Производство полиэтилена высокого давления
Министерство науки и образования Российской
Федерации
НПОУ инженерный центр «Техника»
КВАЛИФИКАЦИОННАЯ
РАБОТА
на
тему:
Производство
полиэтилена высокого давления
Выполнил:
Р.Р. Пашин
Руководитель:
С.А. Крицкая
Уфа
2010
Содержание
Введение
1
Технологическая схема производства
2 Характеристика сырья, реагентов,
получаемых продуктов и отходов
Безопасность и экологичность
Заключение
Использованная
литература
Введение
Органические
пластические материалы начали широко применяться в разных отраслях народного
хозяйства лишь в XX веке. Начиная с 40-х годов текущего столетия, производство
пластических масс развивается очень высокими темпами. Это вызвано разработкой
очень широкого ассортимента пластических масс с ценными техническими свойствами.
На начальной стадии
использования пластических масс, они использовались преимущественно как
заменители цветных металлов, но во вновь разработанных металлах были выявлены
свойства, которые превратили полимеры в уникальные материалы, без которых
невозможно существование и прогресс ряда отраслей современной техники
радиотехнической, электронной, электротехнической и др. Изделия из пластических
применяются практически во всех отраслях народного хозяйства и широко
используются в быту.[1] Полиолефины в последние годы стали одним из основных
типов синтетических пластических материалов. К этой группе полимеров относится
и полиэтилен, который имеет большое промышленное значение из всех полиолефинов.
Полиэтилен [-СН2-СН2-]n представляет собой карбоцепной
полимер алифатического непредельного углеводорода олефинового ряда -этилена.
Макромолекулы полиэтилена имеют линейное строение с небольшим числом боковых
ответвлений. Молекулярная масса его в зависимости от способа полимеризации
колеблется от десятков тысяч до нескольких миллионов.
Полиэтилен -
кристаллический полимер. При комнатной температуре степень кристалличности
полимера достигает 50 - 90% (в зависимости от способа производства). Полиэтилен
отличается от других термопластов весьма ценными комплексами свойств. Изделия
из полиэтилена имеют высокую прочность, стойкость к действию агрессивных
средств и радиации, нетоксичность, хорошие диэлектрические свойства.
Перерабатывается полиэтилен всеми известными и довольно несложными для
термопластов методами.
1.
Технологическая схема производства
Этилен, сжатый до 1500 кг/см2,
подается в холодильник типа «труба в трубе», где охлаждается до температуры 40
°С. Перед входом этилена в реактор (поз.Р-1) трубопровод разделяется на два
потока. Из одного потока часть этилена подается в реактор (поз.Р-1) через
нижнюю часть двигателя мешалки (первый ввод) для обдува и охлаждения его
подшипника. Другая часть этилена от этого потока подается при однозонном
процессе непосредственно в реактор.
Реактор полимеризации (поз.Р-1) - это вертикальный,
цилиндрический, толстостенный аппарат, имеющий реакционный объем 0,250 м3.
Реактор оснащен мешалкой с электродвигателем. Корпус реактора имеет рубашку с
воздушным охлаждением. Рубашка разделена на три зоны для разогрева перед пуском
и охлаждения стенки реактора во время реакции. Рабочее давление в реакторе до
1500 кг/см2. Снабжен реактор двумя предохранительными клапанами
разового действия.
Место ввода второй части этилена в реактор
определяется условиями проведения процесса полимеризации. Одну часть этилена
подаем в верхнюю часть реакционного объема, а другую в среднюю часть. Заданная
температура этилена на входе в реактор поддерживается вручную с помощью
арматуры, установленной на линиях охлаждающей воды к водяным рубашкам
этиленовых трубопроводов, и регистрируется приборами.
В реакторе (поз.Р-1) осуществляется процесс
полимеризации этилена при давлении до 1500 кг/см2 и температуре
220-275 °С в присутствии инициаторов реакции - перекисных органических
соединений.
В качестве перекисных органических соединений
применяем:
) Пероксид дитретичного бутила под названием
инициатор-А или тригонокс В.
) Третичный бутилпербензоат под названием
инициатор-С или тригонокс С.
) Третбутилпероксид-3,5,6- триметилгексаноат под
названием тригонокс 42S.
В качестве агента передачи цепи (модификатор)
используется изопропиловый спирт.
Вводятся перекисные органические соединения в
реактор в виде раствора в инициаторном масле. Приготовление раствора
инициаторов ведется периодически.
Инициаторное масло из напорного бака (поз.Е-5)
поступает самотеком в любую из смесительных емкостей для приготовления
растворов инициаторов (поз.Е-6) для тригонокса С и тригонокса 42S,
(поз.Е-8) тригонокса В. В эти же смесительные емкости соответственно подаются
отмеренные количества тригонокса С, тригонокса 42S
и тригонокса В. Также инициаторное масло подаётся в ёмкость (поз.Е-7), где
приготавливается раствор ИПС. Эти смесительные емкости оборудованы
перемешивающими устройствами, с помощью которых ведется перемешивание
инициаторного масла с инициаторами.
