Абсорбция. Предотвращение источников техногенной чрезвычайной ситуации

Вывод: обращающееся в технологическом процессе вещество является взрывопожароопасным, что свидетельствует о большой пожарной опасности данного процесса.

3.                 Анализ системы предотвращения источников техногенной ЧС

3.1 Определение возможности образования горючей среды внутри производственного оборудования

Заключение о пожаровзрывоопасности газовоздушной смеси определяется по следующей зависимости:

Для этанола условия образования горючей среды:

Для этилена:

Внутри оборудования с жидкостью горючая среда может образоваться только при наличии в оборудовании свободного от жидкости объема (газового пространства), который сообщается с атмосферой и в той или иной степени насыщается парами жидкости.

Все оборудование (и с газовой смесью, и с жидкостью) работает под избыточным давлением, поэтому подсос окислителя в исследуемом процессе невозможен. Образование горючей смеси может происходить на стадии формирования смеси этилена и этанола и в результате неисправности оборудования, а также ошибок оператора.

3.2 Определение возможности выхода горючих и вредных веществ в воздух производственного помещения (на открытую площадку)

3.2.1 При нормальном режиме функционирования

Горючие газы, пары и жидкости выходят в производственное помещение или на открытую площадку, если технологические аппараты с жидкостями имеют открытую поверхность испарения или дыхательные устройства, при использовании аппаратов периодического действия, аппараты с жидкостями и газами имеют сальниковые уплотнения. Размеры образующихся наружных пожаровзрывоопасных зон определяются свойствами обращающихся в технологическом процессе производства веществ, количеством их, количеством веществ которое может выходить наружу за определенный промежуток времени; условиями выброса, растекания и рассеивания веществ в окружающей среде.

При нормальном режиме функционирования выход веществ наружу в производственное помещение практически невозможен при исправности всего технологического оборудования.

Как правило, на величину выходящих веществ в производственное помещение оказывает влияние и конструктивное исполнение технологического оборудования. Так, в настоящее время оно выполнено не на достаточно высоком уровне. Поэтому пары ЛВЖ будут поступать в производственное помещение и при нормальном режиме работы. В случае недостаточно хорошей работы местных отсосов будут образовываться местные взрывоопасные зоны.

3.2.2 При повреждении производственного оборудования

Большую техногенную опасность представляют аварии и аварийные ситуации, при которых горючие вещества (жидкости, газы) выходят в производственное помещение или на открытую площадку, растекаются и рассеиваются по окрестности, образуя пожаровзрывоопасные зоны за пределами технологического оборудования.

Последствия повреждения или аварии будут зависеть от:

-                      размеров аварии;

-                      пожароопасных свойств веществ, выходящих наружу;

-                      давления и температуры в аппарате.

При эксплуатации производственного оборудования возможно повреждение сальников, прокладок материала корпуса, полное разрушение аппаратов.

Если в поврежденных аппаратах находятся жидкости нагретые в условиях производства, то возможно:

-                      воспламенение веществ, если они нагреты в условиях производства выше температуры самовоспламенения;

-                      образование ВОК, если выходящие из аппарата вещества нагреты ниже Тсам, но выше t всп.

Повреждения аппаратов и трубопроводов могут быть:

-                      местными (локальными);

-                      полными.

В первом случае через образовавшееся отверстие почти под постоянным давлением продукт в виде струй пара, газа или жидкости будет выходить наружу, а во втором - все содержимое аппарата сразу выйдет наружу и кроме того, будет продолжаться истечение газа или жидкости из соединенных с ним трубопроводов.

При авариях и повреждениях аппаратов и трубопроводов из них выходят горючие газы, пары или жидкости, что приводит к образованию пожаровзрывоопасных смесей не только у мест утечки, но и во всем производственном помещении, даже на открытых площадках.

3.2.2.1 Повреждения технологического оборудования в результате механического воздействия

В результате механических воздействий на материал аппарата будут воздействовать сверхнормативные внутренние напряжения, которые могут вызвать не только образование не плотностей в швах и соединениях, но и его взрыв. Высокие внутренние напряжения возникают при повышенном давлении в аппаратах, а также в результате нагрузок динамического характера.

Повышенные давления, которые приводят к повреждению аппаратов могут возникать в результате:

                  I.Нарушения материального баланса работы аппарата, скорости и очередности подачи компонентов.

