Автор статьи
Валерия
Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
Введение
В области производства химических веществ существуют высоких риски возникновения внештатных ситуаций, в частности, пожаров и взрывов, вызванных нарушением технологии производства или неправильным хранением сырья и производимого продукта. Пожары и взрывы на промышленном производстве, особенно с использованием горючих веществ, приводят к травмированию или даже гибели людей, а также к значительным экономическим потерям. Главенствующими определяющими пожарной опасности технологического процесса являются: — наличие пожарной нагрузки: горючих твердых, жидких и газообразных веществ; — величина возможного избыточного давления при диффузионном сгорании газов, паров и пылевоздушных смесей как в оборудовании, в помещениях, так и в открытом пространстве; — температурный режим всего технологического процесса или какой-либо его составляющей. Требования к проектированию, размещению и эксплуатации технологического оборудования и комплексы мер по обеспечению пожарной — безопасности определяются уровнем пожарной опасности производственного объекта. Отраслевые правила пожаровзрывоопасности производств не в полной мере отражают особенности защиты конкретных производств от пожаров и взрывов. Поэтому изучение характерных опасностей типовых технологических процессов является наиболее актуальным вопросом в разработке эффективной пожаровзрывозащиты на производстве и профилактики возникновения пожаро- и взрывоопасных ситуаций. Целью данного проекта является разработка мер по обеспечению пожарной безопасности технологического процесса производства стирола из этилбензола. Задачи работы: — кратко изложить сущность технологического процесса производства стирола из этилбензола; — дать анализ пожарной опасности оборудования; — определить расчетным путем категорию взрывопожарной опасности помещения компрессорной станции для удаления водорода.1. Краткое описание технологического процесса
Стирол C6H5-CH-CH2 относится к ароматическим углеводородам и представляет собой производное бензолавинилбензол, в котором один из атомов водорода замещён на ненасыщенные углеводородный радикал CH=CH2. Стирол является химическим сырьём для производства различных полимеров. Его производство мировой экономики имеет поистине грандиозные масштабы более 22 миллионов тонн в год. В России ежегодно перерабатывается 300 тыс. тонн. Стирол представляет собой летучую жидкость плотностью 0,91 г/см3, смешивающуюся в любых отношениях со спиртами, кетонами, простыми и сложными эфирами, сероуглеродом, алифатическими, алициклическими, ароматическими и хлорсодержащими углеводородами. Растворимость в воде и различных гликолях ограничена. При температуре 25 0С в воде растворяется не более 0,03% стирола. Стирол легко полимеризуется и сополимеризуется с другими веществами при действие перекисных инициаторов или без них при высокой температуре. Основным сырьем для получения стирола служит этилбензол. В настоящее время в России существуют два пути переработки этилбензола. Первый основан на дегидрировании с водяным паром на оксидных катализаторах (железохромовых или цинковых) в трубчатом изотермическом или многоступенчатом адиабатном (что предпочтительнее) реакторе. Второй способ позволяет в одном технологическом процессе получать два важных продукта органического синтеза: стирол и пропиленоксид. Этилбензол — C6H5 – C2H5 – бесцветная жидкость с запахом бензола, кипящая при 136 0C. Обладает свойствами ароматических соединений. Содержится в сырой нефти, продуктах каталитического риформинга нефтяных фракций и легких фракциях смолы коксования угля, откуда он может быть легко выделен. ПДК в атмосферном воздухе 0,02 мг/м3 , в водоемах хозяйственно-бытового пользования 0,01 мг/л. В данной работе рассмотрим получение стирола путем дегидрирования этилбензола (при температуре 650 0С) в присутствии катализатора в виде окислов некоторых металлов. Реакция дегидрирования имеет следующий вид: 650 0С, катализатор С6Н5СН2СН3 С6Н5СН = СН2 + Н2 − Q Данная реакция является эндотермической. Технологическая схема производства стирола из этилбензола представлена на рис. 1. Рис. 1 — Технологическая схема производства стирола из этилбензола Чтобы жидкий стирол подвергнуть воздействию высокой температуры, его следует подготовить, т.