Приготовленные растворы инициаторов из
смесительных емкостей (поз.Е-6, поз.Е-7, поз.Е-8) перекачиваются насосами
(поз.Н-2, поз.Н-3, поз.Н-4) в напорные баки для растворов инициаторов (поз.Е-9,
поз.Е-10, поз.Е-11).
Тригонокс В, Тригонокс С, Тригонокс 42S
представляют собой жидкости, которые устойчивы при нормальных условиях, и
хорошо смешиваются при комнатной температуре с инициаторным маслом.
Концентрация приготовляемых растворов инициаторов подбирается такой, чтобы
иметь более равномерное распределение инициаторов в реакторе и более
равномерное регулирование температуры в реакторе в зависимости от подачи газа в
реактор. Тригонокс В применяется с концентрацией до 5% весовых, тригонокс С,
Тригонокс 42S или их смесь до
12,5% весовых. Каждый инициатор активен в определенном диапазоне температур,
что дает возможность использовать их для получения различных сортов
полиэтилена.
Для дозирования растворов инициаторов в реактор
(поз.Р-1) для каждого потока имеются инжекционных насоса (поз.Н-5, поз.Н-6,
поз.Н-7), которые помещаются в шкафы с обогревом.
Растворы инициаторов самотеком подаются из
напорных баков (поз.Е-9, поз.Е-10, поз.Е-11) к инжекционным насосам. На всасе
инжекционных насосов растворы инициаторов проходят фильтры с бумажными
фильтрующими элементами (поз.F-4,
поз.F-5, поз.F-6),
где очищаются от возможных механических примесей, и инжекционными насосами
дозируются в реактор.
Для защиты инжекционных насосов (поз.Н-5,
поз.Н-6, поз.Н-7) от высокого давления в реакторе (поз.Р-1), в момент
разложения на линиях дозировки инициаторов устанавливаются обратные клапаны.
Тригонокс В подается в нижнюю часть реактора, а
тригонокс С и тригонс 42S
в верхнюю часть реактора (поз.Р-1).
Газ, подаваемый в реактор (поз.Р-1), в
присутствии инициатора подвергается полимеризации. Реакция полимеризации
протекает при непрерывной подаче этилена до 18100 кг/час и непрерывном отводе
полиэтилена с непрореагировавшим этиленом. Реакция полимеризации этилена
сопровождается выделением большого количества тепла (3600 кДж/кг).
Тепло реакции частично идет на нагрев
поступающего в реактор этилена с температурой 35 - 40 °С, который за счет
перемешивания быстро приобретает температуру реакционной смеси. Реакция
полимеризации в реакторе (поз.Р-1) протекает во всем объеме и имеет цепной
характер, этому способствует высокое давление и высокая температура.
При нарушении технологического режима в реакторе
(поз.Р-1) может повышаться температура, что способствует резкой интенсификации
процесса, следовательно, и выделению большого количества тепла, которое может и
приводит к тепловому взрыву (разложению). При этом этилен разлагается на
составляющее части (метан, водород, углерод).
На случай повышения давления в реакторе
(поз.Р-1) при разложении, потере проходимости у регулирующего клапана, реактор
имеет в средней части два предохранительных колпачка. Предохранительные
колпачки на реакторе устанавливаются на разрывное давление 1850 кг/см2
при температуре 200 °С. От предохранительных колпачков идут вверх две
направляющие трубы диаметром 600 мм.
Внутри каждой трубы подвешиваются полиэтиленовые
мешочки с бикарбонатом натрия. В случае разрыва предохранительного колпачка под
действием скорости газа и высокой температуры полиэтиленовые мешочки рвутся и
бикарбонат натрия разлагается с выделением СО2, что препятствует
возгоранию.
Температура процесса полимеризации в реакторе
(поз.Р-1) замеряется в четырех точках по высоте реактора термопарами и
регулируется по трём точкам подачей раствора инициатора путем изменения
производительности инициаторных насосов (поз.Н-5, поз.Н-6, поз.Н-7) в
зависимости от марки получаемого полиэтилена.
Перед пуском реактор (поз.Р-1) разогревается до
температуры 180-200 °С. Разогрев осуществляется горячим воздухом, который из
атмосферы забирается через фильтр (поз.F-7)
воздуходувкой (поз.В-3) и подается через электроподогреватель (поз.НВ-1) в
воздушные рубашки реактора (поз.Р-1).
В электроподогревателе (поз.НВ-1) воздух
нагревается до 350 °С, что дает возможность разогреть стенки реактора (поз.Р-1)
до 200 °С.
Температура воздуха, выходящего из
электроподогревателя (поз.НВ-1) регулируется включением или выключением
нагревательных элементов.
Температура наружной стенки корпуса реактора
поддерживается регулятором, воздействующим на клапан, установленный на линии
подачи воздуха в рубашку реактора.
Степень превращения этилена в полиэтилен
составляет 17,7 % и определяется температурой уходящей реакционной смеси и
температурой входящего этилена. Чем больше будет разность этих температур, тем
большая степень превращения может быть достигнута в реакторе (поз.Р-1).
