Безопасность эксплуатации проектируемого электрофильтра для очистки газов от тумана серной кислоты
Введение
В данном реферате рассматривается безопасность эксплуатации проектируемого электрофильтра предназначенного для очистки газов от тумана серной кислоты, в контактном производстве серной кислоты. Производится оценка опасности проектируемого оборудования и разрабатываются меры по исключению этих опасностей или снижению их опасного значения до допустимых значений.
В данном реферате разрабатывается электрофильтр из композиционных материалов предназначенный для очистки обжиговых газов от тумана серной кислоты, оксидов селена и мышьяка в контактном методе производства серной кислоты.
электрофильтр очистка кислота опасность
1. Пожаро- и взрывоопасные свойства используемых веществ
Физико-химические свойства используемых веществ.
Состав среды в аппарате: SO2, SO3 + туман H2SO4
Агрегатное состояние веществ: газ, жидкость
Размер частиц тумана: 0,16-1,1 мкм
Плотность: SO2=2,93 г/л3, SO3= 1,92 г/см3, H2SO4=1,18 г/см3
Температура среды: 400С
Разрежение среды: 5∙103 Па
Пожаро- и взрывоопасные свойства
Все вещества применяемые в технологической схеме производства серной кислоты (SO2, SO3, H2SO4) являются пожаро - взрывобезопасными. Материал корпуса - стеклопластик, относится к группе трудно воспламеняющихся материалов.
Средства обнаружения и тушения пожаров
В помещении предусмотрены следующие средства пожаротушения: внутрицеховые противопожарные водопроводы снабжённые рукавом длиной 10 м, огнетушители марок ОХП-10 (химический пенный V=10 л) и ОУ-2 (углекислотный V=2 л).
Устройство систем пожарной сигнализации является обязательным на всех объектах с массовым пребыванием людей или взрывопожароопасных (Система противопожарной защиты объектов, ГОСТ 12.1.004). В качестве средств обнаружения пожара устанавливаются тепловые и дымовые пожароизвещатели.
Оценка взрывобезопасности производственных помещений и зданий
Согласно «Нормам пожарной безопасности» (НПБ 105-03) рассматриваемое помещение относится к категории «Д». К этой категории относятся помещения в которых находятся (обращаются) негорючие вещества и материалы в холодном состоянии. Число этажей здания - 3. Степень огнестойкости здания - 0,75-2,5 часа.
Вредные свойства перерабатываемых веществ
Серная кислота (H2SO4) - бесцветная жидкость, молекулярный вес 98,08, смешивается с водой в любых соотношениях, при этом выделяется большое количество тепла. Серная кислота раздражает слизистые оболочки верхних дыхательных путей и лёгких. При попадании на кожу вызывает сильные химические ожоги. Попадание кислоты в глаза приводит к ухудшению или потере зрения. ПДК паров серной кислоты 1 мг/м3. Вещество относится к второму классу опасности - высокоопасное.
Диоксид серы (SO2) - сернистый ангидрид, «сернистый газ» - бесцветный газ с резким запахом горячей серы, хорошо растворяется в воде. Плотность 2,93 г./л, молекулярный вес 64. Раздражает слизистые оболочки дыхательных путей и глаз. Вызывает кашель, одышку. ПДК диоксида серы 10 мг/м3. Вещество относится к третьему классу опасности - опасное.
Триоксид серы (SO3) - серный ангидрид - бесцветный газ, плотность 1,92 г/см3, молекулярный вес триоксида - 80. Соединяясь с парами воды образует туман серной кислоты, который сильно затрудняет дыхание, вызывает сильный кашель и воспаление верхних дыхательных путей. Наличие в воздухе ангидрида концентрацией 4 мг/дм3 делает дыхание невозможным, возникает сильное жжение глаз. Попадая на кожу вызывает сильные ожоги. ПДК триоксида серы 1 мг/м3. Вещество относится к второму классу опасности - высокоопасное.
В помещении, где идёт процесс производства серной кислоты могут выделятся газообразные вещества SO2, SO3 и пары H2SO4. В этом помещении предусматривается приточно-вытяжная вентиляция обеспечивающая не менее чем 5 кратный воздухообмен в час. В случае больших выбросов газообразных веществ предусматривается аварийная вентиляция имеющая 15 кратный воздухообмен в час.
Все работающие в цехе производства серной кислоты должны быть обеспечены индивидуальными средствами защиты: спецодежда, резиновая обувь, резиновые перчатки, защитные очки.
При отравлении парами серной кислоты необходимо применить следующие меры: пить молоко, полоскать горло 2% раствором питьевой соды, вызвать скорую помощь. В случае попадания кислоты на кожу необходимо быстро смыть её большим количеством воды.
В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1 1031-01 ширина санитарно-защитной зоны не менее 1000 метров.
