Вопрос 4. Пожарная опасность ректификационных установок. Меры профилактики пожаров.

Общая характеристика пожарной опасности ректификационных колонн.

Пожаровзрывоопасность ректификационных установок характеризуется следующими факторами:

• пожаровзрывоопасными свойствами обращающихся в них веществ;

• их количеством;

• режимом работы установки (температурой, давлением).

Обычно на ректификационных установках происходит разделение горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, горючих сжиженных газов.

В этом случае пожаровзрывоопасны и ректификат и остаток.

При разделении разбавленных водных растворов (например, раствора спирта в воде) исходная смесь и остаток могут быть непожароопасными, а готовый продукт обладать пожаровзрывоопасными свойствами (спирт-ректификат).

Количество горючих веществ, обращающихся в ректификационной установке, зависит от ее производительности.

Пожароопасные вещества находятся не только в колонне, но и в других аппаратах ректификационной установки. Это теплообменники, сборники, промежуточные емкости, емкости орошения и др.

Это также следует учитывать при оценке пожаровзрывопасности конкретной ректификационной установки.

Основными технологическими параметрами ректификации являются давление и температура, которые тесно взаимосвязаны: чем выше давление, применяемое при разделении какой-либо смеси, тем выше и температура.

Температура и давление по высоте колонны не остаются постоянными: максимальное значение они имеют в нижней части колонны, минимальное – в верхней части колонны.

Температура верха колонны примерно равна температуре кипения легкокипящего компонента (ректификата) при рабочем давлении в верхней части колонны.

Температура низа колонны равна температуре кипения высококипящего компонента (кубового остатка) при рабочем давлении в нижней части колонны.

Итак, общая характеристика пожарной опасности ректификационных колонн следующая:

1. В промышленности процессы ректификации часто используются для разгонки ЛВЖ, ГЖ и сжиженных горючих газов (газофракционирование).

2. В ректификационных колоннах жидкость на каждой тарелке находится при температуре кипения, причем температура кипения раствора сверху вниз постепенно повышается.

3. Колонны обычно работают при незначительном избыточном давлении (1,2… 7 атм), необходимом для преодоления гидравлического сопротивления слоя жидкости на тарелках или слоя насадки, а иногда под вакуумом или под повышенным давлением (до 30 атм).

4. Ректификационные колонны – аппараты большой емкости. Высота колонн колеблется в пределах 10…40 м и выше (до 120 м) диаметр 1…4 м и более (до 7 м). В колоннах находится большое количество горючей жидкости (около 20…40 т· ч^-1) и пара (до 60 т· ч^-1).

5. Ректификационные колонны имеют большое количество различного рода соединений, люков, лазов, патрубков.

6. Во многих случаях рабочая температура в ректификационных колоннах ниже температуры самовоспламенения разгоняемой жидкости, но может быть и выше температуры самовоспламенения (например, при разгонке продуктов термического крекинга нефти температура в нижней части колонны равна 380…400^оС, а температура самовоспламенения остатка: 390…410^оС.

7. Образование горючих концентраций внутри колонны исключено, так как воздуха в колонне нет (в ней только жидкость и ее пары).

Кроме того, температура кипения жидкости на тарелках всегда выше верхнего температурного предела воспламенения пламени.

8. Период установившегося режима работы колонны характеризуется:

• постоянством расхода и составом исходной смеси;

• постоянством ректификата и остатка в колонне;

• а также постоянством температуры и давления в колонне.

9. В период нормальной колонн имеется возможность выхода наружу горючих паров и флегмы при появлении неплотностей, повреждений, разгерметизации соединений и уплотнений. И в этом заключается главная опасность в период нормальной работы колонн.

Последствия утечки зависят от места повреждения, от рабочей температуры в колонне и температуры самовоспламенения выходящего наружу вещества.

Меры профилактики пожаров при пуске и остановке ректификационных колонн.

Значительную опасность ректификационные колонны представляют в периоды их остановки на ремонт и пуск в эксплуатацию.