е. испарить, и пары перегреть. Поэтому из резервуара 1 насосом 2 его подают в испаритель 3 для подогрева до температуры 136 оС и испарения, а затем в трубчатый перегреватель 4, где за счет теплоты топочных продуктов реактора его пары перегреваются до температуры 250–300 оС. При такой температуре пары этилбензола поступают в реактор 5. Проходя по трубкам реактора, которые заполнены катализаторной массой и с наружной стороны обогреваются продуктами горения природного газа, пары этилбензола нагреваются до температуры реакции 650 оС и расщепляются с образованием паров стирола, водорода и тяжелых смол. Образовавшиеся продукты реакции необходимо охладить, отделить стирол от смол, водорода и окончательно его очистить. Поэтому смесь паров и газа из реактора поступает в систему холодильников-конденсаторов 6, где за счет воды и холодильного рассола происходит охлаждение смеси и конденсация паров. Водород и другие газообразные продукты разложения отделяются от жидкости в сепараторе и вакуум-насосом 7 отводятся на последующую утилизацию. Жидкий стирол с примесями (стирол-сырец) поступает в промежуточную емкость 8. Очистка стирола-сырца осуществляется путем ректификации. Сначала следует снизить температурный режим перегонки, чтобы избежать нежелательного интенсивного химического процесса полимеризации. Снижение температурного режима процесса ректификации осуществляется созданием в ректификационной колонне глубокого вакуума. Стирол-сырец из емкости 8 подают насосом через нагреватель 9 в ректификационную колонну, которая работает при давлении в верхней части 4 кПа (вакуум 730 мм рт. ст.), в нижней – 8 кПа (вакуум 700 мм рт. ст.) и при температуре (соответственно) 45 и 100 оС. Выходящие из колонны пары стирола охлаждаются в конденсаторе-холодильнике 11. Часть жидкого стирола из сепаратора 12 подается в колонну на орошение, а остальная часть поступает в емкость готовой продукции 14. Вакуум в колонне создается вакуум-компрессором 13 за счет интенсивной конденсации паров в холодильнике-конденсаторе, а также отсоса газообразных продуктов и несконденсировавшихся паров из сепаратора 12. Находящиеся в стироле примеси-смолы из нижней части ректификационной колонны отводятся на охлаждение и дальнейшее использование. Для снижения способности стирола к полимеризации (как в процессе ректификации, так и при дальнейших хранении и транспортировке) к стиролу сырцу (перед перегонкой по линии 17) добавляют небольшое количество ингибитора (обычно гидрохинон). Таблица 1 — Данные по аппаратам и помещению| Позиция на рис. 1 | Наименование параметра | Параметр | |
| 1 | 2 | 3 | |
| Кожухотрубчатый холодильник-конденсатор | |||
| 6 | Диаметр, м | 1,0 | |
| Длина, м | 3,4 | ||
| Диаметр трубок, мм | 3,5 | ||
| Длина трубок, м | 3,0 | ||
| Давление в межтрубном пространстве, МПа | 0,5 | ||
| Давление в трубках, МПа | 0,2 | ||
| Температура, оС | 15 | ||
| Хладоагент (рассол, вода) | Вода | ||
| Температурный компенсатор | Нет | ||
| Вакуум-компрессоры для удаления водорода | |||
| 7 | Давление газа на стороне нагнетания, МПа | 0,15 | |
| Давление газа на стороне всасывания, МПа | 3,0 | ||
| Температура, оС | 30 | ||
| Производительность насосов, л/с | 70 | ||
| Диаметр линий, мм | 70 | ||
| Отключение задвижек | Авт. | ||
| Расстояние до задвижек | 20 | ||
| Промежуточная емкость стирола-сырца | |||
| 8 | Расположение емкости | В помещении | |
| Размеры помещения емкости: | длина | 7 | |
| ширина | 5 | ||
| высота | 4 | ||
| Диаметр, м | 2,2 | ||
| Высота, м | 2,7 | ||
| Температура, оС | 25 | ||
