Номер аппарата
|
Наименование аппарата; жидкость
|
Наличие паровоздушного пространства в аппарате
|
Рабочая температура в аппарате, º С
|
Температурные пределы воспламенения для ЛВЖ и
концентрационные пределы для ГГ
|
Заключение о горючести среды в аппарате
|
|
|
|
|
нижний
|
верхний
|
|
1.
|
2.
|
3.
|
4.
|
5.
|
6.
|
7.
|
1
|
Адсорбер угольный для улавливания паров бензола
|
есть
|
32
|
-15
|
13
|
Среда негорючая, так как TРT впв
|
2
|
Насос для откачки бензола центробежный
|
нет
|
25
|
-15
|
13
|
Отсутствует паровоздушное пространство
|
3
|
Линия подачи воздуха с бензолом
|
есть
|
18
|
-15
|
13
|
Среда горючая, так как T нпв <TР<T впв
|
4
|
Линия выброса воздуха с остатками паров бензола в атмосферу
|
есть
|
32
|
-15
|
13
|
Среда негорючая, так как TРT впв
|
5
|
Адсорбер с процессом десорбции
|
есть
|
32
|
-15
|
13
|
Среда негорючая, так как TРT впв
|
6
|
Линия подачи водяного пара
|
есть
|
142
|
-
|
-
|
Среда не горючая
|
7
|
Линия подачи смеси водяного пара и паров растворителя
|
есть
|
32
|
-15
|
13
|
Среда негорючая, так как TРT впв
|
8
|
Линия подачи конденсата, виде смеси ЛВЖ и воды
|
нет
|
28
|
-15
|
13
|
Отсутствует паровоздушное пространство
|
9
|
Отстойник
|
есть
|
30
|
-15
|
13
|
Среда негорючая, так как TРT впв
|
10
|
Линия подачи бензола в емкость
|
нет
|
30
|
-15
|
13
|
Отсутствует паровоздушное пространство
|
11
|
Холодильник-конденсатор
|
есть
|
28
|
-15
|
13
|
Среда горючая, так как T нпв <TР<T впв
|
12
|
Емкость растворителя (бензола)
|
есть
|
30
|
-15
|
13
|
Среда негорючая, так как TРT впв
|
13
|
Дыхательная линия емкости с бензолом
|
есть
|
30
|
-15
|
13
|
Среда негорючая, так как TРT впв
|
15
|
Линия подачи не сконденсировавших-ся паров из отстойника в
адсорбер
|
есть
|
30
|
-15
|
13
|
Среда негорючая, так как TРT впв
|
16
|
Кожухотрубчатый паровой подогреватель
|
есть
|
60
|
-15
|
13
|
Среда негорючая, так как TРT впв,
|
17
|
Линия выброса паровоздушной смеси в атмосферу
|
есть
|
20
|
-15
|
13
|
Среда горючая, так как Tнпв<TР<T впв
|
18
|
Гравийные огнепреградители
|
есть
|
18
|
-15
|
13
|
Среда горючая, так как Tнпв<TР<T впв
|
19
|
Центробежный вентилятор
|
есть
|
18
|
-15
|
13
|
Среда горючая, так как Tнпв<TР<T впв
|
Примечание
к таблице №1: температурные пределы растворителя (бензола) взяты из описания
технологического процесса и составляют: Тнпв= -15°С, Твпв
=13°С.
Из
проведенного анализа делаем вывод, что при нормальном режиме работы в аппаратах
данного технологического процесса образуется паровоздушное пространство, и
возможность образования горючей среды существует.
4.
Пожаровзрывоопасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход
горючих веществ наружу без повреждения их конструкции
К таким аппаратам относятся:
· аппараты с переменным уровнем жидкости (дышащие)
· аппараты с открытой поверхностью испарения;
· аппараты периодически действующие.
Взрывопожароопасные концентрации образуются при остановке работы
аппаратов или трубопроводов в результате неполного удаления жидкостей, паров
или газов из внутреннего объема системы, а при пуске аппаратов и трубопроводов
- в результате недостаточного удаления воздуха.
Непосредственными причинами образования взрывоопасных
концентраций при остановке аппаратов являются:
§ неполное удаление из аппарата огнеопасных жидкостей
§ недостаточная продувка водяным паром или инертным газом внутреннего
пространства аппаратов и трубопроводов от оставшихся жидкостей и паров
§ негерметичное отключение от подлежащих остановке аппаратов соединенных с
ними трубопроводов с огнеопасными жидкостями или газами.
§ Просачиваясь через негерметичные задвижки, пары жидкостей постепенно
накаливаясь, могут образовать взрывоопасные концентрации даже в полностью
опорожненных и правильно продутых аппаратах и трубопроводах.
При выходе паровоздушной смеси из резервуара, в местах расположения
дыхательных клапанов, образуется горючая концентрация паров с воздухом т.к. Траб
> Тнтпрп.
В нашем случае паровоздушная смесь выходит из емкости с бензолом через
дыхательную линию резервуара и выполняется условие: 30 > -25.