Выходящая из реактора реакционная смесь
дросселируется регулирующим клапаном (поз.30-5) и охлаждается до 250°С в
продуктовом холодильнике (поз.Х-9). Холодильник (поз.Х-9) представляет собой
теплообменник типа «труба в трубе». Межтрубное пространство холодильника
разделено на четыре отдельные секции, чтобы обеспечить различные поверхности
охлаждения.
Поток смеси полиэтилена и этилена из
продуктового холодильника (поз.Х-9) с температурой 250 °С поступает в
отделитель высокого давления (поз.О-1), В отделителе высокого давления
происходит разделение полиэтилена и непрореагировавшего этилена.
Отделитель высокого давления (поз.О-1)
представляет собой вертикальный, цилиндрический аппарат емкостью 0,835 м3.
Имеет рубашку для обогрева паром с давлением до 19 кг/см2. Для
защиты при чрезмерном повышении давления отделитель высокого давления (поз.О-1)
снабжен двумя разрывными мембранами.
Этилен из отделителя высокого давления (поз.О-1)
направляется в систему очистки и охлаждения, которая состоит из трех секций
холодильника (поз.Х-10) типа «труба в трубе»" и трех сепараторов (поз.Ц-6)
центробежного типа.
В холодильнике (поз.Х-10) возвратный газ
высокого давления охлаждается до температуры 50 °С. В сепараторах (поз.Ц-6)
идет выделение низкомолекулярного полиэтилена из возвратного газа высокого
давления. Выделенный низкомолекулярный полимер периодически сбрасывается из
сепараторов (поз.Ц-6) в циклон (поз.Ц-7), откуда загружается в тару. Этилен из
циклона (поз.Ц-6) возвращается в емкость (поз.Е-1) для повторного сжатия в
компрессоре (поз.Пк-1).
Очищенный и охлажденный возвратный газ высокого
давления после сепараторов (поз.С-6), направляется на всас компрессоров 2
каскада, где смешивается со свежим газом после компрессора 1 каскада (поз.Пк-2)
в буфере всаса (поз.Е-4).
Охлаждающей средой в холодильниках (поз.Х-10)
является промышленная вода. Температура возвратного газа высокого давления
регулируется клапаном, установленным на линии охлаждающей воды.
Полиэтилен из отделителя высокого давления
(поз.О-1) поступает в отделитель низкого давления (поз.О-2), где происходит
окончательное выделение этилена, растворенного в полиэтилене. Расплав
полиэтилена собирается в нижней части отделителя, а этилен, выделенный из
полиэтилена, отводится по трубопроводу в отделение компрессии в ресивер
(поз.Е-1) низкого давления.
Отделитель низкого давления (поз.О-2)
представляет собой вертикальный, цилиндрический аппарат емкостью 5 м3,
имеющим рубашку для обогрева паром с давлением до 20 кг/см2.
Расплав полиэтилена из нижней части отделителя
низкого давления (поз.О-2) поступает в экструдер (поз.Э-1). Экструдером
(поз.Э-1) расплав полиэтилена подается в гранулятор (поз.Э-2), где нарезается
на гранулы и охлаждается.
Уровень продукта в отделителе низкого давления
(поз.О-2) поддерживается путем изменения производительности экструдера
(поз.Э-1). Экструдер имеет 4 зоны нагрева-охлаждения (в том числе 3 зоны
нагрева маслом одну зону охлаждения конденсатом). Электродвигатель экструдера
постоянного тока, взрывозащищенный, в исполнении, «продуваемый». От зоны
изотермической втулки экструдера производится отсос выделяющегося этилена
вентилятором.
Из гранулятора (поз.Э-2) гранулы полиэтилена
подхватывается конденсатом и транспортируются в предварительный сепаратор
(поз.Ц-5), где происходит отделение основного количества конденсата.
Далее гранулы полиэтилена поступают в
центробежную сушилку (поз.Сш-1), которая представляет собой центрифугу, из
верхней части которой предусмотрен отсос влаги с помощью вентилятора. Давление
в центрифуге (поз.Сш-1) и предварительном сепараторе (поз.С-5) атмосферное.
Гранулы полиэтилена в центробежной сушилке
(поз.Сш-1) с помощью лопаток поднимаются в верхнюю часть сушилки, откуда по
трубопроводу они поступают на качающееся сито (поз.СК-1), где происходит
разделение гранул полиэтилена на три фракции. Мелкие и крупнее гранулы
собираются в мешки, а стандартные пневмотранспортом направляются на дальнейшую
обработку или на склад готовой продукции.
Конденсат из сборника, сепаратора (поз.Ц-5) и
центробежной сушилки (поз.Сш-1) по общему коллектору поступает в конденсатную
емкость (поз.ЕК-1) с объемом 2,5 м3.
