますかね 地下水をたっぷり含んだ砂の地面が
強い揺れでそれまではお互いに砂の粒で支え合っていたところがバラバラになっちゃって
地面全体が液体に近い状態になるんです ちょっとアニメの世界みたいな感じですけど
地面が液体に近い状態になるっていうことで 当然地面で支えていた場合液状化してしまうと
タンクの基礎が沈んだりとか配管が曲がったりもしますね そしてもう一つ
3つ目が津波です これを聞いている方はよく覚えていると思います
東日本大震災で津波が発生しました 当時の東日本大震災で何らかの被害を受けた危険物の施設っていうのは
3000近くありまして そのうち揺れが原因になるものが42%
津波の原因が55%って揺れよりも津波の方が多かったってなっています 水の勢いっていうのは強くて
横から設備にダメージを及ぶのはもちろんなんですけど 水没したら設備も使えなくなってしまいます
結構海水って錆びやすいんです 鉄やステンレスの点滴だったりします
そういえばもう一つ忘れちゃいけないのがライフラインが止まること 電気や水が止まってしまうと化学プラントも動かせなくなってしまいます
電気は動力ですね モーターを動かして混ぜたり液体を動かしたり
センサーも電気で動きます その情報を電気を使って監視しています
もう一つ冷却水に蒸気 温度を調節するものですねこれらも止まってしまいます
反応暴走を避けるために冷却水でずっと冷やし続けてたものが止まると 温度が上がって爆発するっていうことも起きえます
反対に蒸気っていうのはどちらかというと流動性を持たせたりする時に使ったりもしますので
この蒸気が止まると設備の中が全部固まってしまって再開できなくなってしまいます
ESDと「2 out of 3」による緊急停止
地震による被害がいろいろ考えられる中で 化学プラントって地震が起きたらどうやって対処するんでしょうか
緊急地震速報が鳴って揺れが始まった みんなで急いで停止作業っていうわけじゃなくて
よく聞くのは 人の判断を待たずに自動で安全な状態に持っていく仕組みがあります
英語で言うとエマージェンシーシャットダウンと言います
略してESD この言葉は化学プラントの業界ではすごく有名な言葉
ESDっていうと緊急停止システムのイメージになります
製造業で近い言葉で言うとインターロックっていう言葉も近いかもしれませんね
何か異常があったら停止するための処置を施すっていう意味合いです
ESDの仕組みをもう少し細かく見ると3つの部分でできています
まずは異常を見つけるためのセンサー
そのセンサーで検出した値をもとに実際に設備を止めるかどうか判断するための装置
そして実際に現場のバルブを閉めたりポンプを止めたり
停止するための処置をする機器
まず異常を見つけるセンサーっていうのは代表的なのは地震系です
実際に地震を検知するっていうのが一番確実です
揺れを見るっていうことですね
どれくらいの揺れで止めるのかっていうのは設備の強さとか地盤とかで変わってきたりはしますね
一つの参考としては神奈川県で地震がありまして
150ガルという揺れの強さ
つまりはだいたい震度5弱くらいの揺れが来たら止めるという地震になっているようです
私もイメージはそれぐらいですね
じゃあこれぐらい震度5弱ぐらいの強い揺れが来たら止めましょうと決めても誤震ってあるじゃないですか
つまり実際に地震が来てないけど検知してしまう
あー間違ったー
じゃあ済まないんですよね
設備が止まっちゃうんです
ここが難しいところで
間違って止めてしまうと結構被害が大きいんですよね
再開するのってすごく大変で
設備って止めるときもゆっくりいろいろ処置をしながら止めるのが理想的で
急に止められてしまうといろんなところに影響が及んじゃうんですよね
急に止めてしまうと正しい停止手順を踏んでいないので再開がすごくめんどくさかったりします
それはもちろん実際に地震が起きて急停止したんだったら納得はいくんですけど
例えば地震系を設置している近くで工事がありました
ダンプが移動してその揺れで検知しちゃいましたとか
