ВВЕДЕНИЕ
На промышленныхпредприятиях приходиться осуществлять не только разделение растворов насоставляющие их компонентов, но и процессы разделения газовых и паровых смесей.
Для разделения газовых ипаровых смесей чаще всего используют сорбционные процессы. В основе сорбционныхпроцессов лежит избирательная способность к поглощению отдельных компонентовсмеси.
Сорбция — поглощениегазов, паров и растворенных веществ твердыми телами и жидкостями. Виды сорбции:
— адсорбция;
— абсорбция;
— хемосорбция;
— капиллярная конденсация.
Адсорбция — процесспоглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси или раствора твердымвеществом — адсорбентом.
Абсорбция — процесспоглощения паров или газов из газовых или паро-газовых смесей жидкими поглотителями- абсорбентами.
Хемосорбция — поглощениеодного вещества другими, сопровождающиеся химической реакцией (поглощениеаммиака водой, поглощение влаги и кислорода металлами).
Капиллярная конденсация — паров в микропористых сорбентах (она происходит вследствие того, что давление паровнад вогнутым мениском жидкости в смачиваемых ею узких капиллярах меньше, чемдавление насыщенного пара над плоской поверхностью жидкости при той же температуре).
Смесь паров или газов,направляемых на абсорбцию или адсорбцию называют абсорбтивом или адсорбтивом, авещества используемые как поглотитель называют абсорбентом или адсорбентом.
Рекуперация — методулавливания или выделения органических растворителей с целью их повторного использования.
Процессы абсорбцииприменяются для:
— извлечения ценных компонентов изгазовых смесей;
— санитарной очистки выпускаемых ватмосферу отходящих газов от сернистого ангидрида;
— как основная технологическая стадияряда важнейших производственных процессов (например: абсорбция серногоангидрида в производстве серной кислоты и т.д.).
Абсорбенты обладаютсвойством селективности (изберательности) (каждыйабсорбент лучше всего поглощает какие-то определенные газы и пары; другиесоставляющие газовой смеси им не поглощаются совсемили поглощаются незначительно.
Движущей силой,обуславливающей растворение газа или пара в абсорбенте, является разностьконцентраций его в растворе и над жидкостью (если концентрация в газовой фазекомпонента, который улавливает, больше, чем в жидкости, значит идет процессрастворения, в противном случае поглощенный компонентбудет выделяться из абсорбента).
Равновестность этой системы при постоянных давлениии температуре определяется законом Генри, в соответствии с которым растворимость газа пропорциональна его парциальномудавлению над жидкостью:
/>
где: Ха — молярная концентрация газа;
y — коэфициент Генри, зависящий отсвойств газа и жидкости; />
Ра — парциальное давление газа над жидкостью.
Процессы абсорбции, какправило, экзотермичны. Выделяющееся тепло будетповышать температуру процесса, что вызывает снижение поглотительной способностижидкости и условия абсорбции будут ухудшаться. Сповышением давления растворимость газа в жидкости увеличивается, следовательноусловия абсорбции будут улучшаться. Оптимальные условия ведения процесса абсорбции:
— пониженная температура;
— повышенное давление.
Аппараты, в которыхосуществляется процесс абсорбции, называется абсорберами или скруберами.
Типы абсорбентов:
— насадочные;
— тарелочные;
— барботажные;
— распыливающие,разбрызгивающие.
Конструктивно они малочем отличаются от ректификационных колонн соответствующего типа.
Процесс обратногоизвлечения из абсорбента уловленного компонента(процесс десорбции) осуществляется по разному:
— из раствора — ректификацией;
— из нестойкого химического соединения- путем нагревания или окисления.
1. Краткое описаниепроизводственного процесса
Из смесипаров и газов необходимое вещество можно выделить используя метод абсорбции.При улавливании паров этилового спирта из этилена в качестве абсорбента используетсявода.
Ниже даноописание производственного процесса абсорбционной установки.
