МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА № 12

для позааудиторної самостійної роботи курсантів та учнів

підготовки молодших спеціалістів за спеціальністю 5.17020301 «Організація та техніка протипожежного захисту» галузі знань 1702 «Цивільна безпека»

кваліфікації 3119 «Технік з аварійно-рятувальних робіт»

Навчальні групи: 2МС- К, 2МС- У

Навчальна дисципліна: «Пожежна профілактика»

Тема № 2.2 Пожежна безпека основних технологічних процесів виробничих підприємств

Тема самостійної роботи: «Забезпечення пожежної безпека процесів сорбції»

Кількість годин – 2 год.

Навчальна мета: ознайомитись із пожежною небезпекою процесів сорбції, а також розглянути основні протипожежні заходи забезпечення пожежної безпеки процесів абсорбції та адсорбції

План вивчення.

1. Пожежна небезпека процесів сорбції.

2. Забезпечення пожежної безпеки процесів абсорбції та адсорбції.

1. Методичні вказівки.

На промислових підприємствах приходиться здійснювати не тільки процеси поділу розчинів на складові їхні компоненти, але і процеси поділу газових і парових сумішей.

Для поділу й очищення газових і парових сумішей, хімічних продуктів найчастіше використовують СОРБЦІЙНІ ПРОЦЕСИ, в основі яких лежить виборча здатність до поглинання окремих компонентів суміші.

Як і будь-які хімічні процеси, процеси сорбції також представляють значну пожежну небезпеку.

Під час розгляду начального матеріалу даної самостійної роботи Вам необхідно ознайомитись із видами процесів сорбції, їх пожежною небезпекою та розглянути основні вимоги правил пожежної безпеки під час проведення процесів сорбції.

Впродовж опрацювання самостійної роботи необхідно законспектувати: визначення процесів сорбції, пожежну небезпеку процесів сорбції (умови утворення горючого середовища, можливі джерела запалювання, шляхи поширення пожежі) та основні вимоги правил пожежної безпеки під час проведення процесів сорбції.

2. Після вивчення навчального матеріалу курсанти та учні повинні:

знати: пожежну небезпеку та основні протипожежні заходи до процесів сорбції.

уміти: оцінювати пожежну небезпеку процесів сорбції.

3. Орієнтовна карта роботи з літературою.

№ з/п	Навчальні питання	Необхідна література
1	Пожежна небезпека процесів сорбції	Клубань В.С. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса. – М. Стройиздат, 1987. – С. 164-166, 167-171.
2	Забезпечення пожежної безпеки процесів абсорбції та адсорбції	Клубань В.С. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса. – М. Стройиздат, 1987. – С. 166-167, 171-173.

4. Основні теоретичні відомості.

4.1. Пожежна небезпека процесів сорбції.

СОРБЦІЯ - поглинання газів, парів і розчинених речовин твердими тілами і рідинами, тобто це такі процеси, при яких поглинання речовини відбувається на поверхні розподілу двох фаз (газ-рідина, газ-тверда речовина, рідина-тверде тіло) незалежно від механізму поглинань.

Розрізняють наступні види сорбції:

- адсорбцію;

- абсорбцію;

- хемосорбцію;

- капілярну конденсацію.

У промисловості процеси Абсорбції широко застосовуються для виділення необхідних компонентів з газових сумішей (наприклад, виділення аміаку, парів бензолу й ін. речовин з коксового газу), для очищення газових сумішей від шкідливих домішок (наприклад, очищення природного газу від сірководню, для санітарного очищення газів, що відходять, від сірчистого ангідриду і т.д.), як основна технологічна стадія ряду найважливіших виробничих процесів (наприклад, абсорбція сірчаного ангідриду у виробництві сірчаної кислоти, абсорбція хлористого водню у виробництві соляної кислоти і т.д.).

Адсорбція застосовується в промисловості при очищенні та осушці газів, поділі суміші газів або парів, очищенню води, витягу летучих розчинників із сумішей їх з повітрям або з іншими газами. Особливе значення адсорбція має при рішенні проблеми уловлювання відпрацьованого розчинника і повернення його в технологічний цикл тобто для здійснення процесу рекуперації.

У порівнянні з іншими масообмінними процесами адсорбція найбільш ефективна при малому вмісті компонентів, що витягаються, у вихідній суміші.

АБСОРБЦІЯ - процес виборчого поглинання парів або газів з газових чи парогазових сумішей рідкими поглиначами - абсорбентами.

Процеси абсорбції є процесами селективними, тобто виборчими. Це значить, що кожен абсорбент найкраще поглинає якісь визначені гази або пари; інші складові газові суміші їм не поглинаються або поглинаються незначно.

Ця властивість абсорбентів дає можливість у всіх випадках підібрати необхідні поглиначі і здійснити поділ гомогенної газової суміші.

Тобто розчинність газу (чи компонента, що поглинається,) у рідині при даній температурі пропорційна його парціальному тиску над рідиною.

Рушійною силою процесу абсорбції, що обумовлює перехід речовини з газу в рідину, є різниця між робочими концентраціями компонента в газі й у рідині. Якщо концентрація в газовій фазі компонента, що уловлюють, більше, ніж у рідині, значить йде процес розчинення, тобто уловлювання компонента; у противному випадку поглинений компонент буде виділяться з абсорбенту.