| Защита дыхательных линий | ДК с ОП | ||
| Измерение уровня | Мерное стекло | ||
| Степень заполнения | 0,95 | ||
| Диаметр линий, мм | 75 | ||
| Наличие аварийного слива | Нет | ||
| Компрессорная станция для удаления водорода | |||
| 7 | Ширина помещения, м | 6 | |
| 1 | 2 | 3 |
| Длина помещения, м | 12 | |
| Высота помещения, м | 6 | |
| Кратность аварийной вентиляции, 1/ч | 8 | |
| Скорость воздуха в помещении, м/с | 0,6 | |
| Количество компрессоров, шт. | 2 | |
| Площадь остекления, м2 | 15 |
2. Оценка пожаровзрывоопасных свойств веществ, обращающихся в производстве
Стирол является огнеопасным веществом. В огне выделяет раздражающие или токсичные пары (или газы). При температуре выше 31°C могут образоваться взрывоопасныe смеси пар/воздух. Этилбензол более пожаро- и взрывоопасен, чем стирол, смесь пар/воздух взрывоопасна. Таблица 2 — Показатели пожарной опасности горючих веществ Таблица 3 — Константы уравнения Антуана * – кубовый остаток этилбензола 3. Оценка пожаровзрывоопасности среды внутри аппаратов при их нормальной работе В технологической схеме могут быть аппараты с горючими жидкостями, причем уровень жидкости может изменяться при наполнении или расходе продукта. Могут быть аппараты, полностью заполненные жидкостью (например, насосы, трубопроводы), аппараты с горючими газами и аппараты, внутри которых находятся одновременно горючая жидкость и газ. Поэтому вначале следует выяснить, есть ли аппараты с переменным уровнем горючей жидкости. Это обычно резервуары, вертикальные и горизонтальные емкости, мерники и другие подобные им аппараты. В таких аппаратах над поверхностью жидкости всегда есть паровоздушное пространство, концентрация паров в котором может быть ниже нижнего предела распространения пламени (воспламенения), в пределах воспламенения (взрыва) или выше верхнего предела распространения пламени (воспламенения). Взрывоопасная концентрация паров в паровоздушном объеме аппарата при нормальной рабочей температуре образуется при выполнении условия: tнп ≤ tр ≤ tвп, (1) где tнп и tвп – нижний и верхний температурные пределы распространения пламени, соответствующие нижнему и верхнему концентрационным пределам распространения пламени; tр – рабочая температура жидкости. Внутри технологического оборудования с горючими газами или перегретыми парами взрывоопасная концентрация (ВОК) образуется в том случае, если в них попадает воздух или по условиям ведения технологии подается окислитель (кислород, воздух, хлор и др.) при выполнения соотношения φн φр φв (2) Определяем область распространения пламени паров стирола для рабочих температур: 1) для Tр = 10 0С: φ_н=0,011(1-(10-2_5)/〖125〗_0 )=0,011 φ_в=0,072(1-(10-2_5)/〖80〗_0 )=0,073 2) для Tр=35 0С: φ_н=0,011(1-(35-2_5)/〖125〗_0 )=0,0109 φ_в=0,072(1-(35-2_5)/〖80〗_0 )=0,0711 Определяем область распространения пламени паров водорода для рабочих температур: φ_н=0,0412(1-(10-2_5)/〖125〗_0 )=0,011 φ_в=0,075(1-(10-2_5)/〖80〗_0 )=0,0733 2) для Tр=35 0С: φ_н=0,0412(1-(35-2_5)/〖125〗_0 )=0,01091 φ_в=0,075(1-(35-2_5)/〖80〗_0 )=0,0711 Как правило, аппараты заполнены газами без наличия воздуха, рабочая концентрация газа в аппарате будет равна 100%. Следовательно, она практически всегда выше верхнего концентрационного предела воспламенения, т.е. опасность взрыва (взрывоопасная концентрация) отсутствует. Однако она может возникать в периоды пуска и остановки аппарата Для проверки условий образования взрывоопасных концентраций в аппаратах составляем таблицу 4. Таблица 4 — Оценка пожаровзрывоопасности среды внутри аппаратов Таким образом, кожухотрубчатый холодильник-конденсатор является опасным оборудованием, способным создать пожароопасную среду.4. Пожаровзрывоопасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкции
В резервуаре, системе холодильников-конденсаторов и емкости готовой продукции (позиции 1, 6, 14 на рис.1) содержатся исходные и готовые продукты производства. Данное оборудование снабжено дыхательными клапанами с огнепреградителями. Однако, огнепреградители не могут препятствовать выход паров ЛВЖ наружу. Таким образом, перед выбросом в атмосферу необходимо очищать от паров жидкостей, для этой цели его необходимо пропускать через конденсатор-холодильник. При эксплуатации закрытых аппаратов и емкостей, находящихся под давлением горючими газами и парами ЛВЖ без наличия воздуха, рабочая концентрация газа в аппарате будет равна 100%. Следовательно, она практически всегда выше верхнего концентрационного предела воспламенения, т.е. опасность взрыва (взрывоопасная концентрация) отсутствует. Однако она может возникать в периоды пуска и остановки аппарата. Пожарная опасность возникает только при нарушении установленного давления, повышении температурного режима, появлении неплотностей и повреждений, а также в периоды пуска и остановки технологического оборудования, т.е. когда внутрь аппаратов может попадать воздух или когда жидкости и их пары будут выходить наружу. При эксплуатации закрытых аппаратов и емкостей, находящихся под давлением, даже при их исправном состоянии всегда происходят небольшие утечки горючих веществ через прокладки, швы, разъемные соединения и другие места. В данном технологическом процессе к таким аппаратам относится кожухотрубчатый холодильник конденсатор. Это объясняется тем, что даже при самой тщательной обработке прилегающих друг к другу поверхностей нельзя создать абсолютную проницаемость. При соприкосновении двух поверхностей из-за незначительных выпуклостей образуется большое количество капиллярных каналов, по которым будет происходить истечение газов и жидкостей. Величина утечки будет зависеть главным образом от режима работы аппарата и состояния уплотнений. Подсчет таких потерь весьма затруднителен. Утечки из нормально герметизированных аппаратов, работающих под давлением, происходят хотя и непрерывно, но обычно не вызывают реальной пожарной опасности, так как выходящие наружу маленькие струйки газа или пара чаще всего рассредоточены по поверхности аппарата и при наличии воздухообмена сразу же рассеиваются и отводятся от места их выделения. Пожаровзрывоопасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкции. К названным аппаратам относятся: аппараты с переменным уровнем жидкости («дышащие»); аппараты с открытой поверхностью испарения; аппараты периодически действующие, аппараты с сальниковыми уплотнениями. Следует определить, имеются ли такие аппараты в технологической схеме, в данном случае, это емкости со стиролом. Прежде всего, нужно доказать, является ли выброс паровоздушной смеси через дыхательную трубу пожаровзрывоопасным. Концентрация паровоздушной смеси может быть взрывоопасной, если выполняется условие: s ≥ нп (6) где s − концентрация насыщенного пара при рабочей температуре жидкости, определяемая по формуле: s =Рs/Pp, (7) где Ps – давление насыщенного пара жидкости при рабочей температуре, Па; Pр – рабочее давление паровоздушной смеси в аппарате (абсолютное давление в герметичном аппарате или атмосферное давление ратм в аппарате), Па. 〖lg〗_(P_s )=7,06542 — 2123,057/272,988=-0,0592 Рs = 0,8725 кПа φ_s= 0,8725/101= 0,00863 = 0,86% < 1,1 % Определили, что концентрация насыщенного пара меньше нижнего предела нп. Рассчитаем те же показатели для хранения готовой продукции. 〖lg〗_(P_s )=7,06542 — 2123,057/(272,988+37)=0,21658 Рs = 1,646584 кПа φ_s= 1,64658/101= 0,0163 = 1,63% > 1,1 % С учетом того, что все аппараты находятся в помещениях, за расчетную температуру принимается наиболее оптимальная температура воздуха в помещениях tр = 25 ° С. Высока опасность выброса паров, поэтому определим количество паров, которое будет выходить за один цикл «большого» или «малого» дыхания. Количество паров, которое может выйти из аппарата за один цикл «большого» дыхания определяется по формуле: G_n=V_ж×P_p/T_p ×φ×M/R (8) где Gn – количество выходящих паров из заполненного жидкостью