Поступающаяна установку по линии 1 смесь пара и газа (этилен с парами этилового спирта) сначальным давлением 6 МПа подвергается охлаждению до температуры 10°С в водяных кожухотрубчатыххолодильниках 2. Предварительное сжатие и охлаждение начальной смесиобеспечивается в последующем более эффективным улавливанием паров из смесигазов. Из холодильника 2 смесь пара и газа поступает в два последовательно соединённыхабсорбера 3. Абсорберы представляют собой вертикальные цилиндрические аппараты,внутренний объём которых заполнен насадкой в виде керамических колец. В верхнюючасть последнего по ходу газа абсорбера насосом 12 подаётся регенерированный иохлаждённый в холодильнике 14 поглотитель-абсорбент — вода. Абсорбент, проходяабсорберы навстречу движению газа, поглощает из него пары бензина или спирта ив виде насыщенного раствора поступает в сборник 16. Очищенный от пара газ(природный или этилен) выходит из последнего абсорбера по линии 4 и поступает вкомпрессор 7, сжимается до давления необходимого для дальнейшей его переработки.Сжатый газ по линии 8 отводится из компрессорной станции.
Насыщенныйабсорбент из ёмкости 16 насосом 15 подаётся на разделение (десорбцию) вректификационную колонну 5. Перед поступлением на десорбцию абсорбент подогреваетсядо температуры кипения в подогревателе 13. Ректификационная колонне 5 имеет колпачковыетарелки. Рабочее давление в колонне приведено в табл.1, температура в верхнейчасти колонны равна температуре кипения удавливаемой жидкости (этилового спирта),температура в нижней части колонны равна температуре кипения применяемого абсорбента(воды). Нижняя часть колонны имеет подогреватели.
Теплоносителемподогревателей ректификационной колонны 5 и подогревателя насыщенногоабсорбента 13 является водяной пар.
Вректификационной колонне 5 из абсорбента отгоняются поглощённые им из начальнойсмеси пары этилового спирта. Отогнанный, из абсорбента пар выходит из верхнейчасти колонны и поступает на конденсацию к охлаждение в конденсатор-холодильник6. Поглощённый конденсат этилового спирта с температурой 20 оСпоступает в емкость ректификата 10. Из ёмкости 10 часть жидкости насосом 11подается в качестве флегмы на орошение ректификационной колонны 5, остальнаячасть отводится на склад в ёмкости готовой продукции.
Всеосновные аппараты технологической схемы размещены на открытой площадке.Колонные аппараты (абсорберы, ректификационные колонны) и непосредственно связанныес ними аппараты, расположены на трёхэтажной, металлической этажерке, имеющейдве двухмаршевые лестницы. Холодильники, подогреватели и промежуточные емкостирасположены на отдельных площадках. Площадки имеют по периметру бортики высотой15 см для защиты от растекания разлившейся жидкости.
Параметры работыаппаратов приведены в табл. 1 и 2.
Табл.1 Исходныеданные об аппаратах, оборудовании и помещении
Позиция
на рис.1. Наименование оборудования Режим работы Размеры Р, МПа
t, оС d или l, м h, м 1 Линия подачи на абсорбцию 0,6 20 - - 2 Холодильник газа кожухатрубчатый 0,6 10 0,8 5 3 Абсорберы 0,5 15 1,5 30 4 Линия подачи газа к компрессору 0,45 15 - - 5 Десорбер (ректификационная колонна) 0,46 170 2,5 32 6 Конденсатор-холодильник кожухотрубчатый 0,15 20 0,8 5 7 Компрессор газовый 2,4 50 - - 8 Линия сжатого газа 2,4 50 - - 9 Межступенчатый холодильник 2,4 50 - - 10 Приемник уловленного продукта 0,12 15 3 8 11 Насос центробежный для подачи орошения 0,6 15 - - 12 Насос для подачи абсорбента в холодильник 0,6 - - - 13 Подогреватель насыщенного абсорбента 0,4 170 0,8 5 14 Холодильник абсорбента 0,6 15 0,3 5 15 Насос для подачи абсорбента на ректификацию 0,4 20 - - 16 Сборник насыщенного абсорбента 0,4 20 2 6
Табл.2Исходные данные об оборудовании, подлежащем анализу техногенной опасности
/>№ оборудования исходные данные значение /> /> абсорбер Давление, МПА 0.11 />
Температура среды, оС 110 /> Диаметр, м 2 /> Высота, м 24 /> Паровой объем, % 80 /> Защита от давления Нет /> Средства тушения Нет />
Позиция
на рис. 1 Исходные данные Последняя цифра зачетной книжки Насосная станция для сжатия природного газа Ширина помещения, м 12 Длина помещения, м 24 Высота помещения, м 10 Кратность вентиляции, 1/ч 8 Скорость воздуха, м/с 0.8 Насосная станция для сжатия этилена Ширина помещения, м 18 Длина помещения, м 24 Высота помещения, м 10 Кратность вентиляции, 1/ч 6 Скорость воздуха 0.4 Общий энергетический потенциал, Е, ГДж. 90
2. Анализпожароопасных веществ, обращающихся в технологическом оборудовании
Своднаятаблица показателей опасности, применяемых в производстве веществ
Вещества
Показатель
опасности
Вещества обращающиеся
в производственном процессе
Этилен Этиловый спирт 1 5 6
Агрегатное состояние Газ Жид.