Из емкости (поз.Ек-1) конденсатным центробежным
насосом (поз.Н-8) конденсат подается в кожухотрубчатый, вертикальный
холодильник (поз.Х-11), где охлаждается и направляется на головку гранулятора
(поз.Э-2). Температура конденсата 80 °С, поддерживается с помощью трехходового
клапана, направляющего часть конденсата через холодильник (поз.Х-11), а часть
по байпасу. вредный вещество опасность давление
Перед пуском экструдера конденсат в емкости
(поз.Ек-1) подогревается с помощью пара до нужной температуры. До пуска
экструдера конденсат циркулирует, минуя головку гранулятора (поз.Э-2), чтобы не
забить фильеру, и только в момент пуска конденсат направляются через головку
гранулятора. [2]
Рисунок 1.1 - Технологическая схема
производства. Отделение полимеризации.
2.
Характеристика сырья, реагентов, получаемых продуктов и отходов
2.1
Показатели технологического цикла
.1.1
Данные действующего производства
1) Производительность установки 46500 т/год или
6200 кг/ч при рабочей нагрузке 7500 ч/год;
) Содержание этилена в свежем газе - 99,9 %
масс;
) Содержание инертных примесей в рабочей смеси
газа 2,5 % вес;
) Конверсия этилена 17,7 %;
) Потери газа 3% от получаемого продукта;
) Образование низкомолекулярного полимера 2,55
кг/т;
) В отделителе высокого давления выделяется 95%
непрореагировавшего газа;
) Содержание инертных примесей в циркулирующем
газе 3,13%;
) Расход инициатора (Тригонокса В) - 0,13 кг/т;
) Расход инициатора (Тригонокса С и Тригонокса
42S) - 0,3 кг/т;
) Расход инициаторного масла - 6,4 кг/т.
Таблица 2.1- Характеристика исходного сырья,
материалов, реагентов, инициаторов, полуфабрикатов, изготовляемой продукции
|
Наименование
сырья, материалов, реагентов, катализаторов, полуфабрикатов, изготовляемой
продукции
|
Номер
государственного или отраслевого стандарта, технических условий, стандарта
предприятия
|
Показатели
качества, обязательные для проверки
|
Норма
по ГОСТу, стандарту предприятия, ТУ
|
Область
применения изготовляемой продукции
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
Этилен,
очищенный из цехов газоразделения 2-3-5/III
и 2 отделения 57а
|
Регламент
производст- ва
|
1.этилен,
% об., не менее 2.этан+метан,% об., не более 3.Н2S,
мг/нм3 , не более 4.Ацетилен, % об., не более 5.Кислород, % об.,
не более 6.СО2, % об., не более
|
99,9
0,04 1 0,001 0,0005 0,002
|
|
|
Этилен,
очищенный из этиленопровода п/о Нижнекамскнефтехим
|
ГОСТ
25070-87 с изм. 1
|
1.Этилен,
% об., не менее 2.Этан+метан,% об., не более 3. Массовая концентрация серы,
мг/м3, не более. 4.Ацетилен, % об., не более 5.Кислород, % об., не
более 6.СО2, % об., не более
|
99,9
0,1 1 0,001 0,0002 0,001
|
|
|
Дитретбутилпер-оксид
(инициатор А) С8 Н17 О2
|
ТУ
6-05-2026-86 с изм. 1-4
|
1.
Внешний вид при 20¸25оС 2. Плотность
при 20оС, г /см3
|
Прозрачная
бесцветная или светло-желтого цвета жидкость.0,790±0,010
|
|
|
|
3.
Массовая доля основного вещества, % не менее 4. Массовая доля активного
кислорода, % не менее 5. Массовая доля гидропероксида третичного бутила, % не
более 6. Показатель преломления 7. Цветность по платино-кобаль-товой шкале
(по Хазену), не более
|
98,0
10,74 0,20 1,3885¸1,3910 40
|
|
|
Инициатор
«С», третичный бутилпербензоат, С11 Н14 О3
|
ТУ
6-05-1997-85 с изм. 1-4
|
1.
Внешний вид при 20÷250С
2. Плотность при 20оС, г/см3 3. Массовая доля основного
вещества, %, не менее 4. Массовая доля активного кислорода, %, не менее 5.
Массовая доля гидропероксида третичного бутила, % не более 6. Массовая доля
пероксида третичного бутила, %, не более 7. Цветность по йодной шкале, I2/100
см3, не более 8. Массовая доля железа, не более 9. Массовая доля
хлоридов, не более
|
Прозрачная
слегка желтоватая жид-кость. Без мех. примесей. 1,042±0,005
98,5 8,12 0,1 0,10 3 0,0003 0,010
|
|
|
Дитрет-бутилпер-
ксид (Тригонокс В). (Инициатор А) С18 Н17 О2
|
Импорт
|
1.
Внешний вид 2. Плотность при 20оС, кг/см3 3. Массовая
доля основного вещества, % не менее 4. Массовая доля активного кислорода, %
не менее 5. Массовая доля гидропероксида третичного бутила, % не более
|
Прозрачная
жидкость 800 99 10,94 0,1
|
|
|
Трет-бутил-перокси-бензоат
(Тригонокс С), (Инициатор «С»), С11 Н14 О3
|
Импорт
|
1.
Внешний вид 2. Плотность при 20оС, г/см3 3. Массовая
доля основного вещества, % не менее 4. Массовая доля активного кислорода, %
не менее 5. Массовая доля гидропероксида третичного бутила, % не более
|
Прозрачная
жидкость 1,040 98 8,24 0,1
|
|
|
Трет-бутил-перокси
3,5,5-три-метил - гексаноат (Тригонокс 42S)
С8 Н17 О2
|
Импорт
|
1.
Внешний вид 2. Плотность при 20оС, кг/см3 3. Массовая
доля основного вещества, % не менее 4. Массовая доля активного кислорода, %
не менее
|
Прозрачная
жидкость 900 97 6,94
|
|
|
Компрессорное
белое масло «Вайторекс-334»
|
Требования
проекта
|
1.
Вязкость при 40°С, мм2/с 2. Температура вспышки в открытом
тигле,°С, не ниже 3. Кислотное число 4. Содержание мехпримесеи 5. Содержание
воды 6. Удельный вес, г/см 3
|
71±2
260 Отсутствие Отсутствие Отсутствие 0,87
|
|
|
Антистатик
СМS
|
По
импорту
|
Температура
плавления, °С
|
56
¸59
|
Антистатик
способст-вующий повышению теку-чести
|
|
Ирганокс
1010
|
По
импорту
|
Температура
плавления, °С
|
110
¸125
|
Термостабилизатор
|
|
Полиэтилен
высокого давления
|
ГОСТ
16337-77 С изм. 1-3
|
Согласно
ГОСТ 16337-77
|
|
|
Полиэтилен
для технических целей
|
ТУ
38.30248-92
|
Согласно
ТУ 38.30248-92
|
Согласно
ТУ 38.30248-92
|
|
|
Полиэтилен
высокого давления марок 12703-0003 и 12803-007
|
ТУ
2211-008-00203521-94 С изм. 1-3
|
Согласно
ТУ 2211-008-00203521-94
|
Согласно
ТУ 2211-008-00203521-94
|
|
|
Композиция
полиэтилена высокого давления ККБ-5, стойкая к растрескиванию
|
ТУ
2243-048-00203521-98
|
Согласно
ТУ 2243-048-00203521-98
|
Согласно
ТУ 2243-048-00203521-98
|
|
|
Композиции
полиэтилена высокого давления кабельные
|
ТУ
4314-146-00203521-93 с изм. 1-5
|
Согласно
ТУ 4314-146-00203521-93
|
Согласно
ТУ 4314-146-00203521-93
|
Кабельные
композиции
|
2.1.2
Исходные данные проектируемого производства
1) Производительность установки 70000 т/год или
9333 кг/ч при рабочей нагрузке 7500 ч/год;
) Содержание этилена в свежем газе - 99,9% масс;
) Содержание инертных примесей в рабочей смеси
газа 2,5 % вес;
) Конверсия этилена 17,7%;
) Потери газа 3 % от получаемого продукта;
) Образование низкомолекулярного полимера 2,55
кг/т;
) В отделителе высокого давления (поз.О-1)
выделяется 95% непрореагировавшего газа;
) Содержание инертных примесей в циркулирующем
газе 3,13%;
) Расход инициатора (Тригонокса В) - 0,13 кг/т;
) Расход инициатора (Тригонокса С и Тригонокса
42S) - 0,3 кг/т;
) Расход инициаторного масла - 6,4 кг/т;
2.2
Характеристики энергоносителей
Следующие энергоносители должны подаваться на
установку производства полиэтилена высокого давления:
2.2.1
Охлаждающая вода
- источник градирня;
давление подачи 3,5-5
кг/см2;
обратное 2
кг/см2;
температура подачи 25-30
°С;
обратная 50-55
°С.
2.2.2
Пар низкого давления
Пар низкого давления, получаемый внутри пределов
поставки путем снижения давления и понижения температуры перегретого среднего
пара и распределяемый на все потребители:
давление 4,5
кг/см2;
температура 150
°С.
2.2.3
Горячая вода (отопление)
- давление входное 6
кг/см2;
выходное 3
кг/см2;
температура входная 140
°С;
выходная 75
°С.
3.
Безопасность и экологичность
Производственные процессы могут представлять
угрозу здоровью и жизни человека: высокие и низкие температуры и давления,
излучения различной природы и происхождения, магнитные и электрические поля
различных диапазонов волн, лазерное излучение, шум, вибрация и другие
неблагоприятные факторы призводства. Все эти факторы действуют не только в
производственной зоне, но и за ее пределами. Мощный взрыв и последующий пожар
на химическом объекте не только приведут к материальным потерям, но могут и
сопровождаться гибелью работников производства и населения, проживающего вблизи
этого объекта.
Для обеспечения безопасности человека от
нежелательных факторов, обусловленных производственной деятельностью
предприятия, предназначена специальная система законодательных актов,
социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и
лечебно-профилактических мероприятий, называемая охраной труда. Защитить
человека от нежелательных призводственных факторов за пределами предприятия
обязана наука-промышленная экология.
На производстве полиэтилена работающие должны
строго соблюдать правила техники безопасности. Ее задача-предотвратить
воздейсвие на рабочих опасных производственных факторов.
Производство полиэтилена является пожаро-и
взрывоопасным, так как в процессе применяются пожаро-и взрывоопасное сырье,
получаемые продукты. Кроме того имеются и другие опасные факторы. Это
применение радиоактивных изотопов и наличие аппаратов с повышенными
температурами.
Данный раздел предназначен для изучения опасных
и вредных факторов производства, способов и средств, обеспечивающих
безопасность.
3.1
Анализ опасных и вредных производственных факторов
.1.1
Опасности, связанные с высокими давлением и температурой
Основную опасность производства в отделении
компрессии и полимеризации производства полиэтилена представляет:
─ использование в качестве сырья в
технологическом процессе взрывопожароопасного газа - этилена и перекисных
соединений;
─ образование и перемещение
взрывопожароопасного продукта полимеризации - полиэтилена;
─ наличие аппаратов и трубопроводов,
насосно-компрессорного оборудования работающих под избыточным давлением (до
1600кгс/см2), при разгерметизации которых возможно образование
парогазовой смеси с последующим загоранием или взрывом;
─ возможность загораний, пожаров
из-за нарушений технологического режима, недостаточной и неправильной
подготовки оборудования к огневым работам;
─ проведение реакции полимеризации
при температурах близких к термическому разложению этилена. Поэтому отклонения
от нормального режима эксплуатации, вызванные технологическими неисправностями
оборудования, могут привести к локальным перегреваниям реакционной массы, и как
следствие, к спонтанному возрастанию температуры и давления в аппаратах;
─ образование при грануляции первой
ступени и обработке полиэтилена в товарный продукт остаточного этилена,
концентрация которого может достигать 0,2%, а также полиэтиленовой пыли,
которая образуется в результате истирания гранул в системе пневмотранспорта, и
оседает на стенках и застойных зонах аппаратов и трубопроводов.
В таблице 3.1.1 приведены данные по категории
помещений. В таблице 3.1.2 приведена классификация технологических блоков по
взрывоопасности.
Таблица 3.1.1 - Категории помещений, классы
взрыво- и пожароопасных зон, категории и группы взрывоопасных смесей, виды
применяемого электрооборудования и кратность воздухообмена
|
Наименование
помещения
|
Используемые
вещества
|
Категория
помещения по взрыво- пожаро- опасности
|
Класс
взрыво- или пожаро- опасной зоны
|
Категория
по молние- защите
|
Класс
помещения поопасности поражения эл.током
|
Группа
взрыво- опасной смеси
|
Вид
электро- оборудования
|
Кратность
воздухо- обмена
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
|
1.Корпус
500
|
-
|
А
|
В-Iа
|
2
|
С
повышенной опасностью
|
2А
|
Т1
|
2Ехе2АТ
|
10
|
|
2.
Корпус 501
|
Этилен,
инициаторы
|
А
|
B-Ia
|
2
|
С
повышенной опасностью
|
2А
|
Т1
|
IP-54
|
15
|
|
3.Корпус
502
|
-
|
А
|
В-Ia
|
2
|
С
повышенной опасностью
|
2А
|
Т1
|
IP-54
|
10
|
|
4.
Корпус 503
|
Полиэтилен,
азот
|
В
|
B-Iб
|
3
|
Без
повышенной опасности
|
2В
|
Т2
|
2Ехе2Атr
|
8
|
|
4.
Корпус 504
|
-
|
д
|
B-Iб
|
3
|
Без
повышенной опасности
|
2В
|
Т2
|
-
|
10
|
Таблица 3.1.2 - Классификация технологических
блоков по взрывоопасности
|
Номер
блока
|
Номера
позиций аппаратуры, оборудования по технологической схеме составляющие
технологический блок
|
Относительный
энергетический потенциал технологического блока
|
Категория
взрываемости
|
Границы
возможных разрушений, травмирования персонала, м
|
Радиус
зоны разрушения, м
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
Блок
№ 1
|
Компрессор
1 каскада (апп.С-2),фильтры (апп. F-2), емкость свежего этилена (апп.V-2),
сепара- торы (апп. S-3,4, холодильники(апп. Е-3, Е-4, Е-5).
|
45,4
|
I
|
498
|
83
|
|
Блок
№ 2
|
Компрессоры
второго каскада (апп. С-3/1,3/2), смесительная емкость (апп. V-5), фильтры
(апп. F-4/1, F-4/2, F-5/1, F-5/2).
|
28,7
|
II
|
233,8
|
11,2
|
|
Блок
№ 3
|
Реактор
полимеризации (апп. V-7)
|
30,5
|
II
|
233,8
|
11,2
|
|
Блок
№ 4
|
Продуктовый
холодильник (апп. Е-10), отдели- тель высокого давления (апп. V-8),
холодильни ки возвратного газа высокого давления(апп. Е-7), отделитель
низкого давления (апп. V-9), циклон низкомолекулярного полиэтилена (апп.
V-6).
|
28,9
|
II
|
233,8
|
11,2
|
|
Блок
№ 5
|
Емкость
этилена (апп. V-1), бустерный компресс сор (апп. С-1), фильтры (апп. F-1),
холодильник (а (пп.Е-1, Е-1/1, Е-2), сепараторы (апп. S-2, S-19).
|
24,5
|
III
|
233,8
|
11,2
|
|
Блок
№ 6
|
Отделение
обработки и склад готовой продукции
|
Полиэтилен
- горючий материал, при транспортировке и хра нении возможно выделение
этилена. Возможность образова- нния взрывоопасных смесей воздух - этилен в
замкнутом п пространстве.
|
Из анализа таблиц видно, что основную
потенциальную опасность представляют отделения компрессии и полимеризации. В
связи с этим предусмотрены следующие мероприятия по пожарной безопасности.
.1.2 Мероприятия по
пожарной безопасности
Для устранения
причин, вызывающих возникновение и распространение пожара, все помещения и
конструкции выполнены в соответствии с противопожарными нормами СНиП 2.01.02 - 85.
На установке
предусмотрены следующие средства пожаротушения:
1) Дренажная
установка для создания орошения возгораемых предметов и конструкций.
Автоматическое включение происходит при плавлении легкоплавкого замка троса
дренчерной установки. Ручное включение установки происходит открытием
соответствующей запорной арматуры. В зимнее время коллектор дренчерной арматуры
на наружной установке во избежание замораживание освобождается от воды. При
необходимости включить, открывают арматуры общего трубопровода пожарной воды и
заполняют коллектор водой и приводят секции в действие, как указано выше.
2) На
установке имеются огнетушители ОУ-2, ОПУ-5 для тушения локального загорания,
пожарный водопровод, песок, абсестовые одеяла, лопаты, носилки, пожарные
извещатели.
3) Во
избежание образования взрывоопасных концентраций этилена в воздухе на установке
установлены газоанализаторы с устройством световой и звуковой сигнализации
СВК-ЗМ, сигнализирующей о наличии в воздухе горючих газов, паров и их смесей.
.1.3
Опасности, связанные с применением вредных веществ
При производстве полиэтилена высокого давления
применяются токсичные продукты, которые могут оказать вредное влияние на
здоровье работающих, понизить их работоспособность и привести к острым или
хроническим заболеваниям
Физико-химические свойства сырья, применяемых
реагентов и получаемой продукции
Этилен - бесцветный горючий газ, взрывоопасный,
нижний предел взрываемости 2,7% об., верхний 34% об., на организм действует
наркотически.
Перекисные органические соединения - прозрачные
маслянистые жидкости, горючи, способны к саморазложению, загоранию и взрыву.
При попадании на кожу вызывают дерматит, при
попадании в глаза поражение роговицы.
Полиэтилен - твердое вещество белого цвета, не
ядовит, зажженный горит коптящим пламенем, выделяя летучие токсические
вещества, продукты термоокислительной деструкции: органические кислоты,
карбонильные соединения окиси углерода.
Диафен НН - порошок серого цвета, горюч, ядовит,
действует на центральную нервную систему, может вызвать развитие
злокачественных опухолей и заболевания кожи аллергического характера.
Тригонокс В - инициатор. Маслянистая жидкость с
желтоватым оттенком. При попадании на кожу вызывает раздражение и может вызвать
дерматит. При попадании в глаза вызывает серьезное поражение глаз.
Тригонокс С - инициатор. Маслянистая с
желтоватым оттенком жидкость. При попадании на кожу вызывает раздражение и
может вызвать дерматит. При попадании в глаза вызывает поражение глаз.
Тригонокс 42S - инициатор. Маслянистая,
бесцветная жидкость. При попадании на кожу вызывает раздражение и может вызвать
дерматит. При попадании в глаза вызывает серьезное поражение глаз.
Алюмохлорид - отработанный водный раствор
хлористого алюминия. По своему действию аналогичен 10% раствору соляной
кислоты, раздражает верхние дыхательные пути, слизистые оболочки носа, при
попадании на кожу может вызвать ожог.
Азот - инертный газ, применяется для продувки,
опрессовки аппаратов и трубопроводов производства полиэтилена. В азоте
содержится до 0,1 % об. кислорода. Скопление в помещении, аппаратах, нишах и
т.д. снижает содержание кислорода, появляется кислородное голодание, что
приводит к удушью или смерти.
В таблице 7.1.3 приведены предельно допустимые
концентрации применяемых и получаемых продуктов.
3.1.4
Опасности, связанные с нарушениями технологических параметров и техники
безопасности
При производстве полиэтилена высокого давления
необходимо точное соблюдение технологического режима, так как возможны опасные
отклонения технологического режима, способные привести к неплановым остановкам,
разгерметизации оборудования, загазованности помещений. Из-за несоблюдения
правил пуска, остановки, технического обслуживания во время работы возможен
выход из строя компрессоров,
На оборудование и трубопроводы воздействуют
высокое давление и вибрационные нагрузки, что может привести к таким явлениям,
как усталостное разрушение металла, разуплотнение разъемных соединений и
разрушение опорных конструкций оборудования и трубопроводов.
При неисправности электрооборудования, нарушения
электроизоляции, неисправности систем заземления и молниезащиты возможно
поражение электрическим током.
При нарушении термоизоляционных покрытий
нагретых поверхностей или разгерметизации оборудования возможно получение
термических ожогов.
Таблица 3.1.3 - Краткая характеристика веществ в
производственной среде
|
Наименование
продукта
|
ПДК,
мг/м3
|
Класс
опасности
|
Относительная
плотность. г/см3
|
Температура,
°С
|
|
|
|
|
Вспышки
|
Самовоспламенения
|
НПВ
|
ВПВ
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
1.
Этилен
|
100
|
4
|
|
-
|
540
|
2,8
|
32
|
|
2.
Пероксидди-третичного бутила (Тригонокс В)
|
100
|
4
|
0,790
|
70
в открытом тигле
|
201
|
1
|
-
|
|
3.
Третбутил пербензоат (Триго- нокс С)
|
100
|
4
|
1,04
|
100
в закрытом тигле
|
>300
|
-
|
-
|
|
4.
Третбутилперок- сид 3,5,5 триметил- гексаноат (Тригонокс 42S)
|
Среднесмертельная
доза 5000
|
4
|
0,897
|
100
В закрытом тигле
|
>300
|
-
|
-
|
|
5.
Масло НР (12 - 15)
|
300
капли 5 масленый туман
|
4
|
0,861
|
155
В закрытом тигле
|
370
|
-
|
-
|
|
6.
Масло Ваайторейс-334 (Ризелла 668)
|
300
капли 5 масленый туман
|
4
|
0,9
|
190
|
290
|
-
|
-
|
|
7.
Масло для электрооборудования АТМ-300
|
300
|
4
|
0,96
|
-
|
285
|
-
|
-
|
|
8.
Полиэтилен
|
-
|
-
|
350
|
400
|
-
|
-
|
При пользовании неисправным инструментом,
приспособлениями, из-за неприменения средств защиты при проведении работ на
высоте, из-за нарушения правил переноса тяжестей, проведения такелажных работ,
и при пользовании грузоподъемными механизмами возможно травмирование
работников. Также возможно получение острых отравлений, из-за неприменения
средств газозащиты при проведении газоопасных работ.
3.1.5
Шум и вибрация
Источниками шума и вибрации на данном
производстве являются машины и механизмы с неуравновешенными вращающимися
массами, в отдельных кинематических парах возникают трения и соударения, а
также аппараты, в которых движение газов и жидкостей происходит с большими
скоростями, и сопровождаются пульсацией.
К таким источникам шума и вибрации на данной
установке относятся вентиляционные установки, электродвигатели, насосы,
компрессоры и другое технологическое оборудование. Повышение шума и вибрации на
рабочих местах неблагоприятно сказывается на организме человека.
3.2
Разработка мероприятий по обеспечению безопасных и здоровых условий труда в
данной производственной среде
.2.1
Мероприятия по технике безопасности
В производстве полиэтилена 500-504 в автоклавных
реакторах предусмотрены следующие основные меры безопасности и противоаварийной
защиты:
─ технологические системы, оснащены
средствами контроля за параметрами, значения которых определяют взрывоопасность
процесса с регистрацией показаний и предупредительной сигнализацией их
значений, а также средствами автоматического регулирования и блокировок. Для
защиты аппаратов работающих под давлением предусмотрены предохранительные устройства;
─ технологический процесс проводится
до критических значений параметров;;
─ в помещениях с взрывоопасными
технологическими процессами предусмотрено воздушное отопление, совмещенное с
приточной вентиляцией;
─ в канализацию предусмотрен сброс
промводы, конденсата, атмосферных осадков, сброс в канализацию органических
продуктов не предусмотрены;
─ проведение ремонта
технологического оборудования осуществляется в соответствии с требованиями
отраслевых инструкций о порядке безопасного проведения ремонтных работ.
Газоопасные работы, связанные с подготовкой оборудования к ремонту и
проведением ремонта, проводятся в соответствии с требованием типовой инструкции
по организации безопасного проведения газоопасных работ утвержденной
Госгортехнадзором;
в местах выделения вредных паров и газов
(смеситель Бенбери, изометрическая втулка экструдера «Бершторф» и др.)
установлены местные отсосы;
в целях защиты от воздействия инфракрасного
излучения технологическое оборудование и трубопроводы, температура которых
превышает 45 С покрыты теплоизоляционными материалами.
в целях защиты от механического воздействия
движущихся частей машины и механизмов в цехе оборудование обеспечивается
ограждением движущихся (вращающихся) частей.
Безопасность в цехе при проведении
технологического процесса и ремонтных работах обеспечивается содержанием
средств коллективной защиты в исправном состоянии.
3.2.2
Производственная санитария и гигиена труда