аппарата, кг/цикл; Vж =10м3 (берем условный объем) – объем жидкости, поступающей в аппарат, м3; ратм – атмосферное давление, Па; Тр – рабочая температура жидкости, К; φ – концентрация паров жидкости в аппарате, об. доли; М – молекулярная масса жидкости, кг/кмоль; R = 8314,31 Дж/(кмоль•К) – универсальная газовая постоянная. G_n=10×25×0,0163×104,14/8314,31=0,667 кг/цикл Количество паров, которое может выйти из аппарата за один цикл «малого» дыхания соответствует значению определенного по формуле 8, т. к. температура в аппарате и в помещении принимаем +37 0С. Объем взрывоопасной зоны вблизи места выхода паров (газа) определяется по формуле: V_вок=G_n/φ_n ×K_б (9) где Vвок – объем взрывоопасной зоны, м3; н * – нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/м3. φ_н^*=(M×φ)/V_t (10) φ_н^*=(104,14×0,0163)/25,45=0,0667 V_вок=0,667/0,067×2,2=21,9 куб.м При эксплуатации закрытых аппаратов и емкостей, находящихся под давлением горючими газами и парами ЛВЖ без наличия воздуха, рабочая концентрация газа в аппарате будет равна 100%. Следовательно, она практически всегда выше верхнего концентрационного предела воспламенения, т.е. опасность взрыва (взрывоопасная концентрация) отсутствует. Однако она может возникать в периоды пуска и остановки аппарата. В емкости со стиролом концентрация насыщенного пара меньше нижнего концентрационного предела распространения пламени при рабочей температуре равной 25 0С. Резервуар и емкости с готовым стиролом при расчетной температуре, принимаемой согласно tр = 25 0С представляют пожарную опасность. Концентрация насыщенного пара больше нижнего КПР стирола (1,63% > 1,1%).5. Анализ причин повреждения аппаратов и трубопроводов, разработка необходимых средств защиты
Аппараты и трубопроводы могут повреждаться от образования повышенных против норм давлений; появления динамических воздействий; образования высоких температурных напряжений в материале стенок или от изменения прочностных свойств материала в результате воздействия высоких и низких температур; коррозии материала стенок или эрозии (механического истирания стенок). Данная общая схема анализа причин повреждений применима к следующим аппаратам: холодильникам-конденсаторам, вакуум-насосу, промежуточной емкости. Аппараты и трубопроводы могут повреждаться по следующим причинам: — в аппаратах образуется повышенное давление; — проявляется нарушение материального баланса в реакторе стирола из-за образования пробок в кожухотрубном холодильнике-конденсаторе. 1) В холодильнике-конденсаторе могут происходить явления которые приводят к нарушению нормального процесса конденсации паров. Такие явления могут происходить в результате нарушения нормального процесса охлаждения этилбензола в холодильнике при уменьшении количества подаваемой холодной воды или при сильном загрязнении теплообменной поверхности трубок отложениями, а также при уменьшении количества циркулирующего в системе этилбензола. Приращение давления в аппарате при наличии в нем отложений или пробок определяется по формуле: ∆P= λl/d×2ρu/2 (11) где, λ – коэффициент трения при движении продукта по трубе; d=35 мм – диаметр трубы; ρ=34,4 кг/куб. м – плотность вещества; u=2 м/с – скорость потока; l=3 м – длина трубопровода. Коэффициент трения при движении продукта по трубе λ находим по формуле: λ=0,11×(∆/d+68/Re) (12) λ=0,11×(0,0003/0,035+1,7×〖10〗^5 )=9,8×〖10〗^(-5) Re= (ω×d×ρ_i)/μ (13) Re= (2×0,035×34,4)/(0,7×〖10〗^(-3) )=1,7×〖10〗^5 ∆P= (9,8×〖10〗^(-5)×3)/0,035×34,4/2=42,8 Па Кроме того, возможны явления, вызывающие повышение температурного режима работы в промежуточной емкости (повышение температуры поступающего в аппарат вещества, повышение температуры подогрева аппарата, ухудшение процесса охлаждения аппарата). Определим расчетом, на какую величину может повыситься давление в полностью заполненных аппаратах с стиролом при повышении температуры на определенную величину: Δ=(β -3 α)/ βсж х Δt = (14) где β=210 – коэффициент объемного расширения жидкости; βсж=131м2/Н – коэффициент объемного сжатия жидкости, Па-1; α=17х106 – коэффициент линейного расширения материала стенок аппарата, К-1; Δt=100С – изменение температуры в аппарате, 0С. Общее давление в аппарате будет: робщ = рраб + Δр= , (15) где рраб − рабочее (начальное) давление жидкости в аппарате, МПа; Δр − приращение давления, МПа. 2) Образование динамических воздействий в аппаратах Воздействию гидравлических ударов чаще всего подвержены трубопроводы и насосы. Гидравлические удары могут возникнуть в результате быстрого закрывания или открывания вентилей на трубопроводах, при больших пульсациях подаваемой насосами жидкости, при резком изменении давлении на каком-либо из участков трубопровода. Приращение давления в трубопроводе при гидравлическом ударе определяют по формуле Н.Е. Жуковского: где с – скорость распространения ударной волны где – удельная плотность жидкости = 780 кг/м ; d – внутренний диаметр трубы, d = 0,035 м; Е – модуль упругости материала трубы, Е =2,1 106 104Па (для стальных труб); — модуль упругости жидкости, =1340 мПа s – толщина стенки трубы, s =0,003 м; – уменьшение скорости движения жидкости в трубопроводе, м/с. где нач – начальная скорость движения продукта в трубопроводе, м/с; кон – конечная скорость движения продукта в трубопровод, м (часто кон =0). Рассмотрим причины, приводящие к химическому износу материала (коррозии) аппаратов Исходя из основных закономерностей коррозионных процессов, используют следующие направления борьбы с ней: – применение коррозионно-устойчивых металлов; – изоляция металлов от агрессивной среды защитными покрытиями; – уменьшение коррозионной активности среды; – использование неметаллических химически стойких материалов; – катодная и протекторная защита.6. Анализ возможности появления характерных технологических источников зажигания
Технологические источники зажигания представляют собой оборудование, в работе которого используется открытый огонь, например печи сгорания, а также искры от механического воздействия, электрооборудование и т.п. Также к такому оборудованию относятся аппараты, в которых существуют нагретые поверхности, с температурой, превышающей температуру самовоспламенения используемых веществ на 80%. На производственной линии стирола источниками зажигания является, в основном, электрооборудование. Анализ пожаров, возникающих при эксплуатации электроустановок, показывает, что наиболее частыми причинами их являются: — короткие замыкания в электропроводках и электрическом оборудовании; — воспламенение горючих материалов, находящихся в непосредственной близости от электроприемников, включенных на продолжительное время и оставленных без присмотра; — токовые перегрузки электропроводок и электрооборудования; — большие переходные сопротивления в местах контактных соединений; — появление напряжения на строительных конструкциях и технологическом оборудовании; — разрыв колб электроламп и попадание раскаленных частиц нити накаливания на легкогорючие материалы и др. Короткие замыкания возникают в результате нарушения изоляции токоведущих частей электроустановок. Опасные повреждения кабелей и проводок могут возникать вследствие чрезмерного растяжения, перегибов, в местах подсоединения их к электродвигателям или аппаратам управления, при земляных работах и т. п. При нарушении изоляции на жилах кабеля возникают утечки тока, которые затем перерастают в токи короткого замыкания. В зависимости от характера повреждения внутри кабеля может нарастать аварийный процесс короткого замыкания с сопутствующим мощным выбросом в окружающую среду искр и пламени.7. Возможные пути распространения пожара