Группа горючести Г4 Г4
Молекулярная масса 28.03 46.069
Температура плавления 0С - -114.15
Температура кипения 0С -103.7 78.39
Плотность г/см3 - 0.7893
Температура вспышки - 13
Стандартная энтальпия образования, кДж/моль - -234,8 (г)
Теплота сгорания, кДж/кг -1318 кДж/моль 281,38 (г) кДж/кг
Стандартная мольная теплоемкость Cp (298 К, Дж/моль·K) 1,197 (г)
Энтальпия плавления ΔHпл (кДж/моль) - 4,81
Энтальпия кипения ΔНкип (кДж/моль) 839,3
Температура воспламенения,0С -
Температура самовоспламенения, 0С 435 404
Летальная доза (ЛД50, в мг/кг) 9000
Нижний концентрационный предел распространения пламени 2.7 3.6
Верхний концентрационный предел распространения пламени 34 17.7
Нижний температурный предел распространения пламени, 0С - 11
Верхний температурный предел распространения пламени 0С - 41
Температура тления 0С - -
Условия теплового самовозгорания - -
Минимальная энергия зажигания, мДж 0.12
Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и др. веществами Взрывоопасен при взаимодействии с кислородом
Нормальная скорость распространения пламени, м/с 0.735
Минимальное взрывоопасное содержание кислорода,% 10
Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора, %
42% СО2
Максимальное давление взрыва 830
Скорость нарастания давления взрыва, МПа/с 37.7
Класс опасности вещества 2 3
Класс опасности и подкласс вещества 2.3 3.2
Вывод: обращающееся втехнологическом процессе вещество является взрывопожароопасным, что свидетельствуето большой пожарной опасности данного процесса.
3. Анализ системыпредотвращения источников техногенной ЧС
3.1 Определение возможности образования горючей средывнутри производственного оборудования
Заключение о пожаровзрывоопасности газовоздушной смесиопределяется по следующей зависимости:
/>
Для этанола условияобразования горючей среды:
/>
/>
Для этилена:
/>
/>
Внутри оборудования сжидкостью горючая среда может образоваться только при наличии в оборудованиисвободного от жидкости объема (газового пространства), который сообщается сатмосферой и в той или иной степени насыщается парами жидкости.
Все оборудование (и сгазовой смесью, и с жидкостью) работает под избыточным давлением, поэтомуподсос окислителя в исследуемом процессе невозможен. Образование горючей смесиможет происходить на стадии формирования смеси этилена и этанола и в результатенеисправности оборудования, а также ошибок оператора.
3.2 Определение возможности выхода горючих и вредныхвеществ в воздух производственного помещения (на открытую площадку)
3.2.1 При нормальномрежиме функционирования
Горючие газы, пары ижидкости выходят в производственное помещение или на открытую площадку, еслитехнологические аппараты с жидкостями имеют открытую поверхность испарения илидыхательные устройства, при использовании аппаратов периодического действия,аппараты с жидкостями и газами имеют сальниковые уплотнения. Размеры образующихсянаружных пожаровзрывоопасных зон определяются свойствами обращающихся втехнологическом процессе производства веществ, количеством их, количеством веществкоторое может выходить наружу за определенный промежуток времени; условиямивыброса, растекания и рассеивания веществ в окружающей среде.
При нормальном режимефункционирования выход веществ наружу в производственное помещение практическиневозможен при исправности всего технологического оборудования.
Как правило, на величинувыходящих веществ в производственное помещение оказывает влияние и конструктивноеисполнение технологического оборудования. Так, в настоящее время оно выполненоне на достаточно высоком уровне. Поэтому пары ЛВЖ будут поступать впроизводственное помещение и при нормальном режиме работы. В случае недостаточнохорошей работы местных отсосов будут образовываться местные взрывоопасные зоны.3.2.2 При повреждениипроизводственного оборудования
Большую техногеннуюопасность представляют аварии и аварийные ситуации, при которых горючиевещества (жидкости, газы) выходят в производственное помещение или на открытуюплощадку, растекаются и рассеиваются по окрестности, образуя пожаровзрывоопасныезоны за пределами технологического оборудования.