Внутри колонны, как на тарелках, так и в нижней части, находится большое количество горючей жидкости. Кроме того, колонны связаны со множеством подводящих и отводящих трубопроводов. Наличие тарелок в колоннах (особенно колпачковых) затрудняет их опорожнение.

В связи с этим остановка колонн на ремонт должна производиться в строго определенной последовательности:

• прекращается обогрев, подача сырья и орошения и колонна включается на рециркуляцию для охлаждения;

• отключаются все связанные с колонной аппараты с установкой заглушек или с использованием других безопасных способов отключения.

Операция отсечения колонны очень трудная, поэтому лучше останавливать на ремонт и опорожнять всю установку;

• промывка колонны – колонна освобождается от горючей жидкости.

При разгонке водных растворов ЛВЖ и ГЖ постепенно повышают температуру в колонне до тех пор, пока на верхней тарелке она не достигнет 100^оС (при этом на верхней тарелке будет вода).

При разгонке нерастворимых в воде горючих жидкостей в верхнюю часть колонны подают горячую воду, и длительное время промывают колонну.

Дренажную линию после слива промывной воды необходимо надежно отключить от колонны:

• после промывки колонна продувается водяным паром до полного удаления горючих веществ. Окончание продувки определяется анализом отходящего пара на наличие в ней горючих веществ;

• после продувки колонну вскрывают. Открытие люков производят «под паром». Открывать люки следует по порядку сверху вниз.

К ремонтным работам можно приступать только после анализа воздуха внутри колонны.

Перед пуском колонны в эксплуатацию внутренний объем колонны и других, связанных с ней аппаратов продувают до полного удаления воздуха.

Меры профилактики пожаров при работе ректификационных колонн

Защита колонных аппаратов на высоту до 30 м должна производиться лафетными стволами и передвижной пожарной техникой.

При высоте колонных аппаратов более 30 м защита их должна производиться комбинированно, а именно: до высоты 30 м - лафетными стволами и передвижной пожарной техникой, а выше 30 м - стационарными установками орошения. Интенсивность подачи воды для аппаратов колонного типа с СУГ и ЛВЖ составляет 0,1 л ·м^-1· с^-1.

В зимнее время на открытых установках не реже одного раза в смену необходимо проверять состояние колонн, продуктопроводов, водяных линий, дренажных отростков на паропроводах и аппаратах, спускных линий и т.п.

В этот период следует обеспечить непрерывное движение жидкости в коммуникациях (особенно с водой) для предотвращения их разрыва.

Спускные и дренажные линии, а также наиболее опасные участки для подачи воды, щелочи и других замерзающих жидкостей должны быть утеплены.

Необходимо следить за тем, чтобы поврежденные участки теплоизоляции ректификационных колонн и их опор своевременно исправлялись.

Теплоизоляция должна быть чистой, исправной и выполнена так, чтобы при утечках не могли образоваться скрытые потоки жидкости по корпусу.

При обнаружении утечек в ректификационных колоннах необходимо подать водяной пар или азот к местам пропуска для предотвращения возможного воспламенения или образования смесей взрывоопасных концентраций.

При возникновении аварии или пожара после снижения внутреннего давления в аппарате необходимо подать вовнутрь его водяной пар или азот.

Колонны ректификации горючих жидкостей оснащаются:

- средствами контроля и автоматического регулирования уровня и температуры жидкости в кубовой части;

- средствами контроля и автоматического регулирования температуры, поступающего на разделение сырья и флегмы;

- средствами контроля и автоматического регулирования, а также средствами сигнализации об опасных отклонениях значений параметров, определяющих взрывобезопасность процесса, и при необходимости перепада давления между нижней и верхней частями колонны.

В тех случаях, когда прекращение поступления флегмы в колонну ректификации может привести к опасным отклонениям параметров процесса, предусматриваются меры, обеспечивающие непрерывность подачи флегмы.