Нарушение материального баланса происходит при несоответствии производительности работы насосов (11,12,15) и компрессоров (7), принятой интенсивности заполнения аппаратов, в случае неправильного соединения аппаратов, которые работают с разным давлением, при увеличении сопротивления в дыхательных линиях, отсутствия или неисправности автоматики регулирования, подачи и отвода веществ.

              II.Нарушений температурного режима работы аппарата.

Нарушений температурного режима происходит при отсутствии или неисправности контрольно-измерительных приборов, недосмотра персонала, а в отдельных случаях от действия лучистой энергии соседних аппаратов и даже от повышения температуры окружающей среды. Особенно опасно нарушение температурного режима для переполненных аппаратов.

           III.Нарушений процесса конденсации паров (холодильники 2,14,6)

Нарушение процесса конденсации паров происходит в результате:

1.                 уменьшения или полного прекращения подачи хладагента;

2.                 подачи хладагента с более высокой начальной температурой;

3.                 сильного загрязнения теплообменной поверхности аппарата.

           IV.Попадания в высоконагретые аппараты жидкостей, с низкой температурой кипения (десорбер 5,подогреватель абсорбента 13)

Жидкости с низкой температурой кипения могут попасть в аппарат: с продуктом, подаваемым в аппарат; через неплотности теплообменной поверхности; при неправильном переключении линий; в виде конденсата из паровых и продувных линий.

               V.Нарушений режима работы аппарата с экзотермическим процессом.

Это происходит при несвоевременном отводе излишек тепла в реакции, нарушениях соотношений реагирующих веществ, увеличении количества подаваемого катализатора или инициатора, при несвоевременном отводе из реактора излишек газообразных продуктов реакции, образовании пробок в линиях стравливания и отвода веществ.

           VI.Действие на материал аппаратов и трубопроводов нагрузок динамического характера

Основные причины возникновения динамических нагрузок:

а) резкое изменение давления в аппаратах и трубопроводах:

-         в момент пуска аппаратов в эксплуатацию;

-         в момент остановки аппарата;

-         при грубых нарушениях установленного режима температуры и давления;

б) гидравлический удар.

Гидравлический удар возможен при:

-      быстром закрытии и открытии задвижек на трубопроводах;

-   больших пульсациях веществ, подаваемых насосами;

-                      резком изменении давления на каком-либо дальнем трубопроводе;

в) вибрации аппаратов и трубопроводов.

Вибрации возникают:

-                      у недостаточно закрепленных трубопроводов, которые работают под давлением;

-                      в аппаратах, соединенных с поршневыми насосами и компрессорами;

-                      в аппаратах, установленных вблизи работающих агрегатов;

-                      у недостаточно закрепленных аппаратов.

VII. Эрозии материалов аппаратов и трубопроводов

Эрозия – механический износ материала перемещаемой средой. Эрозия металлов происходит при обтекании конструкций потоком твердых, жидких или газообразных частиц или при электрических 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 при нормальном ведении технологических процессов.

3.2.2.2 Повреждения технологического оборудования в результате температурного воздействия

При эксплуатации производственного оборудования неплотности и повреждения могут возникать в результате действия температур. Температуры могут привести к образованию непредусмотренных расчетом температурных напряжений в материале стенок аппарата, а также изменить механические свойства металла.

Температурные напряжения, как правило, возникают:

-                      при резких изменениях рабочей температуры аппарата или внешней среды;

-                      под влиянием неравномерного влияния действия температур на жестко закрепленные конструкции и узлы аппаратов;

-                      при наличии в аппаратах элементов, которые находятся под действием разных температур;

-                      в толстостенных конструкциях.

Воздействие высоких температур на материал аппарата (металл) может привести к возникновению пластических деформаций, а низких – снизить ударную вязкость.

3.3 Определение возможности образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания, инициирования взрыва

3.3.1 Источники зажигания от открытого огня, искр и нагретых поверхностей

В условиях производства для данного технологического процесса характерными могут быть следующие источники зажигания:

-                подогреватель насыщенного абсорбента;

-                факелы и паяльные лампы, используемые для отогрева различных коммуникаций;

-                малокалорийные источники зажигания (тлеющий окурок).

-                высоконагретые продукты и поверхность конструкции;

3.3.2 Источники зажигания от теплового проявления механической энергии

В производственных условиях наиболее распространенными источниками зажигания от теплового проявления механической энергии являются:

-                удары твердых тел с образованием искр;

-                поверхностное трение тел;

Удары твердых тел.

При определенной силе удара некоторых твердых тел друг о друга могут образовываться искры, которые называются искрами удара или трения. Искры представляют собой нагретые до высокой температуры частицы металла или камня размером от 0.1 до 0.5 мм. и более. Температура искры достигает в среднем 1550ОС. Несмотря на высокую температуру искры ее воспламеняющая способность сравнительно невысока, т.к. из-за малых размеров (массы) запас тепловой энергии искры очень мал. Искры способны воспламенить парогазовоздушные смеси, имеющие малый период индукции, небольшую минимальную энергию зажигания. Воспламеняющая способность искры, находящаяся в покое, выше летящей, т.к. неподвижная искра медленней охлаждается, она отдает тепло одному и тому же объему горючей смеси, а следовательно нагреть до более высокой температуры.

В условиях производства наиболее часто искры образуются при:

-                работе ударным инструментом (молотки, зубила, ломы и т.д.);

-                удары алюминиевых тел о стальную окисленную поверхность

,

Искры, образующиеся при попадании в машины металла или камней.

Образование искр такого происхождения возможно в:

-                аппаратах центробежного действия (насосы, компрессоры).

Искры, образующиеся при ударах подвижных механизмов машин об их неподвижные части.

Искры такого происхождения возникают при:

-                - неправильной регулировки зазоров;

-                - изнашивании подшипников;

-                - перекосах оборудования;

Источники зажигания по причине тепла трения.

Всякое перемещение соприкасающихся друг с другом тел требует затрат энергии на преодоление работы сил трения. Эта энергия в основном превращается в теплоту.

При нормальных условиях выделяющееся тепло своевременно отводится и этим обеспечивается нормальные температурный режим.

Причина роста температуры:

-                увеличение количества выделяющегося тепла;

-                уменьшение теплоотвода.

По этим причинам возможен перегрев подшипников.

Причины перегрева подшипников:

-                отсутствие смазки;

-                чрезмерная затяжка;

-                перекосы;

-                перегрузка валов;

-                загрязнение поверхности отложениями, уменьшающими теплоотвод.

3.3.3 Источники зажигания от теплового проявления электрической энергии

Пожары от электроустановок могут происходить как при их нормальной работе, так и при неисправностях. При нормальной работе - неправильный выбор по условиям работы (без учета категории и группы взрывоопасной смеси и характера окружающей среды) электроустановок. При аварийных режимах вызванных несоответствием электрооборудования номинальным токовым нагрузкам, перегрузкой электрических и сетей и электродвигателей, короткими замыканиями и большими переходными сопротивлениями.

Причинами пожаров так же могут быть разряды статического и атмосферного электричества.

3.3 Определение условий, способствующих распространению пожара

а) скопление значительного количества горючих веществ и материалов в помещениях и на открытых площадках, превышающих установленные нормы;

б) наличие развитой системы вентиляции, а также отсутствие или неисправность огнезадерживающих и обратных клапанов, шиберов и заслонок в системах вентиляции;

в) наличие технологических коммуникаций (производственная канализация, технологические трубопроводы, транспортерные линии, пневмотранспорт);

г) аварии аппаратов и трубопроводов, сопровождающиеся разливом ЛВЖ, и загазованностью помещений, 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, обрушение конструкций и т.д.);

з) несоответствие противопожарных расстояний.

По производственным коммуникациям пожар будет распространятся в тех случаях, если внутри трубопроводов, воздуховодов, траншей, туннелей или лотков образовалась горючая среда, когда трубопроводы с этой горючей средой работают неполным сечением, если в системе заводской канализации на поверхности воды имеется слой горючей жидкости, когда имеются горючие отложения на поверхности труб, каналов и воздуховодов, если в технологической системе находятся газы, газовые смеси или жидкости, способные разлагаться с воспламенением под воздействием высокой температуры или давления. Огонь может также распространяться по транспортерам, элеваторам и другим транспортным устройствам, через не защищенные технологические проёмы в стенах, перегородках и перекрытиях.