Последствия поврежденияили аварии будут зависеть от:
- размеров аварии;
- пожароопасныхсвойств веществ, выходящих наружу;
- давления итемпературы в аппарате.
При эксплуатациипроизводственного оборудования возможно повреждение сальников, прокладокматериала корпуса, полное разрушение аппаратов.
Если в поврежденныхаппаратах находятся жидкости нагретые в условиях производства, то возможно:
- воспламенениевеществ, если они нагреты в условиях производства выше температурысамовоспламенения;
- образование ВОК,если выходящие из аппарата вещества нагреты ниже Тсам, но выше t всп.
Повреждения аппаратов итрубопроводов могут быть:
- местными(локальными);
- полными.
В первом случае черезобразовавшееся отверстие почти под постоянным давлением продукт в виде струйпара, газа или жидкости будет выходить наружу, а во втором — все содержимоеаппарата сразу выйдет наружу и кроме того, будет продолжаться истечение газаили жидкости из соединенных с ним трубопроводов.
Приавариях и повреждениях аппаратов и трубопроводов из них выходят горючие газы,пары или жидкости, что приводит к образованию пожаровзрывоопасных смесей нетолько у мест утечки, но и во всем производственном помещении, даже на открытыхплощадках.
3.2.2.1 Повреждения технологическогооборудования в результате механического воздействия
/>/>/>В результате механических воздействий на материал аппаратабудут воздействовать сверхнормативные внутренние напряжения, которые могутвызвать не только образование не плотностей в швах и соединениях, но и еговзрыв. Высокие внутренние напряжения возникают при повышенном давлении ваппаратах, а также в результате нагрузок динамического характера.
Повышенные давления,которые приводят к повреждению аппаратов могут возникать в результате:
I.Нарушенияматериального баланса работы аппарата, скорости и очередности подачикомпонентов.
Нарушение материальногобаланса происходит при несоответствии производительности работы насосов(11,12,15) и компрессоров (7), принятой интенсивности заполнения аппаратов, вслучае неправильного соединения аппаратов, которые работают с разным давлением,при увеличении сопротивления в дыхательных линиях, отсутствия или неисправностиавтоматики регулирования, подачи и отвода веществ.
II.Нарушенийтемпературного режима работы аппарата.
Нарушений температурногорежима происходит при отсутствии или неисправности контрольно-измерительныхприборов, недосмотра персонала, а в отдельных случаях от действия лучистойэнергии соседних аппаратов и даже от повышения температуры окружающей среды.Особенно опасно нарушение температурного режима для переполненных аппаратов.
III.Нарушенийпроцесса конденсации паров (холодильники 2,14,6)
Нарушение процессаконденсации паров происходит в результате:
1. уменьшения илиполного прекращения подачи хладагента;
2. подачи хладагентас более высокой начальной температурой;
3. сильногозагрязнения теплообменной поверхности аппарата.
IV.Попаданияв высоконагретые аппараты жидкостей, с низкой температурой кипения (десорбер5, подогреватель абсорбента 13)
Жидкости с низкойтемпературой кипения могут попасть в аппарат: с продуктом, подаваемым ваппарат; через неплотности теплообменной поверхности; при неправильномпереключении линий; в виде конденсата из паровых и продувных линий.
V.Нарушенийрежима работы аппарата с экзотермическим процессом.
Это происходит принесвоевременном отводе излишек тепла в реакции, нарушениях соотношений реагирующихвеществ, увеличении количества подаваемого катализатора или инициатора, принесвоевременном отводе из реактора излишек газообразных продуктов реакции,образовании пробок в линиях стравливания и отвода веществ.
VI.Действиена материал аппаратов и трубопроводов нагрузок динамического характера
Основные причины возникновениядинамических нагрузок:
а) резкое изменениедавления в аппаратах и трубопроводах:
- в момент пускааппаратов в эксплуатацию;
- в моментостановки аппарата;
- при грубыхнарушениях установленного режима температуры и давления;
б) гидравлический удар.
Гидравлический ударвозможен при:
- быстром закрытии и открытии задвижекна трубопроводах;
- больших пульсациях веществ,подаваемых насосами;
- резком изменениидавления на каком-либо дальнем трубопроводе;
в) вибрации аппаратов итрубопроводов.