2. Выбор электрооборудования. Защита от поражения током
Определение класса взрывоопасной зоны
В данном производственном процессе отсутствуют пожаро - взрывоопасные вещества, поэтому производство по ПУЭ не классифицируется. Используется электрооборудование промышленного исполнения без средств взрывозащиты.
Определение класса помещения по степени опасности поражения человека электрическим током
По степени опасности поражения человека электрическим током электрофильтр относится к категории особо опасных, т.к. процесс очистки идёт при большом напряжении (до 50 кВ), в цехе имеется большое количество металлических механизмов и аппаратов, токопроводящие металлические площадки, а также химически активная среда.
Для осмотра и проведения ремонтных работ используются розетки с напряжением 42 В и переносные осветительные приборы напряжением 12 В. Используются закрытые пылеводозащищённые светильники. Питание розеток необходимо производить от стационарных трансформаторов. Трансформаторы должны иметь электрически раздельные обмотки. Электродвигатели исполнительных механизмов подлежат занулению. Корпуса металлических аппаратов подлежат заземлению. Для заземления используются стальные трубы диаметром 50 мм и длиной 3 м, забитые в землю на глубину 800 мм. Сопротивление заземления на должно превышать 4 Ом.
Определение возможности накопления зарядов статического электричества.
Статическое электричество образуется в результате трения диэлектрических материалов. Разрабатываемый аппарат выполнен из диэлектрических материалов (стеклопластик, полипропилен), но в нём отсутствуют подвижные элементы. Так же, образование статического электричества невозможно т.к. используемая в процессе жидкая среда является проводником.
3. Обеспечение безопасности эксплуатации разрабатываемого аппарата
Схема разрабатываемой установки и её технические характеристики
А - газовая смесь входящая в аппарат - 16000,068 м3/ч,
Б - очищенная газовая смесь - 16000 м3/ч
В - слив серной кислоты - 80 кг/ч (0,068 м3/ч)
Высота аппарата: 7500 мм
Объём аппарата: 49,5 м3
Толщина стенки: 12 мм
Материал корпуса: стеклопластик
Материал электродов: полипропилен
Способ изготовления корпуса: намотка
Разрежение в аппарате: 5∙103 Па
Рабочая температура: 40-450С
В данном аппарате протекает процесс очистки газа от тумана серной кислоты и оксидов селена и мышьяка. В процессе участвуют две фазы: жидкая (H2SO4) и газообразная (SO2, SO3). Под действием электрического поля происходит осаждение жидкой фазы на поверхности осадительного электрода.
4. Испытания аппарата на прочность и герметичность
В настоящее время действуют утверждённые Гостехнадзором «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», в которых определены требования к устройству, изготовлению, монтажу, ремонту и эксплуатации стальных сосудов работающих под давлением. Данные правила до последнего времени не распространялись на сосуды из неметаллических материалов.
Разрабатываемый аппарат не попадает под «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» т.к. данные правила не распространяются на аппараты работающие под разрежением.
Испытания на прочность, аппаратов работающих под разрежением, проводятся гидравлически под давлением 0,2 МПа. Сосуд выдержал испытания, если не обнаружено при визуальном осмотре признаков разрушения: течей, видимых деформаций, отслаиваний, потения в соединениях и в самом материале.
Испытания на герметичность проводятся воздухом под давлением 0,1 МПа. После достижения давления испытания, перекрывается компрессорный вентиль и ведут наблюдения за падением давления в течении 4-х часов для сосудов при периодической проверке, и в течении 24 часов для вновь устанавливаемых сосудов. Сосуд считается выдержавшим испытания если падение давления за час не превышает 0,1% при вводе на эксплуатацию, и на 0,5% при повторном испытании.
Аппарат должен проходить периодическое освидетельствование не реже чем раз в пять лет. В данном технологическом процессе отсутствуют пожаро-взравоопасные вещества, поэтому в аппарате не предусмотрены предохранительные устройства (мембраны, клапаны, огнепреградители).