4. Определение параметров поражающих факторов источников техногенной ЧС

4.1 Определение относительного энергетического потенциала блока

Относительный энергетический потенциал характеризует запас энергии в технологическом блоке, который может быть реализован при взрыве определяется по формуле

где:

Условная масса горючих веществ определяется как отношение общего энергетического потенциала к единой теплоте сгорания большинства углеводородов по формуле (14).

,

Категория взрывоопасности блока II.

4.2 Определение параметров поражающих факторов источников техногенной чрезвычайной ситуации для десорбера 5

Поражающий фактор источника техногенной ЧС - составляющая опасного происшествия, характеризуемая физическими, химическими и биологическими действиями или проявлениями, которые определяются или выражаются соответствующими параметрами

При оценке поражающих воздействий факторов источников техногенной чрезвычайной ситуации 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 оборудование располагается на открытой площадке, определяем горизонтальные размеры зон, ограничивающие паровоздушные смеси 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 более 3600 с, кг;

rГ.П. - плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг×м-3;

Рн - давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;

К - коэффициент, принимаемый равным К = Т/3600 для ЛВЖ;

Т - продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с;

Снкпр - нижний концентрационный предел распространения пламени паров ЛВЖ, % (об.);

М - молярная масса, кг×кмоль-1;

V0 - мольный объем, равный 22,413 м3×кмоль-1;

tр - расчетная температура, °С.

        (3)

где А, В, СА - коэффициенты Антуанна (определяются по справочной

литературе );

 tж – температура жидкости.

Т – время испарения жидкости, с.

Длительность испарения жидкости принимается равной  времени ее полного испарения, но не более 3600 с.

Массу паров ЛВЖ принимаем равной массе этанола в десорбере, учитывая, что весь этанол находится в паровой фазе и занимает 80% объема десорбера.

где  плотность паров 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 паровое пространство.

;

где D – диаметр десорбера, м;

h – высота десорбера,м.

Определяем расчетное избыточное давление на расстоянии 30м от десорбера:

где Ро - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

r - расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м;

mпр - приведенная масса газа или пара, кг, вычисляется по формуле

                                            (4)

где Qсг - удельная теплота сгорания пара, ;

Z - коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1;

Qо - константа, равная ;

т - масса горючих паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг.

5. Определение категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности, класса взрывоопасной зоны

Т.к. горизонтальный размер зоны, ограничивающей газопаровоздушные смеси с концентрацией горючего ниже нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР) меньше 30 м и расчетное избыточное давление при сгорании паровоздушной смеси на расстоянии 30 м от наружной установки меньше 5 кПа, то наружная установка относится к категории Вн.

В виду того, что образование взрывоопасных концентраций возможно при аварии, то согласно п.7.3.43 ПУЭ, класс зоны возле десорбера - В-1г.

6. Разработка мероприятий по снижению техногенной опасности производственного процесса

6.1 Требования к теплообменным процессам и аппаратам (холодильникам, конденсаторам)

1)                 Перед пуском в работу теплообменников необходимо провести их внешний осмотр, проверить исправность контрольно-измерительных или регулирующих приборов, арматуры, теплоизоляции, проверить состояние площадок под аппаратами. Не допускается загрязнение площадок горючими веществами.

2)                 Разогрев (при пуске) и охлаждение (при остановке) теплообменников должны производиться плавно, во избежание повреждения от температурных напряжений.

3)                 Необходимо следить за подачей хладоагента (захоложенной воды, рассола, сжиженного газа) в холодильники-конденсаторы. При прекращении подачи хладоагента процесс необходимо остановить.

4)                 При эксплуатации теплообменников необходимо осуществлять контроль за содержанием горючих веществ в негорючем теплоносителе. Периодичность контроля должна быть указана в производственной инструкции.

5)                 Не допускается снижение уровня нагрева горючей жидкости в аппаратуре и оголения поверхности теплообмена во избежание ее перегрева.

6)                 Необходимо соблюдать установленную периодичность контроля за состоянием трубок, трубной доски и межтрубного пространства кожухотрубных теплообменников. Отглушение неисправных трубок не должно влиять на нормируемые параметры технологического процесса.

6.2 Требования к процессам ректификации, абсорбции и адсорбции горючих смесей

1.                 Ректификационные колонны и абсорберы перед пуском должны быть осмотрены, проверена исправность и готовность к работе всех связанных с ними аппаратов и трубопроводов, исправность контрольно-измерительных приборов, регуляторов температуры и давления в колонне, измерителей уровня жидкости в нижней части колонны, приемниках ректификата, рефлюксных емкостях и емкостях остатка.

2.                  При разгонке низкокипящих растворов и сжиженных газов во избежание образования ледяных и кристаллогидратных пробок необходимо контролировать количество влаги в сырье, подавать соответствующий растворитель в места, где систематически наблюдается отложение льда, или осуществлять обогрев этих мест.

3.                 Герметичность вакуумных колонн и связанных с ними аппаратов контролируется, как правило, автоматически по содержанию кислорода в парогазовой фазе после вакуумных насосов или вакуум-эжектора. При отсутствии стационарных приборов, осуществляется лабораторный контроль с периодичностью, определенной в производственных инструкциях. При падении вакуума ниже предельно допустимой нормы в колонну должен быть подан инертный газ и приняты меры по остановке процесса.

4.                 Приборы автоматического контроля уровня жидкости в сепараторах должны быть в исправном состоянии. При отсутствии стационарных приборов, должен осуществляться лабораторный контроль с периодичностью, определенной в производственных инструкциях.

5.                 На открытых установках в зимнее время спускные и дренажные линии, а также участки трубопроводов подачи замерзающих жидкостей (воды, щелочи и других жидкостей) должны иметь исправное утепление.

6.3 Требования к процессам сжатия горючих газов

1.                 При эксплуатации компрессоров должны соблюдаться требования “Правил устройства и безопасной эксплуатации поршневых компрессоров, работающих на взрывоопасных и токсичных газах” и настоящих Правил.

2.                 При сжатии ГГ необходимо обеспечить герметичность уплотняющих устройств, исправность блокировки, обеспечивающей остановку компрессора при падении давления в системе гидравлического уплотнения ниже предельно допустимого. При обнаружении пропуска газа компрессор должен быть остановлен и неисправность устранена.

3.                 Системы смазки механизма движения цилиндров и сальников должны иметь исправные блокировки по остановке двигателя компрессора при падении давления в системе смазки ниже допустимого.

4.                 Для предотвращения отложений в трубопроводах продуктов разложения масла и их возгорания не допускается превышать нормы расхода масла, установленные регламентом.

5.                 Необходимо регулярно очищать клапанные коробки и клапаны воздушных поршневых компрессоров от масляных отложений и нагара.

6.                 Не допускается работа компрессора с искрением на контакте запальной свечи у газомотора, а также проверка наличия искры у свечи в компрессорной.

7.                 Не допускается очистка компрессорного оборудования и трубопроводов от масляного конденсата и продуктов разложения масла выжиганием.

8.                 Газомоторные компрессоры должны быть оборудованы исправными автоматическими отсекателями топливного газа, срабатывающими при понижении давления в приемной линии компрессора ниже допустимой величины.

6.4 Требования к процессам транспортирования ЛВЖ, насосному оборудованию

1. Для транспортирования ЛВЖ следует применять центробежные бессальниковые насосы.

2.                 Насосы, транспортирующие ЛВЖ, должны иметь исправное дистанционное отключение из безопасного места.

3.                 Не допускается включать в работу горячие резервные насосы без предварительного их прогрева.

4.                  Затворная жидкость уплотняющих устройств, применяемая для обеспечения герметичности насосного оборудования должна быть инертной к перекачиваемой среде.

5.                 При работе насосов необходимо следить за смазкой трущихся частей и температурой подшипников. Не допускается работа насосов с температурой подшипников выше предусмотренной паспортными данными и наличием под насосами пролитого смазочного масла и продуктов.

6.                 Производить ремонт на работающих насосах и заполненных трубопроводах не допускается.

7.                 Во избежание гидравлического удара и возможного разрушения не допускается резко увеличивать или уменьшать число оборотов центробежных насосов, а также число ходов поршня поршневых насосов.

ЛИТЕРАТУРА

·                   ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования».

·                   ГОСТ 12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения».

·                   СТБ 11.0.02-95 «Система стандартов пожарной безопасности. Пожарная безопасность. Общие термины и определения».

·                   НПБ 5-2000 «Категории помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

·                   Алексеев М.В. и др. 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 «аналитическая оценка 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 для примышленных предприятий», Минск, 1995г.

·                   ППБ 2.08-2000 ППБ для химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих производств.

Страницы: 1, 2