そういうことで止まってしまったらたまったもんじゃないですよね
ということで今回覚えておいてもらいたい言葉が
2 out of 3と呼ばれるものです
要は多数決みたいな感じなんですけど
地震系を1台じゃなくて3台置いてそのうち2台が反応したら止めるっていう考え方です
1台だけ何かの表紙で誤って反応しても
残り2つが揺れてないから大丈夫って形で誤った判断を防いでくれます
この考え方は何も地震に限ったことではなくて
安全設計とかの考え方で2 out of 3っていうのはよく言われる話なんです
製造業で制御関係をされている方はよくご存知だと思います
地震事例とスロッシング
こんなにややこしくなるんだったら緊急地震速報を参考にした方がいいんじゃないかとも思いたくなるんですけど
先日誤信がありましたね
これは安全上大事な話なので出してもらっていいんですけど
誤った速報が出てくる可能性もあるっていうことです
それに経験された方いらっしゃると思うんですけど
揺れてから直後に緊急地震速報が出るっていうこともありませんか
結局は実際に揺れたのを検知する方が確実だったりします
実際に気象庁自身が速報の限界っていうのははっきり書いてあるんですよね
速報から強い揺れまでは数秒から長くて数十秒で
震源に近いところでは間に合わないとか
予測の深度っていうのはちょっと誤差がありますよとか
だから完全に緊急地震速報を当てにするっていうのは少し難しい話ではあります
ここからは過去の地震で化学プラントとか整油所とかが
実際にどうなったかっていうのを確認してみます
1964年新潟地震
これは整油所の大きなタンクで火災が起きておりまして
原油のタンクですね
最初にでかいと100メートル近い直径がありますよって言ってた
あの原油のタンクです
原油のタンクっていうのは上から見たら分かるんですけど
屋根が乗っています
しかも浮き屋根式というものでして
タンクの中に原油が入っていて
その上に蓮の葉みたいに屋根が乗っているんです
だからタンクの中の原油が減ってくると屋根も一緒に沈んでいる感じです
ぷかぷか上で浮いてるんです
これは屋根と油の間に空間ができなくなるので
油が蒸発しにくいっていう特徴があります
燃えやすい原油の蒸気も溜まりにくいんです
地震が起きたときはこの浮屋根が揺れて揺れて
浮屋根のちょっと上のところまで原油が溢れたそうです
こういう感じでタンクの中の駅面が大きく揺れるっていうのをスロッシングと呼びます
水が入ったコップを揺らして中の水が揺れるっていうのと同じことが
巨大なタンクの中でしかも燃えやすい原油で発生したんです
その他にもタンクや配管から油が漏れて燃え広がっていきます
その他にも東日本大震災に合わせて千葉の方でも被害が及んでいます
揺れに伴って洪災が耐えきれなくなってそれによってタンクが倒れてしまいました
倒れたタンクが周りの配管を壊してLPGが漏れ出して火がついてしまいました
当時のこのタンク自体は中にLPGが入っていたわけではなくて水で満たされていたそうです
解放検査っていう強度に耐えられるかっていう検査を行っておりまして
内部の検査が終わって中に空気が残っちゃっていますので水を入れて空気を追い出しているとこでした
ただ一つ誤算だったのは密度の違いです
比重で言うと水が1に対してLPGが0.5っていうことでタンク内いっぱいに入れてしまうと水の方が2倍重たいんですよね
建築上の耐震設計の重量が約2倍必要になってくるっていうことになります
そんな時に地震が来てしまって火重に耐えきれなくなってタンクが落ちてしまったようです
法律とプラントの防災対策
こんな感じで被害が起きやすいのが化学プラントなんですけれども
それによって地震対策としていくつか法律があります
一つが高圧ガス保安法
これ自体は地震に対してってよりは高い圧力でガスを使うときはこの法律に従いなさいっていうものがあります
二つ目が消防法
ガソリンとか灯油のような燃えやすい液体つまり危険物というのを扱う施設はこの消防法で縛られます
そして三つ目が石油コンビナート等災害防止法
略して石災法
コンビナートみたいな特別防災区域っていうところは
先ほど話した高圧ガス保安法と消防法にプラスして石災法も防災の体制として求められていきます
要はたくさんの法律で化学プラントは縛られています
実はですねちょっと配管変えようかなって思うだけで大変なんです
いろんな手続き踏まないといけないんです
細かい法律の話をしても面白くないのでざっくりこんな決まりがあるっていうお話をしますと
まずは壊れないように作りましょう
いろんな揺れが起きても無傷というわけではなくて
絶対漏らさないようにしましょうってところを基準に設けられています
その他にも漏れてしまった場合必ずすぐ止めれるようにしましょうというものもあります
緊急遮断弁と呼んだりするんですけど
例えば異常が発生したら燃えやすいガスとか毒性のガスを扱う設備に原料の供給を自動で止めますとか
先ほど話したESDとかインターロックっていうものに近いと思います
そして3つ目は漏れても広げないこと
例えば油を扱うようなタンクの周りには防油底っていう液体の溜まりを作る掘りみたいなものがあります
一番大きいタンクの110%以上
だから一番大きいタンクの中身が全部漏れたとしてもこの防油底の中で受け止められるようにしなさいっていう決まりがあります
あとは積採法では自前で消防隊を設けなさい
自衛消防組織っていうのを置くような決まりもあります
会社の規模が大きくなってくると消防車も置かないといけません
被害を広げない備えと速報時の行動
泡消化設備なんていうのもあります
あとは法律で決まっているけど決まってなくても絶対やらないといけないのが
事業所ごとに地震が起きたらどうしますかっていうのを手順を策定しておかないといけません
地震が起きたらこうやって設備を停止させる
安全確保はこうする
ここに避難したりこうやって消化活動したりするっていうルールをちゃんと決めて訓練もしておきます
こうやって法律ですとか社内の規則によって化学プラントの安全性は保たれて
そして近隣住民の方に被害が及ばないように
毎日安全運転を心がけているっていうことなんです
今回は地震と化学プラントについての話をしてきました
被害を広げないために設備は壊れにくく作る
揺れたら止めて閉じ込める
漏れたとしてもちゃんと受け止める
そして燃えたら消す
一つ言い忘れてましたけど再開するときはちゃんと点検してから動かします
そんな感じで化学プラントでは地震に対する備えをかなり行っています
とは言っても被害が過去になかったわけではなくて
何度か発生した大きな事故に合わせて都度法律や基準が書き足されていて
現在の形になっています
最後に忘れてはいけないのはもし緊急地震速報がなったら
今回のような空振りがあったとしてもまずは身を守ってください
速報っていうのは確実なものではないんですけど
少ないデータで揺れが来る前に知らせるための仕組みなので
外れることがあるのはその速さとの引き換えだってことは忘れてはいけません
ただちょっと個人的には精度を上げてくれるともっと嬉しいなと思ったりもしたりしなかったり
ということで今回はここまでです
プラントライフでは化学や工場に関するトピックを扱っています
配信は毎週水曜日と日曜日の朝6時です
番組への質問やご感想は概要欄のお便りフォームからお待ちしています
実はこのプラントライフ11月30日で2周年を迎えます
ということでお便りお待ちしています
って言うとちょっと偉そうなんですけど
せっかくの2周年なので感想はもちろん嬉しいところですけど
感想だけじゃなくてこの際だから言っておきたいことっていうのも募集します
気になるところとかこうしてほしいところっていう声も聞いてみたいです
せっかくの3年目
いい形で直しながら進めていきたいと思っています
ぜひお便りお待ちしております
ついでにスポットファイとかアップルポッドキャストで
5段階評価つけてくれると嬉しいなーって思います
よろしければ評価をお願いします
新しく聞く方の参考になりますからね
それではお聞きいただきありがとうございました