Вибрации возникают:
- у недостаточнозакрепленных трубопроводов, которые работают под давлением;
- в аппаратах,соединенных с поршневыми насосами и компрессорами;
- в аппаратах,установленных вблизи работающих агрегатов;
- у недостаточнозакрепленных аппаратов.
VII. Эрозии материалов аппаратов и трубопроводов
Эрозия – механическийизнос материала перемещаемой средой. Эрозия металлов происходит при обтеканииконструкций потоком твердых, жидких или газообразных частиц или приэлектрических разрядах. Эрозия бывает газовая, абразивная, кавитационная, электрическая,ультразвуковая. В результате эрозии уменьшается толщина стенок аппаратов,трубопроводов, что приводит к возникновению опасных напряжений в них даже принормальном ведении технологических процессов.
3.2.2.2Повреждения технологического оборудования в результате температурного воздействия
При эксплуатациипроизводственного оборудования неплотности и повреждения могут возникать врезультате действия температур. Температуры могут привести к образованиюнепредусмотренных расчетом температурных напряжений в материале стенок аппарата,а также изменить механические свойства металла.
Температурные напряжения,как правило, возникают:
- при резкихизменениях рабочей температуры аппарата или внешней среды;
- под влияниемнеравномерного влияния действия температур на жестко закрепленные конструкции иузлы аппаратов;
- при наличии ваппаратах элементов, которые находятся под действием разных температур;
- в толстостенныхконструкциях.
Воздействие высокихтемператур на материал аппарата (металл) может привести к возникновениюпластических деформаций, а низких – снизить ударную вязкость.3.3 Определениевозможности образования в горючей среде (или внесения в нее) источниковзажигания, инициирования взрыва
3.3.1 Источники зажигания от открытого огня, искр и нагретыхповерхностей
В условиях производствадля данного технологического процесса характерными могут быть следующие источникизажигания:
- подогревательнасыщенного абсорбента;
- факелы и паяльныелампы, используемые для отогрева различных коммуникаций;
- малокалорийныеисточники зажигания (тлеющий окурок).
- высоконагретыепродукты и поверхность конструкции;
3.3.2/>/>/>Источники зажигания от теплового проявления механическойэнергии
В производственныхусловиях наиболее распространенными источниками зажигания от тепловогопроявления механической энергии являются:
- удары твердых телс образованием искр;
- поверхностноетрение тел;
Удары твердых тел.
При определенной силеудара некоторых твердых тел друг о друга могут образовываться искры, которыеназываются искрами удара или трения. Искры представляют собой нагретые довысокой температуры частицы металла или камня размером от 0.1 до 0.5 мм. иболее. Температура искры достигает в среднем 1550ОС. Несмотря навысокую температуру искры ее воспламеняющая способность сравнительно невысока,т.к. из-за малых размеров (массы) запас тепловой энергии искры очень мал. Искрыспособны воспламенить парогазовоздушные смеси, имеющие малый период индукции,небольшую минимальную энергию зажигания. Воспламеняющая способность искры,находящаяся в покое, выше летящей, т.к. неподвижная искра медленнейохлаждается, она отдает тепло одному и тому же объему горючей смеси, аследовательно нагреть до более высокой температуры.
В условиях производстванаиболее часто искры образуются при:
- работе ударныминструментом (молотки, зубила, ломы и т.д.);
- удары алюминиевыхтел о стальную окисленную поверхность
/>,
Искры, образующиеся припопадании в машины металла или камней.
Образование искр такогопроисхождения возможно в:
- аппаратахцентробежного действия (насосы, компрессоры).
Искры, образующиеся приударах подвижных механизмов машин об их неподвижные части.
Искры такогопроисхождения возникают при:
- - неправильнойрегулировки зазоров;
- - изнашиванииподшипников;
- - перекосах оборудования;
Источники зажигания попричине тепла трения.
Всякое перемещениесоприкасающихся друг с другом тел требует затрат энергии на преодоление работысил трения. Эта энергия в основном превращается в теплоту.
При нормальных условияхвыделяющееся тепло своевременно отводится и этим обеспечивается нормальныетемпературный режим.
Причина ростатемпературы:
- увеличениеколичества выделяющегося тепла;
- уменьшениетеплоотвода.
По этим причинам возможенперегрев подшипников.
Причины перегреваподшипников:
- отсутствиесмазки;
- чрезмернаязатяжка;
- перекосы;
- перегрузка валов;
- загрязнениеповерхности отложениями, уменьшающими теплоотвод.