.Определяем количество паров, выходящих из резервуара с бензолом за 1
цикл большого дыхания:
Gд
= Vж··цs· [кг/цикл]
ж = объём поступающей в
аппарат жидкости, м3
Vж
= е·Vап
Vж
= 0,9·3,14·8·22 = 90,4 м3ап -
геометрический объём аппарата
е
- коэффициент заполнения
Рр
- рабочее давление в аппарате, Пар - рабочая температура, °С
,31
- универсальная газовая постоянная
константы
Антуана для ацетона;
рабочая
температура жидкости внутри аппарата, .
цs
= Рs / Рр = 15812 / 101000 = 0,156 - концентрация насыщенного пара
М
- молекулярная масса парад = 90,4··0,156· = 43,6
кг/цикл
Определим
объем взрывоопасной зоны вблизи места выхода паров из нормально работающего
аппарата:
,
где
нижний
концентрационный предел распространения пламени пи данной температуре, кг/м3;
коэффициент
безопасности.
Определяем
нижний концентрационный предел воспламенения при данной температуре:
ц=
цн25{1-(tр-25)/1250}=0,0143*{1-(30-25)/1250}=0,0142
Определяем
верхний концентрационный предел воспламенения при данной температуре:
ц=
цв25{1+(tр-25)/800}=0,08*{1+(30-25)/800}=0,0805
Определяем
мольный объем при данной температуре:
t=30= V0*{ (tр+273)/273}=22,4*{ (30+273)/273}=24,86 м3/Км
,
где
молярный
объем паров ацетона при рабочей температуре;
нижний
концентрационный предел воспламенения ацетона, об. доли.вок=(43,6/0,0445)*2=1960
м3
.Определяем
количество паров, выходящих из резервуара при малом дыхании:
Gм
= Vс·Рр·[]··
[кг/цикл]
с - внутренний свободный
объем оборудования, заполненный паром или газом под давлением, м3с
= 100,48 - 90,4 = 10,08 м3
ц1,
ц2 - концентрация насыщенных паров жидкости при температурах t1
и t2
ц2=0,156-
при температуре 30 градусов.
Определяем
концентрацию насыщенных паров жидкости при температуре 20 градусов:
ц1=
Рs / Рр = 9977 / 101000 = 0,098
цср=
(ц1+ц2)/2=(0,156+0,098)/2=0,13об.доли
м = 10,08·101325·[-]·· = 4,0 кг/цикл
Определим
объем взрывоопасной зоны вблизи места выхода паров из нормально работающего
аппарата при малом дыхании:вок=(4,0/0,0445)*2=180 м3
В
целях сокращения потерь паров жидкости и снижения пожаровзрывоопасности бензола
в окрестностях емкости и других дышащих аппаратов целесообразно осуществлять
следующие технические и организационные мероприятия:
.
Обеспечить постоянство объема газового пространства.
.
Осуществить термоизоляцию аппаратов.
.
Осуществить герметизацию газового пространства аппаратов дыхательными
клапанами.
Это
техническое решение позволяет прежде всего полностью устранить потери от выветривания
паров из негерметичного газового пространства и, кроме того, сократить или
исключить потери от малых дыханий.
.
Осуществить устройство систем улавливания и утилизации паров.
Для
этой цели могут использоваться адсорбционные, абсорбционные, холодильные и
компрессорные установки.
.
Вывести дыхательные трубы за пределы помещения.
Необходимо
сами дышащие аппараты устанавливать в помещениях, а дыхательные трубы выводить
за пределы помещения или присоединять к системе улавливания паров.
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
адсорбер. 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 каппилярных 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. Для ориентировочного определения утечки паров и газов на
работающих под давлением герметичных аппаратов можно воспользоваться формулой
Н.Н. Репина, для адсорбера:
=1,5*0,16632*53= 6,6
кг/час
Где
G-количество паров и газов, выходящих из аппарата
кг/час;
К-
коэффициент, учитывающий степень износа производственного оборудования,
принимается в пределах от 1 до 2;
С=
0,16632 - коэффициент, зависящий от давления паров или газов в аппарате
(табл.2.5)
Vс= Vап- Vугл -внутренний (свободный) объем аппарата, м3;
Vап=р*R2*H=3,14*1,62*8=64,3
м3,
Vугл= р*R2*Hугл=3,14*1,62*1,4=11,3 м3
Vс= 64,3- 11,25=53 м3
М-
молекулярный вес газов ил паров, находящихся под давлением в аппарате;
-
температура паров или газов, находящихся под давлением, °К
Зная интенсивность утечек вещества через прокладки и соединения, можно
было бы определить время образования взрывоопасной концентрации но так как
адсорберы расположены не в помещении ,а на этажерки, поэтому расчет производить
не надо.
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.
Значительное количество аппаратов, работающих под давлением,
имеют движущиеся механизмы(лопасти мешалок, колеса насосов, компрессоров), валы
или штоки которых проходят через корпус аппарата с соответствующими
сальниковыми уплотнениями. Создать надлежащую герметичность сальников очень
трудно, поэтому при работе аппаратов с наличием сальниковых уплотнений всегда
наблюдается утечка паров, газов, жидкостей. Утечка через сальники центробежных
насосов при перекачки легких жидкостей определяется по формуле:
G=0,005*D*г*K,
гдеколичество
жидкости, выходящей через сальники насоса,кг/ч
D- диаметр вала
насоса, м
г
-удельный вес жидкости, кг/м3
K- коэффициент
испаряемости жидкости
Н-давление
рабочее насоса, м.вод.ст. =0,005*0,035*873,68*1*=0,6
кг/ч,
Зная интенсивность утечек вещества через сальниковые уплотнения, можем
определить время образования взрывоопасной концентрации в помещении мерников.
Найдём свободный объем помещения:
Определим
концентрацию горючих паров в помещении насосов и сепараторов при наличии
воздухообмена:
Проверяем
условие взрывобезопасности: ;
0,16<0,045- условие не выполняется.
Предельно допустимое значение по условием взрывобезопасности
действительной концентрации горючего вещества в помещении :
.
Вывод:
необходимо увеличить кратность воздухообмена вентиляции в помещении насосов и
сепараторов для уменьшения действительной концентрации до нормируемого
значения, то есть меньше 2,84*10-3.
Для уменьшения потерь при перекачке ЛВЖ рекомендуется
применять бессальниковые или мембранные насосы. При использовании сальниковых
насосов следует применять насосы с торцевыми уплотнениями или сальниковые
уплотнения с противодавлением, а также другие конструкции сальниковых
устройств, сводящих до минимума пропуск перекачиваемого продукта. Поэтому в
целях пожарной безопасности необходимо заменить сальниковое уплотнение в насосе
по перекачке бензола на торцевое.
.Анализ причин повреждения аппаратов и трубопроводов,
разработка необходимых средств защиты
Самую большую опасность для производства представляют повреждения и
аварии технологического оборудования и трубопроводов, в результате которых
значительное количество горючих веществ выходит наружу, вызывая опасное скопление
паров ЛВЖ, ГГ, загазованность открытых территорий, разлив жидкости на большие
площади.
Аварии при эксплуатации технологического оборудования возникают в
результате воздействий:
v Механических:
Ø сверхрасчетные давления, возникающие при нарушении материального
баланса и режима работы насоса;
Ø повышение сверхрасчетной температуры;
Ø накипи на отводящих трубопроводах;
Ø уменьшающих их сечение;
Ø гидравлические удары;
Ø вибрации:
Ø температурные перенапряжения.
v Химических:
Ø коррозия, происходит за счет воздействия кислорода воздуха и
сероводорода
От кислородной коррозии происходит образование ржавчины
Fe + 3O2®2Fe2O3
Окисел Fe2O3 не обладает механической прочностью и легко отслаивается от
металла. Сероводород при температуре 310оС и выше разлагается, в
результате чего происходит процесс диссоциации сероводорода с образованием
элементарной серы и взаимодействия ее с металлом, например:
H2S®H2+S
(термическая диссоциация)
2H2S+O2®2H2O+2S (окисление)+S®FeS
(коррозия)
Сернистые соединения представляют собой пористые вещества, не обладающие
большой механической прочностью, и легко отслаиваются от железа. Разрушение
материала стенок трубопроводов и аппаратов образуется и за счет
электрохимической коррозии, наиболее часто встречающийся. Одной из разновидности,
которой является атмосферная коррозия. В присутствии влаги на поверхностях
трубопроводов и аппаратов образуется тонкая пленка с растворенными в ней
воздухом и примесями, присутствующими в атмосфере. Эта пленка влаги и является
электролитом. В результате электрохимического воздействия электролита на металл
происходит растворение последнего, что приводит к утоньшению металла и снижению
его механической прочности. Проведем несколько проверочных расчетов на
возможность разрушения аппаратов или трубопроводов.
Все вышеперечисленные причины рассматриваем для каждого аппарата своего
варианта задания.
Образование повышенного давления в аппаратах
Повышение давления в адсорбере с паровоздушной смесью
может быть в результате нарушения температурного режима, подачи растворителя
под большим давлением, переполнения аппарата паровоздушной смесью,
неисправности защитных и контрольно-измерительных приборов. Предохранительный
клапан установлен в верхний части адсорбера. Размеры и количество
предохранительных клапанов выбирают с таким расчетом, чтобы в аппарате не могло
образоваться давление на 0,5 атмосферы больше, чем рабочее давление для
адсорбера с давлением рабочим 1,1 атмосферы. Предохранительные клапаны
регулируют на давление ,на которое они должны сработать. Определяем параметры
предохранительного клапана:
Рр.и.=Рр-0.1=0,11-0,1=0,01 МПа-
рабочее избыточное давление
Рр-рабочее(абсолютное)давление в аппарате
Рср.и.=Рр.и.+0,05=0,01+0,05=0,06
МПа- давление срабатывания (избыточное)
Рср=0,1+ Рср.и.=0,1+0,06=0,16
МПа- абсолютное давление срабатывания клапана
Определяем молекулярную массу продукта находящегося в
аппаре:
М=∑цi*Мi=78*0,95+29*0,05=75,5кг\кмоль
Определяем плотность среды в аппарате при давлении
срабатывания предохранительного клапана и рабочей температуры:
сt=120,27*{M*PCP}\tp+273=120,27*{75.11*0.16}\32+273=4,73
кг\м3
Рвх=0,1 МПа- давление среды, в которую
происходит стравливание избыточного давления, в нашем случаи в атмосферу.
Определяем отношение: Рвх.и\ Рср.и
Рвх.и= Рвх-0,1=0,1-0,1=0 МПа
Значит и отношение будет равно нулю.
Определяем пропускную способность предохранительного
клапана:
К-показатель адиабаты среды, нашей паровоздушной смеси
1,1(справочное данное)
По таблице XIX (9): 0,448 кг\ч
Определяем необходимую площадь сечения
предохранительного клапана: F={7.142*10-4*Gmax}\б*B*√( Рcp -Рbx)* сt
F={7.142*10-4*3,65}\0.16*0,448*√ ( 0,16
-0,1)* 4,73=0,0649 м2.
В нашем случае на адсорберах установлены
предохранительные клапаны, полностью соответствующие по расчетным параметрам к
данным адсорберам.
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.
Определим силу гидроудара при закрытии задвижки в стальном трубопроводе
d= 50 мм и толщиной стенки 3,5 мм.
По трубопроводу протекает бензол со скоростью 1,2 м/с и объемным весом
873,6 кг/м3 Приращение давления в трубопроводе при гидравлическом
ударе определяют по формуле Н.Е. Жуковского:
,
где:- плотность жидкости, кг/м3;
-
уменьшение скорости движения при торможении струи, м/с;
v - скорость
распространения ударной волны, м/с
,
где:Еж
- модуль упругости жидкости 1340 * 106, Па;
Еs
- модуль упругости материала трубопровода 2* 1011, Па;
d - внутренний
диаметр трубопровода, м;
- толщина
стенки трубы, м.
.
.
Приращение давления на 0,396 МПа сверх нормы может привести к повреждению
трубопровода и к истечению бензола.
Вибрации трубопроводов
Вибрация наблюдается у трубопроводов, находящихся под давлением, и
недостаточно хорошо закрепленных, у аппаратов, соединенных с поршневыми
насосами и компрессорами. Наблюдается вибрация у недостаточно закрепленных
наружных аппаратов и от воздействия ветра.
Наибольшая опасность от вибрации возникает в том случае, когда число
колебаний возмущающей силы по своему значению будет приближаться к числу
собственных колебаний системы или отличаться от него в целое число раз. При
этом наблюдается так называемое явление резонанса.
Меры борьбы с вибрациями - устранение или уменьшение действия возмущающих
сил. Практически это достигается уменьшением пульсации при работе насосов
(замена поршневых насосов центробежными, установка «воздушных» колпаков и
т.п.), гашением колебаний путем применения различного рода прокладок, и тому
подобных устройств, а также прочным креплением трубопроводов и аппаратов,
подверженных вибрации.
Химический износ материала (коррозии) аппаратов
Под химическим износом понимают уменьшение толщины и прочности стенок
аппаратов в результате химического взаимодействия материала с обрабатываемыми
веществами или с внешней средой.
Находящиеся в аппаратах и трубопроводах вещества, имеющиеся в них
химические примеси, используемые катализаторы, инициаторы и ингибиторы, а также
среда, окружающая аппараты, могут химически взаимодействовать с материалом
корпуса, вызывая его разрушение.
Разрушающему действию коррозии подвержены наиболее слабые места
производственной аппаратуры - швы, разъемные соединения, прокладки, места
изгибов и поворотов труб и т.п.
Процесс коррозии может протекать двумя путями: прямым химическим
взаимодействием и в результате электрохимических реакций, сопровождающихся
протеканием электрического тока между отдельными участками металла.
Химическая коррозия наблюдается в среде жидких диэлектриков или газов,
нагретых до высоких температур. Это окислительно-восстановительный химический
процесс, не связанный с протеканием электрического тока между отдельными
участками металла.
Электрохимическая коррозия происходит в том случае, когда поверхность
металла соприкасается каким-либо электролитом. Контакт металла с электролитом
вызывает появление многочисленных микрогальванических пар, в результате
действия которых возникает электрический ток и один из металлов переходит в
раствор.
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.
Образование температурных напряжений или уменьшение прочностных свойств
материала стенок аппарата
В аппаратах, где протекают процессы теплообмена, могут наблюдаться такие
случаи, когда некоторые конструктивные элементы, жестко заделанные по концам, в
процессе эксплуатации имеют неодинаковую температуру. Это относится к
кожухотрубчатым теплообменникам, которые имеются в данном технологическом
процессе.
Силу, возникающую между жестко соединенными частями аппарата, за счет
температурных напряжений можно определить по формуле:
,
Где
-
коэффициенты линейного расширения для материала корпуса и труб, при
соответствующих температурах, 1/град (для стальных труб принимаются равным
0,000012);
-
расчетные температуры корпуса и труб, град;
- модули
упругости для материала корпуса и труб при соответствующих им температурах,
мПа;(для стальных труб составляет 21000 мПа)
,- площадь
поперечного сечения корпуса и труб, см2.
Кроме
силы , на
жестко соединенные части аппарата действует сила Р, вызванная давлением среды в
межтрубном и трубном пространствах, т.е.
,
Где
D - расчетный диаметр трубной решетки, м;
d- средний
диаметр трубки, м;
z- число трубок;
-
давление среды соответственно в межтрубном и трубном пространствах, мПа.
Теплообменные
аппараты с жестким соединением корпуса нельзя эксплуатировать когда
где-
напряжения максимальные в материале корпуса и трубок, мПа;
- предел
текучести материала корпуса и труб, мПа.
Делать
вывод о недопустимости жесткого соединения корпуса и трубок кожухотрубчатого
парового подогревателя невозможно, так как неизвестны пределы текучести
материалов корпуса и труб.
Если
согласно расчету окажется, что жесткое соединение корпуса и трубок
теплообменника недопустимо, необходимо применять аппараты, имеющие
температурные компенсаторы. Наиболее часто теплообменные аппараты оборудуют
линзовыми компенсаторами и компенсаторами типа «плавающая головка».
Снижение
температурных напряжений достигается путем уменьшения разности температур между
отдельными конструктивными элементами и подбора соответствующих материалов при
конструировании отдельных узлов аппаратов с примерно одинаковыми коэффициентами
линейного расширения. Также температурные напряжения возникают в трубопроводах,
которые определяются по формуле:
st = aЕDt=1,2´10-5´2,1´106´30=756 кг/см2
где
st
- температурные напряжения, кг/см2;
a - коэффициент линейного расширения,°С-1(для
стальных труб at
= =1,2´10-5°С-1);
Е
- модуль упругости материала, кг/см2(для стальных труб Е = 2,1´106).
Dt= t1- t2=60-30=30 - изменение температуры, °С.
6.
Анализ характерных технологических источников зажигания
Производственные источники зажигания делятся на следующие группы:
1. Открытый огонь и продукты сгорания;
2. Тепловое проявление химических реакций;
. Тепловое проявление механической энергии;
. Тепловое проявление электрической энергии.
.1 Тепловое проявление механической энергии
Наиболее опасными по возможности перегрева являются подшипники скольжения
сильно нагруженных и высокооборотных валов. К увеличению сил трения, а,
следовательно, и количество выделяющегося тепла могут привести нарушение
качества смазки рабочих поверхностей, загрязнения, перекосы, перегрузка двигателя
насосов и чрезмерная затяжка подшипников.
Рассчитаем температуру подшипника на валу насоса по перекачке бензола,
диаметр вала 0,035 м. Коэффициент теплообмена между поверхностью подшипника и
средой 150 Вт/м2.К, температура окружающей среды 25оС, коэффициент
трения 0,15, число оборотов вала 3000 1/мин. сила действующая на подшипник 3000
Н, поверхность подшипника 0,08 м2
Определим мощность сил трения
где:f - коэффициент трения;-
радиальная сила, действующая на подшипник, Н;- диаметр шейки вала, м;- число
оборотов вала, 1/мин.
Определим максимальную температуру корпуса подшипника:
где:Тп
- максимальная температура подшипника, К;
Тв
- температура окружающей среды, К;
б
- коэффициент теплообмена между поверхностью подшипника и средой, Вт/м2.К;-
поверхность корпуса подшипника, м2.
На
основании проведенного расчета делаем вывод, что температура подшипника не превышает
температуру самовоспламенения бензола tп=500 0С,
следовательно при попадании бензола на поверхность подшипника не произойдет
воспламенение. Но для исключения перегрева подшипников, в непредвиденных
обстоятельствах, необходимо осуществлять постоянный контроль, за смазкой
подшипника.
Для
предотвращения перегрева подшипников необходимо осуществлять следующие
мероприятия:
Применение
смазочных материалов, предусмотренных технической документацией. Нормальная
смазка предполагает использование того сорта масла и в том количестве, которое
установлено правилами эксплуатации для данного подшипника, при строгом
соблюдении сроков смазки;
Контроль
температуры нагрева подшипников. Для контроля за температурой подшипников можно
покрывать их поверхность термочувствительными красками, изменяющими свой цвет
при нагревании.
6.2
Открытые источники огня
Пожары,
вызванные открытым огнем довольно частое явление. Это объясняется не только
тем, что открытый огонь широко используется для производственных целей, при
аварийных и ремонтных работах и поэтому нередко создаются условия для
случайного контакта пламени с горючей средой, но и тем, что температура
пламени, а также количество выделяющегося при этом тепла достаточно для
воспламенения почти всех горючих веществ. Трубчатые печи с огневым обогревом
характеризуются наличием горящего топлива, высоко нагретой теплообменной
поверхностью и раскаленными конструктивными элементами топки. При сжигании
газообразных веществ действительная температура горения колеблется в пределах 1200-14000С.
При
такой температуре аппаратов огневого действия всякие повреждения и аварии
смежных аппаратов, сопровождающиеся выходом наружу, паров, газов или горючих
жидкостей и распространением их в сторону печей, неизбежно приведут к
возникновению вспышки и пожару. Для безопасного ведения процесса необходимо
предусматривать паровую защиту.
Значительную
пожарную опасность представляют собой огневые ремонтные и монтажные работы.
Пожарная опасность обусловлена не только открытым пламенем, но и наличием раскаленного
и расплавленного металла. При газовой сварке температура пламени дуги при
использовании угольных электродов составляет 3200-39000С, стальных
электродов 2400-26000С. При попадании на горючие материалы искры
воспламеняют их. При проведении огневых работ снаружи аппарата должно
выполняться условие:
цб<ПДВК=
цнкпрп/2
ПДВК=
цнкпрп/2=0,0142/2=0,0071 об.доли
цб<0,0071, при проведении огневых работ снаружи
аппаратов необходимо строго соблюдать данное условие, во избежании пожаров и
взрывов.
.3 Тепловое проявление химической реакции
По условиям технологии, находящиеся в десорбере, адсорбере, насосах и
емкости, жидкости нагреты до температуры, не превышающей температуру их
самовоспламенения. Появление неплотностей в аппаратах и трубопроводах и
соприкосновение с воздухом выходящего наружу продукта, нагретого до температуры
самовоспламенения, сопровождается его загоранием. При протекании процесса
адсорбции происходит выделение теплоты, которая может служить источником
самовоспламенения активированного угля в адсорбере, рассчитаем теплоту по
формуле Трутона:
,
А-
коэффициент, для активированного угля 218*104 Дж/(моль*К),
tк- температура кипения бензола.
Поэтому
особое внимание необходимо уделять теплоотводу в адсорберах и соблюдение
температурного режима, так как данное количество теплоты может подвергнуть
активированный уголь к самовозгоранию.
.4
Тепловое проявление электрической энергии
Также
источником воспламенения может быть тепловое проявление электрической энергии.
Источники воспламенения от теплового проявления электрической энергии могу
возникнуть при несоответствии электрооборудования (электродвигателей, силовых
электрических сетей) характеру воздействующей на него среды; в случае
несоблюдения правил устройства и эксплуатации электрооборудования; при
неисправностях и повреждениях, вызываемых механическими причинами, а также
действием химически активных веществ, влаги и т.п. Тепловое действие
электрического тока может проявиться в виде электрических искр и дуг, чрезмерного
перегрева двигателей, контактов, отдельных участков электрических сетей и
электрического оборудования, а также аппаратов при перегрузках и больших
переходных сопротивлениях, в виде перегрева в результате теплового проявления
токов индукции и самоиндукции, при искровых разрядах статического и
атмосферного электричества, в результате нагревания вещества и материалов от
диэлектрических потерь энергии.
Перегрузка
электрических сетей и машин вызывается увеличением механической нагрузки на
электродвигатели, а также подключением к электрическим сетям дополнительных
токоприемников, на которые сети не рассчитаны. Увеличение силы тока в сетях и
машинах приводит к выделению большого количества тепла, воспламенений изоляции.
Опасные последствия перегрузки наблюдаются при неправильно выбранной или
неисправной защите сетей плавкими вставками или автоматами.
Переходные
сопротивления возникают чаще всего в местах, где провода и кабели некачественно
присоединяются к машинам и аппаратам или токопроводящие жилы соединяются друг с
другом холодной скруткой, а также в местах плохого контакта. В местах
переходных сопротивлений выделяется значительное количество тепла. От нагрева
мест переходных сопротивлений могут загореться электроизоляция, а также рядом
находящиеся горючие вещества. Индукционное и электромагнитное воздействие
атмосферного электричества способствует появлению значительных электрических
потенциалов на производственном оборудовании, трубопроводах, строительных
конструкциях. Отсутствие или неисправность систем заземления аппаратов и
конструкций, могут привести к образованию опасных искровых разрядов.
7. Возможные пути распространения пожара
Пожары на установках для улавливания ЛВЖ протекают в сложных условиях с
быстрым распространением огня на соседние аппараты и участки, и, зачастую
сопровождается взрывами оборудования с последующим повреждением рядом стоящего
оборудования, а также повреждением трубопроводов с поступающим на переработку
ГГ, ЛВЖ и ГЖ и в таких случаях пожары принимают характер катастрофы с огромным
материальным ущербом.
Наличие больших объемов легковоспламеняющихся, горючих жидкостей и
горючих газов приводит к тому, что пожар на установке может принять
значительные размеры.
Условиями распространения горения на установке являются: разливы по
территории установки горючих и легковоспламеняющихся жидкостей; разветвленная
сеть промышленной канализации при неэффективности гидравлических затворов в
колодцах; отсутствие аварийных сливов из емкостных аппаратов, линий
стравливания газовоздушных смесей из аппаратов; разветвленная сеть
трубопроводов при отсутствии на них гидравлических затворов.
Испарение паров легковоспламеняющихся жидкостей и газов будет создавать
газовоздушную смесь, которая при ветреной погоде будет перемещаться к
возможному очагу пожара.
.1 Расчет аварийного слива
Анализируя работу установки для улавливания паров бензола из
паровоздушной смеси методом адсорбции, рассматривая каждое оборудование в
отдельности, устройство оборудования, режимы работы, видно, что все аппараты,
участвующие в данном процессе не имеют аварийного слива (исходные данные).
Из выше изложенного следует вывод, что расчет аварийного слива не
требуется.
7.2 Расчет огнепреградителя
определяем стехиометрический коэффициент при кислороде в уравнении
сгорания:
определяем концентрацию горючего компонента в семи:
Сст=100/(1+4,84*7,5)=2,68
Определяем удельную газовую постоянную:
R=8314,31/=8314,31/0,95*78+0,0,05*29=110
Нормальная
скорость горения :0,478 м/с;( справочное данное)
Коэффициент
теплопроводности л=0,158 Вт/(м*К);( справочное данное)
Удельная
теплоемкость Ср=1733,89 Дж/(кг*К); ( справочное данное)
Давление
рабочее рр=400 мм.рт.ст.,
Па=
0,0075 мм.рт.ст.
рр=400\0,0075=53333,3
Па
Определяем
критический диаметр каналов в слое гравия:
dкр={65*R*(tp+273)*л}\Un*Cp*Pp;
dкр={65*110*(20+273)*0,158}\0,478*1733,89*53333,3=7,4*10-3
м
Определяем
фактический диаметр каналов в слое гранул:
d= dкр\Кб,
где
Кб=2-коэффициент
безопасности
d= 7,4*10-3\2=3,7*10-3м
Определяем
диаметр гранул(гравия) насадки огнепреградителя по таблице Р.1 ГОСТ
12.3.047-98:с помощью метода интерполяции:
dгр=6,25*10-3 м
Вывод:
Установленный огнепреградитель на линии подачи паровоздушной смеси бензола с
воздухом полностью соответствует по своему конструктивному строению типу
огнепреградителя полученного расчетным путем, так как полученный требуемый
диаметр гравия составляет 6,25*10-3 м, что больше фактического
диаметра гравия на установленном огнепреградители 5*10-3 м.
8. Определение категории производственного помещения
сепараторов и насосов
.1 Выбор варианта аварии оборудования помещения сепараторов и
насосов
Поскольку в помещении сепараторов и насосов нет аппаратов
периодического действия, аппаратов с открытой поверхностью испарения, а также
емкостей с ЛВЖ и ГЖ, то наиболее вероятным вариантом аварии будем считать
разрушение трубопровода или повреждение конструкции насоса.
Расчет объёма бензола вышедшего из оборудования при аварии.
По заданию производительность насоса подачи бензола в
помещение сепараторов и насосов составляет 0,44 м3/мин. Отключение
насоса и перекрывание задвижек осуществляется автоматически. Расчетное время
отключения трубопроводов при автоматическом отключении составит 120 с.
Объём вышедшей из оборудования краски составляет 2014 л, в который,
согласно технологическому регламенту входит 20% смолы и 80% бензола. Т.е. объём
вышедшего из оборудования растворителя (бензола) равен:
Расчет
массы бензола, испарившегося с поверхности разлива.
Так как площадь помещения окрасочной камеры равна 9 м2, а
площадь разлива краски составит (считаем 1 литр на 1 м2 пола) 2014 м2,
то вышедшая из оборудования краска растечется на площадь всего пола помещения
окрасочной камеры.
где
W - интенсивность испарения;
Fи - площадь испарения (9 м2);
Т
- время испарения (300 с)
.4
Расчет избыточного давления взрыва для паров ЛВЖ
Где: Рmax - максимальное давление взрыва стехиометрической
паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по
справочным данным в соответствии с требованиями
Р0 - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101
кПа)- коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на
основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно
приложению. (Допускается принимать значение Z по табл. 2 НПБ 105-03);
Кн коэффициент, учитывающий не герметичность помещения и не
адиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным 3.
Р0 - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101
кПа);
т - масса паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ),
вышедших в результате расчетной аварии в помещение.св - свободный
объем помещения, м3;
При этом массу m горючих газов или паров легковоспламеняющихся или
горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем
помещения, следует разделить на коэффициент К, определяемый по формуле
К = АТ + 1=(6/3600)*120+1=1,2, при наличии вентиляции
где А - кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с-1;
Т - продолжительность поступления горючих газов и паров легковоспламеняющихся и
горючих жидкостей в объем помещения, с.
т =759/1,2=632,5 кг
г,п - плотность газа или пара при расчетной температуре tp,
кг/м3, вычисляемая по формуле
Где: М - молярная масса, кг× кмоль-1; 0 -
мольный объем, равный 22,413 м3× кмоль-1; p - расчетная
температура, °С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально
возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей
климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по
технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в
аварийной ситуации;
Сст - стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.),
вычисляемая по формуле
С6Н6+7,5О2=6СО2+3Н2О
для
расчета примем следующие значения:
Pmax=880
кПа
tр=30 Z=0,3, Vсв=
0,8*10*28*10=2240 м3,
Кн=3,Р0=101кПа,
Сст=100/(1+4,84*7,5)=2,68
плотность газа или пара при расчетной температуре tp
сг.п=78/22,413(1+0,00367*30)=
3,13 кг/ м3
расчет
избыточного давления взрыва для паров ЛВЖ бензола
∆Р
= (880-101)*(632,5*0,3/2240*3,13)*(100/2,68)*1/3 = 262,2 кПа
Вывод:
так как избыточное давление взрыва 262,2 кПа превышает допустимую по НПБ105-95,
т.е. 5 кПа и температура вспышки ЛВЖ бензола составляет -11 градусов, что менее
28 градусов, то данное помещение относится к категории А.
9. Пожарно-профилактические мероприятия. Вопросы экологии
На основании анализа пожарной опасности технологического процесса, с
учетом режимов работы технологического оборудования проведем
пожарно-профилактические мероприятия.
ВНЭ 5-79
.7. ПРОЦЕССЫ АДСОРБЦИИ ПРИ УЛАВЛИВАНИИ ГОРЮЧИХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ
.7.1. Пуск и остановку адсорбционной установки следует осуществлять после
согласования с теми цехами, из которых производится отсос паров горючих
растворителей.
.7.2. Адсорбционная установка должна обеспечивать непрерывный и полный
отсос выделяющихся паров горючих растворителей от рабочих мест, оборудованных
системами капсюляции.
.7.3. Запрещается подключать новые рабочие места, участки и цеха к линиям
адсорбционной установки, если ее мощность не рассчитана на такое подключение.
Подключение дополнительных объектов приведет к снижению эффективности действия
работающих местных отсосов.
.7.4. Концентрацию паро- и газовоздушной смеси, поступающей к адсорберам,
необходимо систематически контролировать. Величину рабочей концентрации и
пределы ее колебаний следует указать в технологических инструкциях.
.7.5. Нельзя допускать загрязнения внутренней поверхности трубопроводов
твердыми горючими отложениями или жидким конденсатом. Фильтры или циклоны для
улавливания из транспортируемой смеси твердых примесей должны быть исправны и
регулярно очищаться. Участки линий, где наблюдается образование конденсата,
должны быть утеплены и иметь уклон для стекания жидкости.
.7.6. Линии паро- или газовоздушной смеси необходимо надежно защищать
огнепреградами. Число огнепреградителей, их вид и размеры огнегасящей насадки
должны соответствовать проектным данным. Не разрешается эксплуатировать
установку без огнегасителей или с огнепреградителями, не соответствующими
проекту.
.7.7. Исправность огнепреградителей и мембранных клапанов необходимо
регулярно проверять. Сроки проверки огнепреградителей и очистки огнегасящей
насадки должны быть указаны в цеховой инструкции.
.7.8. Адсорберы должны исключать возможность самовозгорания находящегося
в них активированного угля.
.7.9. Воздушная труба, позволяющая выбрасывать транспортируемую смесь в
атмосферу при аварии или пожаре в адсорбционном цехе, не должна заглушаться.
Следует систематически проверять ее готовность к работе.
.7.10. При перерыве в работе нельзя оставлять адсорберы с поглощенными
горючими веществами, а также с разогретым углем. В этом случае необходимо
отгнать из угля горючее вещество и охладить уголь.
.7.11. Необходимо проверять наличие и исправность стационарной системы
подачи воды для тушения горящего угля в адсорберах, наличие первичных средств
пожаротушения, а также исправность имеющихся стационарных систем пожаротушения
в помещениях рекуперационной станции.
.14. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРУБОПРОВОДЫ С ГОРЮЧИМИ ЖИДКОСТЯМИ И ГАЗАМИ
.14.1. При эксплуатации технологических трубопроводов с горючими газами
следует соблюдать «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов
для горючих, токсичных и сжиженных газов», «Правила безопасности во
взрывоопасных и взрывопожароопасных химических и нефтехимических производствах»
и требования настоящего раздела Правил.
.14.2. В производственных цехах и на отдельных установках должна быть
вывешена схема трубопроводов с указанием расположения задвижек, которыми
отключают поступление продукта при пожаре.
.14.3. Обслуживающему персоналу необходимо знать расположение
трубопроводов, задвижек и их назначение, а также уметь четко и быстро
переключать задвижки при авариях и пожарах.
.14.4. Трубопроводы из керамики, стекла и пластических масс не
разрешается использовать для транспортирования горючих жидкостей и газов без
специального обоснования.
.14.5. Необходимо следить за тем, чтобы отверстия в местах прохождения
трубопроводов через глухие стены были герметично заделаны.
.14.6. При прокладке межцеховых трубопроводов с горючими жидкостями и
газами в каналах и траншеях (открытых и закрытых) надо следить за тем, чтобы в
местах перехода траншей и каналов из одного помещения в другое через пожарную
стену имелись исправные газонепроницаемые перемычки (диафрагмы) из несгораемых
материалов.
.14.8. В закрытых лотках и туннелях, где имеются трубопроводы с пожаро- и
взрывоопасными веществами, в местах наиболее вероятного скопления горючих паров
и газов необходимо устанавливать газоанализаторы, автоматически сигнализирующие
о создании опасных концентраций.
.14.9. Не допускается применять заглушки для отключения трубопровода,
останавливаемого на длительное время, от другого трубопровода, находящегося под
давлением. В таких случаях необходимо предусматривать съемный участок
трубопровода, а на концах действующих трубопроводов устанавливать заглушки.
.14.10. Установку и снятие заглушек на линиях с пожаровзрывоопасными
веществами необходимо отмечать в журнале за подписью лица, установившего или
снявшего заглушку. Все заглушки должны быть пронумерованы и рассчитаны на
требуемое давление.
.14.13.