Анализ опасностей возникающих при эксплуатации аппарата в регламентном режиме работы
НеполадкиПричинаПоследствияМетоды устраненияРазрежение в аппарате менее 5∙103 ПаНеисправность в вакуум-насосеСнижение производительностиПроверка вакуум - насосаРазрежение в аппарате более 5∙103 ПаНе отрегулирован вакуум-насосСнижение степени очистки газаРегулировка вакуум-насосаНедостаточное напряжение для возникновения коронного разрядаНе отрегулирована системы питания электрофильтраГаз не очищаетсяРегулировка напряженияПовышенная температура газа в электрофильтреНеисправность в орошении промывной башни, низкое разрежение в аппаратеСнижение производительности и степени очистки газаРегулировка системы орошения, регулировка вакуум-насосаМольная доля SO3 в готовой продукции менее 81%Низкая температура орошающей кислоты, не отрегулирована система орошенияСнижение качества продукцииРегулировка системы орошения
Анализ опасностей, возникающих при эксплуатации аппарата при аварийных режимах работы
НеполадкиПричинаПоследствияМетоды устраненияОтключение электроэнергииПоломка системы питания электрофильтраОстановка технологического процессаПроверка и ремонт системы питанияПовышенное напряжение на электродахНеисправность системы питания электрофильтраОбразование искровых пробоев, износ электродовРемонт системы питания, регулировка напряженияНарушение герметичности аппаратаСтарение и износ материала прокладокПопадание воздуха в газовую смесь, появление течей кислотыОстановка процесса, ремонт, замена прокладокПрекращение орошения серной кислотой промывной башниПоломка системы орошенияПовышение температуры газа, местные перегревы, прорыв газаОстановка процесса, ремонт системы орошения
5. Оценка экологической опасности для биосферы веществ участвующих в технологическом процессе
диоксид серы - класс опасности 3 (опасное), ПДК 10 мг/м3
триоксид серы - класс опасности 2 (высокоопасное), ПДК 1 мг/м3
Оценка тепловых потерь оборудования в окружающую среду
Тепловые потери в окружающую среду незначительны. Связано это с небольшой разницей температур в аппарате и снаружи (400С и 200С соответственно) и низкой теплопроводностью материала аппарата (стеклопластик, λ=0,3 Вт/м∙К).
В данном технологическом процессе участвуют и образуются вредные вещества поэтому существует вероятность отравления этими веществами.
Условие безопасности по концентрациям вредных веществ для регламентного режима.
Концентрация вредных веществ не должна превышать ПДК рабочей зоны:
Свв≤ПДКрз
Концентрация диоксида серы на выходе 0,2% объёмн.
Vвв=16000∙0,002=32м3/ч
Свв=54∙2,93/16000=0,158/16000=5,9 мг/м3
Выбрасываемые газы поступают на очистку и содержание диоксида в выбросах не превышают ПДК.
Высокая степень герметичности электрофильтра обеспечивается его сплошностью по всему периметру. Аппарат испытывается на герметичность воздухом, перед вводом в эксплуатацию.
В электрофильтре отсутствуют подвижные механизмы поэтому возникающий шум незначителен.
В соответствии с действующими санитарными нормами проектирования промышленных предприятий (СанПиН 2.2.1/2.1.1 984-03) данное предприятие химической промышленности относится к первому классу производств. Такие предприятия располагают с подветренной стороны по отношению к жилому району и отделяют от него санитарно-защитной зоной. Для предприятий первого класса ширина зоны равна 1000 м.
В качестве средств индивидуальной защиты применяются: фильтрующие промышленные противогазы марок В (с фильтром), БКФ, М, шланговые противогазы ПШ-1, ПШ-2, защитные очки. Спецодежда: брюки, куртки, комбинезоны, фартуки, перчатки из кислотостойких тканей ШВХ-30, ШЛ, нитрон, лавсан; резиновые сапоги. Средства индивидуальной защиты применяются при чрезвычайных ситуациях, когда происходит нарушение работы аппарата.
6. Безопасность в условиях техногенных чрезвычайных ситуаций
Так как проектируемый электрофильтр является пожаровзрывобезопасным, то вероятность возникновения взрыва внутри цеха отсутствует. Возможно возникновение ТЧС при разгерметизации аппарата, что приведёт к выбросу газа - до 4,44 м3/сек газовой смеси, содержащей 11% диоксида серы (0,49 м3/ч), и разливу кислоты - до 0,025 кг/сек. Автоматическая система регулирования и контроля срабатывает в течении 5 секунд, следовательно в окружающую среду попадёт 2,44 м3 диоксида, и 0,125 кг серной кислоты.
Так же возникновение ТЧС возможно при действии на цех внешней ударной волны, которая возникает при взрыве произошедшем на территории завода либо вблизи него. При этом также может произойти разрушение аппарата. Во избежание попадания кислоты в окружающую среду, применяется футеровка пола кислотостойким кирпичом и предусматриваются сливные каналы.
Список литературы
2.«Правила устройства электроустановок». М., 1980 г.
.«Безопасность жизнедеятельности». Учебник для вузов. Под ред. Белова С.В.М., Высшая школа. 1999 г.
.«Пожаро-взрывоопасные вещества и материалы и средства их тушения.». Боратов А.Н., Корольченко А.Я., Кравченко Г.Н. и др, Химия., 1990 г.
.НПБ 105-03. Определение категорий помещений по пожаро- и взрывоопасности. 2003 г.
.СанПиН 2.2.1/2.1.1 984-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. М., ИИЦ Минздрава РФ, 1997 г.
.ГН 2.2.5.1313-03 Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны. 2003 г.