Лекция 30

4.5. Пожарная безопасность технологии производств ведущих отраслей промышленности

4.5.2. Пожарная безопасность технологии при производстве и хранении горючих газов

Введение.

Вопросы.

1. Технические газы и их пожароопасные свойства.

2. Производство ацетилена из карбида кальция.

3. Пожарная опасность производства и меры пожарной безопасности.

4. Хранение газа в мокрых газгольдерах.

5. Хранение сжиженных углеводородных газов (СУГ) в резервуарах.

6. Хранение газов в баллонах.

Вопрос 1. Технические газы и их пожароопасные свойства.

Углеводородные газы находят применение при производстве пластмасс, синтетических каучуков, химических волокон и т.д. К таким газам можно отнести метан, этан, пропан, бутан, этилен, ацетилен.

Водород, хлористый водород, оксид углерода и другие широко используются при получении продуктов органического синтеза.

Аммиак применяется в холодильной технике, при производстве удобрений и т.д.

Наряду с промышленным использованием такие газы, как пропан, бутан, применяются в быту.

Их пожароопасные характеристики приведены в справочниках.

Кроме названых индивидуальных газов широко применяются многокомпонентные горючие газы (ГГ), такие как нефтяной, коксовый, генераторный, природный, область воспламенения которых соответственно равна 1,2-9%, 5,6-31%, 20,7-73,7%, 5,0-15,0%.

Инертные газы: азот, аргон, ксенон, криптон и др. неподдержи­вающие горение.

ГГ могут находиться как в сжатом, так и в сжиженном состоянии. Любой газ можно превратить в жидкость, изменяя давление и температуру.

Температура, ниже которой газ переходит в сжиженное состояние, называется критической (Т_кр). Давление, необходимое для сжижения газа при этой температуре, также называется критическим (Р_кр).

Абсолютно чистые газы в технике встречаются редко, причем большинство из них не имеет запаха. Для обнаружения утечек горючих газов по запаху производят их одоризацию: вводят небольшое количество одорантов – сильно дурно пахнущих веществ (этилмеркаптан, пенталарм, колодорант и др.).

Ацетилен (С₂Н₂) – бесцветный горючий и взрывоопасный газ. Технический ацетилен из-за примеси фосфористого водорода, имеет специфический резкий запах. При 0^о С и давлении 2, МПа он переходит в жидкое состояние, а при -81^о С переходит в твердое состояние. Растворяется во многих жидкостях. Один объем воды при нормальном давлении и температуре растворяет 1 объем ацетилена; а один объем ацетона растворяет 23 объема ацетилена. С повышением давления растворимость увеличивается.

Пожароопасные свойства ацетилена. Пожароопасные свойства ацетилена приведены в справочнике под ред. А.Н.Баратова и А.Я.Корольченко. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. М:1990.

Основные показатели: температура самовоспламенения 335^о С, область воспламенения от 2 до 81 % об., температура горения ацетилена в воздухе 2322^о С, минимальная энергия зажигания 0,03 МДж, давление взрыва 0,95-1,03 МПа.

Ацетилен разлагается с большим выделением тепла и, при определенных условиях со взрывом. При температуре 500-550^о С и давлении 0,2 МПа ацетилен способен к взрывчатому самораспаду.

При повышении давления свыше 0,2 МПа, а также в твердом и жидком состоянии ацетилен еще более опасен: взрывается от удара и при резком нагревании.

Легко реагирует с солями серебра, меди, ртути, образуя при этом нестойкие взрывчатые ацетилениды (взрываются от удара, трения, нагревания).

Окислы металлов, особенно меди и железа, действуют на ацетилен каталитически, снижая температуру его разложения.

Смесь ацетилена с хлором способна самовозгораться и взрываться под действием дневного света. Смесь ацетилена с кислородом взрывается при температуре 300^о С.

При содержании в ацетилене до 3% фосфористого водорода он становится самовоспламеняющимся.

Следующим по опасности за ацетиленом идет водород, у которого также широкая область воспламенения (4-75% об.), высокая теплота сгорания (119840 кДж/кг) и низкая минимальная энергия зажигания (0,017 МДж).

Другие горючие газы такие, как метан, бутан, этан, пропан, этилен, также представляют значительную пожаровзрывоопасность, так как их область воспламенения находится в пределах от 1,8 до 5 % об., температура самовоспламенения - в пределах от 335 до 540^о С, а теплота сгорания – 45560-48070 кДж/кг.

Некоторые негорючие газы такие, как кислород, хлор, фтор, сжатый воздух, окись азота, являются окислителями, поддерживающими горение.

Причем некоторые вещества, негорючие в воздухе, отлично горят в атмосфере кислорода, особенно жидкого, и хлора (сера и фосфор в среде хлора самовозгораются, а водород и водяной газ взрываются от солнечного света).

Окислительная способность жидкого воздуха выше, чем обычного, так как в жидком воздухе содержится 54 % кислорода, в то время как в газообразном - всего лишь 20,9%.

Особенности пожарной опасности производств, с применением го­рючих газов.

В любом техпроцессе получения газов участвуют:

1. Установка производящая газ;

2. Газоочистительные устройства;

3. Газопроводы;

4. Хранилища газов.

Обычно аппараты и трубопроводы заполнены ГГ без примеси окислите­ля и реже по технологическим условиям используется смесь ГГ с воздухом или кислородом (например: получение водорода конверсией метана, ацети­лена- термоокислительным пиролизом природного газа).

Возможность образования горючей смеси в этом случае может быть оценена по соотношению: С_нпв < C < C_впв.

Для предупреждения образования горючей концентрации в аппаратах с газами используются следующие технические решения:

а) при наличии смеси ГГ с окислителем рабочая концентрация в аппаратах устанавливается выше верхнего и ниже нижнего пределов воспламенения;

б) нельзя нарушать принятое безопасное соотношение смеси гоючее-окис­литель, для чего на питающих аппарат линиях устанавливают автоматичес­кие регуляторы соотношения и автоматические регуляторы давления газов;

в) при нарушении автоматического регулирования компонентов или прекра­щении подачи одного из них должно сопровождаться автоматическим отклю­чением питающих аппарат линий с одновременным пуском в систему негорю­чего газа;

г) при наличии смеси ГГ с окислителем, находящейся в пределах воспла­менения или близкой к ним, следует применять флегматизирующие добавки.

Противопожарные мероприятия на газоперерабатывающих предприятиях должны быть направлены на исключение возможности образования горючей среды и источников зажигания:

- продувка, аппаратов и трубопроводов перед их пуском и останов­кой негорючими газами;

- соблюдение технологического режима (контроль, автоматика);

- вентиляция помещений (проточная и аварийная);

- установка газоанализаторов;

- соблюдение графиков ППР;

• заземление аппаратов и трубопроводов;

• правильный выбор, монтаж и эксплуатация электрооборудования;

• работа искробезопасным инструментом;

- устройство предохранительных клапанов и линий сброса в атмосфе­ру или на факел;

- автоматическое пожаротушение.