4.4. Образование горючей среды в период пуска и остановки технологических аппаратов, а также при ремонте и подготовке к ремонту

Остановка технологического оборудования на производстве осуществляется периодически и связана с необходимостью проведения различных регламентных работ: профилактических осмотров, чисток, ремонтов и т. п. Пуск и остановка являются неотъемлемыми составными частями технологического цикла работы аппаратов периодического действия.

Пуск и остановка технологических аппаратов связаны с неустановившимся режимом работы. При их осуществлении в аппаратах одновременно могут изменяться все основные параметры технологического процесса (температура, давление, концентрация), производиться заполнение или опорожнение аппаратов, их разгерметизация и другие операции. В связи с этим в периоды пуска и остановки вероятность образования горючей среды внутри технологического оборудования и снаружи значительно повышается.

Причинами образования горючей среды при остановке аппаратов являются:

• снижение температурного режима, если в них при нормальной работе имелась огнеопасная жидкость при Т_раб. Т_впв (при этом температура, снижаясь, войдет в температурную область воспламенения);

• поступление наружного воздуха через дыхательную арматуру при сливе жидкости или через открытые люки при разгерметизации аппаратов с неполностью удаленными из них огнеопасными жидкостями и газами;

- негерметичное отключение аппаратов от трубопроводов с огнеопасными веществами.

Для предупреждения образования горючей среды при остановке из аппаратов полностью сливают огнеопасные жидкости, надежно отключают их от аппаратов и трубопроводов, находящихся под давлением, тщательно продувают инертными газами или пропаривают водяным парам от остатков паров и газов.

Если конструкция аппарата не обеспечивает полный слив жидкости (как, например, в ректификационной колонне), то применяют способы промывки аппарата водой. Вода постепенно вымывает огнеопасную жидкость, замещая ее в аппарате.

Порядок отключения и продувки аппаратов при их остановке изложен в цеховой технологической инструкции. Примерная длительность продувки определяется расчетом. Проведение работ по вскрытию люков для сообщения внутреннего объема аппарата с наружным воздухом разрешается только после продувки. Если на аппарате планируются огневые ремонтные работы, то об эффективности продувки судят по газовому анализу проб воздуха, взятых в различных точках объема аппарата.

Опасность образования горючей среды создается также при пуске аппаратов, когда в их объем, заполненный воздухом, поступают горючие компоненты и осуществляется выход на заданный рабочий режим. При этом концентрация в аппарате увеличивается от 0 до С_раб. и может стать горючей, если С_раб. С_нпв.

Обеспечение пожарной безопасности в период пуска, как и при остановке, производится путем тщательной продувки аппаратов и трубопроводов для снижения концентрации кислорода воздуха перед подачей в них горючих веществ.

5. Пересчитать значение нижнего концентрационного предела распространения пламени из объемных долей в кг/м и определить концентрацию насыщенного пара под раствором

Задача 1.

Пересчитать значение нижнего концентрационного предела распространения

пламени толуола из об.долей в кг/м³. Рабочее давление паровоздушной смеси в аппарате - атмосферное, температура 10°

Решение.

По табл 1. приложения находим для толуола φ_н = 0,0127 об.доли.

М_т.= 92,14 кг/кмоль. Молярный объем, пара при рабочих условиях определяем по формуле:

V₁=V₀ × (t_р+273)/273

V₁ = 22,4135 × ( 10 + 273)/273 = 23,23 м³/кмоль

Нижний концентрационный предел распространения пламени толуола определяем по формуле:

φ* =М × φ/V₁

φ* = 92,14 × 0,0127/23,23 = 0,05 м³/кмоль (5 г/м³)

Задача 2.

Определить концентрацию насыщенного пара над раствором ацетона в толуоле при 40⁰ и атмосферном давлении в аппарате. В растворе содержится 250 л ацетона и 150 л толуола.

Решение.

Относительное объемное содержание компонентов в растворе определяем по формуле:

Ацетон: φ_ац. = 250/(150 + 250) = 0,625 об.доли.

Толуол: φ_т.= 1 – 0,625 = 0,375 об.доли.

По приложению находим плотность компонентов раствора при рабочей температуре:

Р_ац.= 767,4 кг / м³

Р_т.= 840,4 кг/м³

Относительное массовое содержание компонентов в растворе определяем по формуле:

С_а = φ_т × ρ_т/ (φ_т ×ρ_т + φ_пр.п × ρ_пр.п)

С _т.⁼ 0,375 × 840,4/ (0,375 × 840,4+ 0,625 × 767,4) = 0,397 мас.доли,

С_ац. = 1-0,397 = 0,603 мас.доли.

Мольную долю компонентов в растворе определяем по формуле:

Х= (С_пр.с. / М_пр.с) / (С_пр.с. / М_пр.с.+ С_т./ М_т.),

Х_ац.=(0,603/58,08) / (0,603/58,08+ 0,397/92,14) = 0,706 доля моля,

Х_т.= 1 - Хац. = 1- 0,706 = 0,294 доля моля

Давление насыщенных паров чистых компонентов при 40°С ( 313 К)

Ацетон

При Т=312,6 К Р_s= 53328,8 Па

При Т=329,6 К Р_s=101325 Па

Следовательно, при Т=343 К

P _{s ац.} = 53328,8 + (313-312,6) × (101325 – 53328,8) / (329,6 – 312,6) = 54458,122 Па

Толуол

при Т=304,9 К Рs=5332,9 Па

при Т=325К Рs=13332,2 Па

Следовательно, при Т=313 К

Р_{s т.} = 5332,9 + (313-304,9) × (13332,2 – 5332,9) / (325 – 304,9) = 8556,498 Па

Парциальное давление паров компонентов над раствором определяем по формуле:

Р_si *=Р_si × Х_i;

Р_{s ац.}= 54458,122 × 0,706 = 38461,328 Па

Р_sт. = 8556,498 × 0,294 = 2513,427 Па

Суммарное давление насыщенного пара над раствором:

Р_s= 38461,328 + 2513,427 = 40974,756 Па

Концентрацию насыщенного пара над раствором бензола в ацетоне определяем формуле:

Φ_s=40974,756 /1 × 10⁵ = 0,41 об доли или 41%