3.3.3/>/>/>Источники зажигания от теплового проявления электрическойэнергии
Пожары отэлектроустановок могут происходить как при их нормальной работе, так и принеисправностях. При нормальной работе — неправильный выбор по условиям работы(без учета категории и группы взрывоопасной смеси и характера окружающей среды)электроустановок. При аварийных режимах вызванных несоответствиемэлектрооборудования номинальным токовым нагрузкам, перегрузкой электрических исетей и электродвигателей, короткими замыканиями и большими переходнымисопротивлениями.
Причинами пожаров так жемогут быть разряды статического и атмосферного электричества.3.3 Определениеусловий, способствующих распространению пожара
а)скопление значительного количества горючих веществ и материалов в помещениях ина открытых площадках, превышающих установленные нормы;
б)наличие развитой системы вентиляции, а также отсутствие или неисправность огнезадерживающихи обратных клапанов, шиберов и заслонок в системах вентиляции;
в)наличие технологических коммуникаций (производственная канализация, технологическиетрубопроводы, транспортерные линии, пневмотранспорт);
г)аварии аппаратов и трубопроводов, сопровождающиеся разливом ЛВЖ, и загазованностьюпомещений, установок;
д)наличие незащищенных технологических и других проемов в перекрытиях, стенах,перегородках;
е)отсутствие или неисправность:
- автоматических установок обнаружения и тушения пожаров;
- средств связи;
- противопожарного водоснабжения;
- аварийного слива жидкостей из производственного оборудования;
- первичных средств пожаротушения;
ж)появление на пожаре внезапных факторов (взрыв аппарата, выбросы, обрушениеконструкций и т.д.);
з)несоответствие противопожарных расстояний.
Попроизводственным коммуникациям пожар будет распространятся в тех случаях, есливнутри трубопроводов, воздуховодов, траншей, туннелей или лотков образовалась горючаясреда, когда трубопроводы с этой горючей средой работают неполным сечением, еслив системе заводской канализации на поверхности воды имеется слой горючейжидкости, когда имеются горючие отложения на поверхности труб, каналов ивоздуховодов, если в технологической системе находятся газы, газовые смеси илижидкости, способные разлагаться с воспламенением под воздействием высокойтемпературы или давления. Огонь может также распространяться по транспортерам,элеваторам и другим транспортным устройствам, через не защищенныетехнологические проёмы в стенах, перегородках и перекрытиях.
4.Определение параметров поражающих факторов источников техногенной ЧС
4.1 Определение относительного энергетическогопотенциала блока
Относительныйэнергетический потенциал характеризует запас энергии в технологическом блоке,который может быть реализован при взрыве определяется по формуле
/> />
где: E — общий энергетический потенциал (кДж).
Условнаямасса горючих веществ определяется как отношение общего энергетическогопотенциала к единой теплоте сгорания большинства углеводородов по формуле (14).
/>,/>
Категориявзрывоопасности блока II.
4.2 Определениепараметров поражающих факторов источников техногенной чрезвычайной ситуации длядесорбера 5
Поражающийфактор источника техногенной ЧС — составляющая опасного происшествия,характеризуемая физическими, химическими и биологическими действиями или проявлениями,которые определяются или выражаются соответствующими параметрами
Приоценке поражающих воздействий факторов источников техногенной чрезвычайнойситуации определяют:
а)массу веществ вышедших при аварии;
б)площадь аварийного разлива жидкостей;
в)размеры зон ограниченных НКПРП;
г)избыточное давление взрыва;
д)величину плотности теплового потока;
е)размеры зон возможных разрушений и травмирования персонала;
ж)глубину зоны заражения вредных веществ;
з)продолжительность поражающего действия вредных веществ.
В виду того, что оборудованиерасполагается на открытой площадке, определяем горизонтальные размеры зон, ограничивающие паровоздушныесмеси с концентрацией горючего выше НКПР возле десорбера:
/> (1)
/> (2)
где
m п — масса паров ЛВЖ,поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более3600 с, кг;
rГ.П. — плотность паров ЛВЖ при расчетнойтемпературе и атмосферном давлении, кг×м-3;
Рн — давление насыщенныхпаров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;
К — коэффициент, принимаемый равным К= Т/3600 для ЛВЖ;
Т — продолжительность поступленияпаров ЛВЖ в открытое пространство, с;
Снкпр — нижний концентрационныйпредел распространения пламени паров ЛВЖ, % (об.);
М — молярная масса, кг×кмоль-1;
V0 — мольный объем, равный 22,413 м3×кмоль-1;
tр — расчетнаятемпература, °С.
/> (3)
где А, В, СА — коэффициенты Антуанна (определяются по справочной
литературе );
tж – температуражидкости.
Т – время испарения жидкости, с.
Длительность испарения жидкостипринимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с.
Массу паров ЛВЖ принимаем равноймассе этанола в десорбере, учитывая, что весь этанол находится в паровой фазе изанимает 80% объема десорбера.
/>
/>
где /> плотностьпаров ЛВЖ, />;
V – объем газовой смеси десорбера,содержащей этанол, м3;
mп – масса паров ЛВЖ, кг;
P – давление в десорбере, кПа;
Va – объем десорбера, м3;
0.8 – коэффицент, учитывающий паровоепространство.
/>;
где D – диаметр десорбера, м;
h – высота десорбера, м.
Определяем расчетное избыточноедавление на расстоянии 30м от десорбера:
/>
где Ро — атмосферноедавление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
r — расстояние от геометрическогоцентра газопаровоздушного облака, м;
mпр — приведенная массагаза или пара, кг, вычисляется по формуле
/> (4)
где Qсг — удельная теплотасгорания пара, />;
Z — коэффициент участия горючих газови паров в горении, который допускается принимать равным 0,1;
Qо — константа, равная />;
т — масса горючих паров, поступившихв результате аварии в окружающее пространство, кг.
5.Определение категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности, классавзрывоопасной зоны
Т.к. горизонтальный размер зоны, ограничивающейгазопаровоздушные смеси с концентрацией горючего ниже нижнего концентрационногопредела распространения пламени (НКПР) меньше 30 м и расчетное избыточноедавление при сгорании паровоздушной смеси на расстоянии 30 м от наружнойустановки меньше 5 кПа, то наружная установка относится к категории Вн.
В видутого, что образование взрывоопасных концентраций возможно при аварии, тосогласно п.7.3.43 ПУЭ, класс зоны возле десорбера — В-1г.
6. Разработкамероприятий по снижению техногенной опасности производственного процесса
6.1 Требования к теплообменнымпроцессам и аппаратам (холодильникам, конденсаторам)
1) Перед пуском вработу теплообменников необходимо провести их внешний осмотр, проверитьисправность контрольно-измерительных или регулирующих приборов, арматуры,теплоизоляции, проверить состояние площадок под аппаратами. Не допускаетсязагрязнение площадок горючими веществами.
2) Разогрев (припуске) и охлаждение (при остановке) теплообменников должны производитьсяплавно, во избежание повреждения от температурных напряжений.
3) Необходимоследить за подачей хладоагента (захоложенной воды, рассола, сжиженного газа) вхолодильники-конденсаторы. При прекращении подачи хладоагента процесснеобходимо остановить.
4) При эксплуатациитеплообменников необходимо осуществлять контроль за содержанием горючих веществв негорючем теплоносителе. Периодичность контроля должна быть указана впроизводственной инструкции.
5) Не допускаетсяснижение уровня нагрева горючей жидкости в аппаратуре и оголения поверхноститеплообмена во избежание ее перегрева.
6) Необходимособлюдать установленную периодичность контроля за состоянием трубок, трубнойдоски и межтрубного пространства кожухотрубных теплообменников. Отглушениенеисправных трубок не должно влиять на нормируемые параметры технологическогопроцесса.
6.2 Требования к процессамректификации, абсорбции и адсорбции горючих смесей
1. Ректификационныеколонны и абсорберы перед пуском должны быть осмотрены, проверена исправность иготовность к работе всех связанных с ними аппаратов и трубопроводов,исправность контрольно-измерительных приборов, регуляторов температуры идавления в колонне, измерителей уровня жидкости в нижней части колонны, приемникахректификата, рефлюксных емкостях и емкостях остатка.
2. При разгонкенизкокипящих растворов и сжиженных газов во избежание образования ледяных икристаллогидратных пробок необходимо контролировать количество влаги в сырье,подавать соответствующий растворитель в места, где систематически наблюдаетсяотложение льда, или осуществлять обогрев этих мест.
3. Герметичностьвакуумных колонн и связанных с ними аппаратов контролируется, как правило,автоматически по содержанию кислорода в парогазовой фазе после вакуумныхнасосов или вакуум-эжектора. При отсутствии стационарных приборов, осуществляетсялабораторный контроль с периодичностью, определенной в производственных инструкциях.При падении вакуума ниже предельно допустимой нормы в колонну должен быть поданинертный газ и приняты меры по остановке процесса.