Условия распространения горения на производстве стирола: — разливы ГЖ и ЛВЖ; — разветвленная сеть промышленной канализации при неэффективности гидравлических затворов в колодцах; — отсутствие аварийных сливов из емкостных аппаратов, линий стравливания смесей из аппаратов; разветвленная сеть трубопроводов при отсутствии на них гидравлических затворов. Кроме того, существует высокая вероятность распространения пожаров по коммуникациям – трубопроводам, каналам, при условии нахождения в системах горючей среды. В качестве мероприятий по предотвращению распространения огня по инженерным и коммуникативным сетям применяют различного вида преградители огня, например, гидравлические затворы, автоматические задвижки и заслоны, водяные завесы, металлические и закаленные стеклянные преграды, сыпучий материал и т.д. В данной работе рассчитаем параметры огнепреградителя. Определим диаметр гасящего канала огнепреградителя: d = 0.5•dкр= 0,5•1,75= 0,875 мм dкр = 1,75 мм Тогда диаметр зерен гравия будет равен: dгр = 4d dгр = 4•0,875=3,5 мм Принимаем огнепреградитель ОП-АА, который защищает газовое пространство резервуаров от проникновения внутрь искры или пламени. Огнепреграждающий элемент, расположенный в корпусе, состоит из гофрированных и плоских лент, которые задерживают тепло от огня и гасят его. Для их изготовления используется алюминий. Определенный расчетом тип огнепреградителя предполагается установить на линиях стравливания газовоздушных смесей. Для ограничения развития пожара емкости резервуары и емкости со стиролом размещаем внутри обвалования, а промежуточную емкость стирола оборудуем самотечным аварийным сливом. Основным расчетным параметром системы аварийного слива является продолжительность опорожнения емкости от пожароопасной жидкости. Определяем объем сливаемой из емкости жидкости стирола. Определяем суммарный коэффициент местных сопротивлений: Аварийный трубопровод обычно имеет вход с плавными закруглениями, задвижку электроприводом, гидравлический затвор, два плавных поворота, с учетом поворота 90опри 5dтр. Время опорожнения принимаем 15 мин = 900 с. Коэффициент расхода системы определяем по формуле: Определяем диаметр аварийного трубопровода по формуле: Принимаем тубу Ф127х3,5 мм Определяем площадь проходного сечения труб системы аварийного слива и выходного патрубка аппарата: Определяем среднюю скорость движения жидкости по аварийному трубопроводу при сливе. Находим плотность сливаемой из аппарата жидкости при tp=250C: Находим вязкость сливаемой из аппарата жидкости при tp=250C Определяем значения критерия Рейнольдса Определяем коэффициент сопротивления системы Определяем уточненное значение коэффициента расхода системы Определяем ошибку при оценке коэффициента расхода системы Для помещений данного производства нормативные документы не требуют защиты установками автоматического пожаротушения, однако их установка была бы целесообразной. Но в данном случае необходимо установить системы водяного орошения в резервуарах хранения сырья и конечного продукта.8. Расчет категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
При расчете критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в образовании горючих газо-, паро-, пылевоздушных смесей участвует наибольшее количество газов, паров, пылей, наиболее опасных в отношении последствий сгорания этих смесей. Количество поступивших в помещение веществ, которые могут образовать горючие газовоздушные, паровоздушные, пылевоздушные смеси, определяется, исходя из следующих предпосылок: а) происходит расчетная авария одного из аппаратов; б) все содержимое аппарата поступает в помещение; в) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат, по прямому и обратному потокам в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов. Расчетное время отключения трубопроводов определяют в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии. Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным: — времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов; — 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов; — 300 с при ручном отключении; г) происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на пол определяется (при отсутствии справочных данных), исходя из расчета, что 1 литр смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м2, а остальных жидкостей – на 1 м2 пола помещения; д) происходит также испарение жидкости из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей; е) длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с. Для компрессорной станции принимаем: — горючий компонент – водород (ГГ), поступление других горючих веществ исключается, т. к. водород поступает во вакуумной линии из сепаратора после холодильнтка конденсатора; — максимальная абсолютная температура воздуха согласно заданию +30 oC, за расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха tр = 37 ° С. Обоснование расчетного варианта наиболее неблагоприятного в отношении взрыва периода – происходит расчетная авария одного из вакуум-компрессоров. Расчет поступающего в помещение водорода при разрушении вакуум линии – трубопровод dвн=0,07 м. у вакуум-компрессора. Горючий газ водород будет поступать в помещение по трубам длиной 10 м до отключающей автоматической арматуры (время отключения 120 с) и после отключения. Определяем свободный объем трубопроводов: – трубопровод нагнетания ; – трубопровод всаса . Плотность водорода определяется по формуле Масса m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле: — масса водорода до отключения трубопроводов — объем водорода поступившего в помещение до отключения трубопровода нагнетания; — объем водорода поступившего в помещение до отключения трубопровода всаса. — масса водорода после отключения трубопроводов По условию, вентиляция в помещении отсутствует, что объясняет высокую концентрацию горючих газов в воздухе. Поэтому, необходимо, запроектировать систему общеобменной вентиляции с основными и резервными вентиляторами. Исследуемое помещение относится к категории Б, потому что наибольшая площадь на территории относится к категории Б. Заключение В данной работе были разработаны мероприятия по обеспечению пожарной безопасности технологического процесса производства стирола из этилбензола. В работе изложена сущность технологического процесса производства стирола из этилбензола, определены основные характеристики исследуемых веществ и оборудования. Рассчитаны параметры оборудования, проанализирована его пожарная опасность. Произведен расчет категории взрывопожарной опасности помещения компрессорной станции для удаления водорода.Список используемой литературы
1. Федеральный Закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». 2. ГОСТ 12.1.004–91. Пожарная безопасность. Общие требования. 3. СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. − М.: ВНИИПО МЧС России, 2009. 4. Каргаполова, Е. О. Пожарная безопасность технологических процессов : учеб. пособие / Е. О. Каргаполова ; Минобрнауки России, ОмГТУ. – Омск : Издво ОмГТУ, 2015. 5. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Асс. «Пожнаука», 2004. 6. Основы технологии, процессов и аппаратов пожаровзрывоопасных производств: Учеб. пособие / С.А. Горячев, А.И. Обухов, В.В. Рубцов, С.А. Швырков; под общ. ред. С.А. Горячева. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2002. 7. Пожарная безопасность технологических процессов. Учебник / С.А. Швырков, С.А. Горячев и др.; Под общ. ред. С.А. Швыркова. − М.: Академия ГПС МЧС России, 2011. 8. Пожарная безопасность технологических процессов. Ч. 2. Анализ пожарной опасности и защиты технологического оборудования: Учебник / С.А. Горячев, С.В. Молчанов, В.П. Назаров и др.; Под общ. ред. В.П. Назарова и В.В. Рубцова. − М.: Академия ГПС МЧС России, 2007. 9. Пособие по применению НПБ 105−95 «Определение категорий помещений зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности». – М.: ВНИИПО МВД РФ, 1998. 10. Производство основных органических веществ. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 18-2016. -С. 93-111
О сайте
Ссылка на первоисточник:
https://www.standart-do.ru
Поделитесь в соцсетях: