4.5. Технологические системы, использующие перегретые жидкости

Перегретая жидкость, как известно, отличается тем, что давление её паров превышает атмосферное. В технологии химического производства приходится иметь дело с огромными массами как нейтральных, так и горючих перегретых жидкостей; к ним относятся сжиженные углеводородные газы, хлор, аммиак, фреоны, находящиеся в технологических системах при температуре окружающей среды и давлении, превышающем атмосферное. Перегретыми могут быть жидкости, имеющие температуру кипения выше температуры окружающей среды или высоких температурах и давлениях, превышающих атмосферное, например, вода в паровых котлах. Уровень перегрева жидкости обычно характеризуется разностью между температурой, при которой жидкость находится в технологической системе, и температурой её кипения при атмосферном давлении. Если происходит внезапное разрушение аппарата (системы) с перегретой жидкостью, она быстро испаряется с образованием паров в окружающей среде и формированием ударных волн.

Если в аппаратуре находится негорючая перегретая жидкость, то при аварийном раскрытии системы может произойти взрыв.

Перегретая жидкость в технологических системах в большинстве случаев находится вместе со сжатыми парами над её поверхностью и при аварийных условиях происходит одновременное высвобождение энергии как перегрева жидкости, так и сжатого пара (газа).

В случае горючих и взрывоопасных веществ различие аварии может происходить по моделям взрыва парового облака (в замкнутом или незамкнутом объеме) и огненного шара. К тяжелым последствиям приводят разрывы оболочки цистерны с жидким пропиленом, бутаном, бутиленом, аппараты с деметиловым эфиром.

Аварии аппаратов с перегретыми жидкостями часто непредсказуемы, что крайне усложняет прогнозирование последствий возможных ЧС. Непредсказуемыми часто оказываются формы и качественный состав парового облака, количественные характеристики источников воспламенения и др.

4.6. Магистральные трубопроводы и продуктопроводы

Наиболее дешевый вид транспорта – трубопроводные системы, используемые для перекачки нефтепродуктов. Большая часть магистральных трубопроводов нашей страны находится в эксплуатации длительное время: более 20 лет – 36% и от 15 – 20 лет – около 30%. В настоящее время многие продуктопроводы (особенно сжиженных газов) представляют потенциальную опасность крупномасштабных взрывов и пожаров. В рассматриваемом случае трубопровод рассматривается как аппарат с перегретой жидкостью.

4.7. Производственные системы, образующие пылевоздушные смеси

В зарубежных источниках информации сообщается, что из 1120 взрывов пылевоздушных смесей 540 произошло при работах с зерном, мукой, сахаром и другими пищевыми продуктами; 80 – с металлами; 63 – с угольной пылью на установках дробления топлива; 61 – в нефтепереработке; 33 – с серой. По данным страховых компаний, в Германии в среднем происходит один взрыв в день. Число взрывов пыли в нашей стране также высоко, причем в химической промышленности взрывы пылей сопровождаются тяжелыми разрушениями и человеческими жертвами.

Известны аварии со взрывом аэрозоля полистирола, пыли полиэфирной смолы (погибло около 100 чел., работавших на шлифовальных и полировальных станках корпусов радиоаппаратуры. Взрывом было полностью разрушено большое производственное здание, погибла вся работавшая на станках смена.

Взрывы и пожары на технологических установках являются источниками образования и распространения токсичных веществ.

На химико-технологических и других объектах промышленные взрывы и пожары в подавляющем большинстве случаев взаимосвязаны и служат источником токсического поражения. Часто в опасных условиях эксплуатируются технологические установки, вблизи которых располагаются объекты с большими массами ОХВ – токсичных продуктов.

В связи с возросшим числом и масштабами пожаров существенно увеличилось количество образующихся ядовитых продуктов. Сконденсированное жидкое газовое топливо массой 20 т может создавать очаг пожара на площади в тысячи квадратных метров, а при сгорании 20 тыс. тонн жидкого топлива языки пламени распространяются на километровые расстояния. В такие пожары вовлекаются и другие объекты с различными ядовитыми продуктами и веществами, выделяющими ядовитые соединения при сгорании.

Взрывы и пожары часто инициируют вторичные взрывы и пожары, которые становятся источниками выбросов новых, часто неизвестных токсичных продуктов и /или их смесей.

На современных нефтеперерабатывающих и химических предприятиях (площадью от 2,5 до 2 км одновременно может находиться от 300 до 500 тыс. тонн углеводородного сырья и полупродуктов, энергосодержание которых эквивалентно 3 – 5 Мт тротила. В различных производствах количество ядовитых продуктов составляет (в смертельных дозах на душу населения):

• по барию – 5 млрд.;

• по фосгену, аммиаку или синильной кислоте – 100 млрд.;

• по хлору 10000 млрд.;

• по радиоактивным продуктам – 10 млрд.

В огромных количествах хранятся соединения, которые при пожарах выделяют ядовитые вещества, такие как оксид углерода, серый ангидрид, фосген, хлорид водорода, синильную кислоту, оксиды азота, фосфорные соединения.

К таким горючим продуктам относятся пластмассы и смолы, органические красители и лаки, синтетические и химические волокна, хлор-, азот-, серу - и фосфорсодержащие органические продукты и полупродукты.

Распространение горения на объекты, где эти продукты находятся в больших количествах, может приводить к затяжным пожарам и выбросам больших масс ядовитых веществ. ТАК, пожар на складе нитрофоса (минеральное удобрение) возник при попадании в печь горящего аммиака при аварии на изотермическом хранилище жидкого аммиака и продолжался более 3-х суток при активных действиях пожарных .

Опасные технологические процессы, протекающие с образованием

нестабильных конденсированных соединений

Опасность образования и накопления нестабильных конденсированных соединений заключается в том, что при определенных условиях они могут быть инициатором возникновения и развития крупномасштабных аварий. При разработке и проектировании технологических процессов не всегда четко анализируются возможные превращения веществ с образованием и накоплением нестабильных соединений.

Для этого необходимы использования свойств не только известных целевых и промежуточных продуктов, но и побочных веществ, которые могут образоваться, в том числе (и это важно) при запредельных режимных параметрах технологической установки. Решение такой задачи крайне проблематично, так как сочетание различных параметров среды заранее неизвестно. К числу опасных с этой точки зрения процессов следует относить:

• реакции окисления (стадии технологии);

• нитрование (образование пероксидных соединений);

• хлорирование;

• тепломассообменные и гидродинамические процессы.