4. Приборыавтоматического контроля уровня жидкости в сепараторах должны быть в исправномсостоянии. При отсутствии стационарных приборов, должен осуществлятьсялабораторный контроль с периодичностью, определенной в производственных инструкциях.
5. На открытыхустановках в зимнее время спускные и дренажные линии, а также участкитрубопроводов подачи замерзающих жидкостей (воды, щелочи и других жидкостей)должны иметь исправное утепление.
6.3 Требования к процессам сжатиягорючих газов
1. При эксплуатациикомпрессоров должны соблюдаться требования “Правил устройства и безопаснойэксплуатации поршневых компрессоров, работающих на взрывоопасных и токсичныхгазах” и настоящих Правил.
2. При сжатии ГГнеобходимо обеспечить герметичность уплотняющих устройств, исправностьблокировки, обеспечивающей остановку компрессора при падении давления в системегидравлического уплотнения ниже предельно допустимого. При обнаружении пропускагаза компрессор должен быть остановлен и неисправность устранена.
3. Системы смазкимеханизма движения цилиндров и сальников должны иметь исправные блокировки поостановке двигателя компрессора при падении давления в системе смазки нижедопустимого.
4. Дляпредотвращения отложений в трубопроводах продуктов разложения масла и ихвозгорания не допускается превышать нормы расхода масла, установленные регламентом.
5. Необходиморегулярно очищать клапанные коробки и клапаны воздушных поршневых компрессоровот масляных отложений и нагара.
6. Не допускаетсяработа компрессора с искрением на контакте запальной свечи у газомотора, атакже проверка наличия искры у свечи в компрессорной.
7. Не допускаетсяочистка компрессорного оборудования и трубопроводов от масляного конденсата ипродуктов разложения масла выжиганием.
8. Газомоторныекомпрессоры должны быть оборудованы исправными автоматическими отсекателямитопливного газа, срабатывающими при понижении давления в приемной линиикомпрессора ниже допустимой величины.
6.4 Требования к процессамтранспортирования ЛВЖ, насосному оборудованию
1. Для транспортирования ЛВЖ следует применять центробежныебессальниковые насосы.
2. Насосы,транспортирующие ЛВЖ, должны иметь исправное дистанционное отключение избезопасного места.
3. Не допускаетсявключать в работу горячие резервные насосы без предварительного их прогрева.
4. Затворнаяжидкость уплотняющих устройств, применяемая для обеспечения герметичностинасосного оборудования должна быть инертной к перекачиваемой среде.
5. При работенасосов необходимо следить за смазкой трущихся частей и температуройподшипников. Не допускается работа насосов с температурой подшипников вышепредусмотренной паспортными данными и наличием под насосами пролитого смазочногомасла и продуктов.
6. Производитьремонт на работающих насосах и заполненных трубопроводах не допускается.
7. Во избежаниегидравлического удара и возможного разрушения не допускается резко увеличиватьили уменьшать число оборотов центробежных насосов, а также число ходов поршняпоршневых насосов.
ЛИТЕРАТУРА
· ГОСТ 12.1.004-91«Пожарная безопасность. Общие требования».
· ГОСТ 12.1.044-89«Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методыих определения».
· СТБ 11.0.02-95«Система стандартов пожарной безопасности. Пожарная безопасность. Общие терминыи определения».
· НПБ 5-2000«Категории помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарнойопасности».
· Алексеев М.В. идр. Пожарная профилактика технологических процессов производств. – М, 1986.
· Алексеев М.В.Основы пожарной профилактики технологических процессов производств. – М, 1972.
· Справочник.Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средств их тушения. Ч. 1, 2. М.;Химия, 1990.
· М.В. Алексеев «Пожарная профилактика технологических процессов производства»,ВИПТШ, Москва, 1986 г.
· Методическое указание к выполнению расчетно-графической работы «аналитическаяоценка вероятности возникновения источников техногенной чрезвычайной ситуации»,КИИ МЧС РБ, Минск, 2001.
· «Пожароопасность веществ и материалов и средство их тушения»,Химия, Москва, 1980 г.
· ППБ РБ 1.01-94 «Общие правила пожарной безопасности РБ дляпримышленных предприятий», Минск, 1995г.
· ППБ 2.08-2000 ППБ для химических, нефтехимических,нефтеперерабатывающих производств.