Процеси абсорбції, як правило, экзотермічні. Тепло, що виділяється буде підвищувати температуру процесу, що викликає зниження поглинальної здатності рідини, і умови абсорбції будуть погіршуватися.

Отже, процес абсорбції доцільно вести при зниженій температурі і підвищеному тиску.

У промисловості процеси абсорбції звичайно ведуть в апаратах колонного типу, що називаються АБСОРБЕРАМИ, чи СКРУБЕРАМИ.

Процес зворотного витягу з абсорбенту уловленого компонента (процес десорбції) здійснюється по-різному.

СПОСОБИ ДЕСОРБЦІЇ:

• ректифікація (якщо на абсорбцію направляють розчин);

• нагрівання чи окислювання киснем повітря (при одержанні нестійкої хімічної сполуки;

• відгін у струмі інертного газу або водяної пари.

Десорбцію здійснюють шляхом підведення тепла до абсорбенту і шляхом зниження тиску над абсорбентом. Звільнений від поглиненого газу абсорбент прохолоджується і знову повертається в абсорбери.

Процеси абсорбції і десорбції звичайно здійснюють на одній установці, що включає абсорбер і десорбер. Регенерований абсорбент повертають в абсорбер.

АДСОРБЦІЯ – процес поглинання газів (парів) чи рідин поверхнею твердих тел.

Адсорбіруєма речовина - (та, що виходить у результаті адсорбції) називається АДСОРБАТОМ; тіло, на якому відбувається адсорбція- АДСОРБЕНТОМ.

Розрізняють фізичну і хімічну адсорбцію. При фізичній адсорбції молекули адсорбенту і речовини, що поглинається, не вступають у хімічну взаємодію.

В якості адсорбентів (поглиначів) використовуються тверді пористі речовини із сильно розвиненою поверхнею пор. Адсорбенти застосовують у виді таблеток або кульок розміром від 2 до 6 мм, а також у виді порошків з розміром часток від 20 до 500 мкм.

Адсорбентами є активоване вугілля, силікагель, цеоліти, іоніти.

Поглинальна здатність адсорбенту залежить від температури і тиску, при яких відбувається процес адсорбції, а також від концентрації речовини, що поглинається.

Активоване вугілля - високопориста речовина, яку отримують шляхом сухої перегонки вуглеводневовміщуючих речовин (дерева, бурого вугілля й ін.) і їхнього активування. Недолік - здатність горіти і самозайматися.

Силікагель - мікропористе тіло, отримане прожарюванням гелю полікремнієвої кислоти або розчиненням розчинного скла в кислоті. Негорючий. Механічно міцний. Застосовують для осушки газів.

Цеоліти (молекулярні сита)- синтетичні адсорбенти з регульованим розміром пір (алюмосилікати, гідроксиди натрію або калію). Мають високу виборчу здатність. Застосовують для осушки й очищення газів і рідин.

Іоніти - природні і синтетичні алюмосилікати, гідроокиси і солі полівалентних металів. Іонообмінні смоли. Застосовують для зм'якшення води, витягу зрозчинів слідів металів, очищення цукрових сиропів, лік.

Важливими характеристиками адсорбентів є їхня активність і тривалість захисної дії.

Рушійною силою процесу адсорбції, що обумовлює поглинання компонента із суміші, є різниця між робочою концентрацією речовини, що поглинається, і концентрацією компонента в умовах рівноваги.

Процес адсорбції складається з двох стадій:

• поглинання речовини поверхнею адсорбенту;

• дифузія речовини в порах адсорбенту

При адсорбції спочатку поглинаються усі компоненти суміші, однак потім після досягнення стану насичення відбувається зворотний процес – витиснення молекул з меншим ступенем активності. Тому в адсорбенті компонентаи розташовуються послойно в міру зменшення їхньої активності. При десорбції компоненти виходять у зворотному порядку.

ПОЖЕЖНА НЕБЕЗПЕКА ПРОЦЕСІВ АБСОРБЦІЇ

В якості абсорбентів в багатьох випадках використовуються горючі рідини, а газові і парогазові суміші часто теж горючі. Тому велика кількість абсорбційних установок пожежовибухонебезпечна.

Дуже часто суміш невибухонебезпечної вихідної суміші при проходженні через абсорбер міняється і стає вибухонебезпечною. У цих умовах необхідно застосовувати, газові суміші, що виключають можливість заспалахування або вибуху. Однак при абсорбції газових сумішей не завжди забезпечуються умови, що виключають аварії.

Відзначено випадки вибухів в апаратурі воднево-повітряної суміші при абсорбції водою хлористого водню.

Пожежна небезпека процесів абсорбції обумовлюється фізико-хімічними і пожежовибухонебезпечними властивостями застосовуваних речовин (речовин, що направляються на поділ і поглиначів) їхньою кількістю, режимом роботи абсорберів і іншого устаткування.

Кількість горючих речовин, що циркулюють і постійно знаходяться в апаратах технологічної установки і її трубопроводів, залежить від продуктивності установки по абсорбтиву й абсорбенті, від розмірів апаратів, кількості і розмірів проміжних емкостей з абсорбентом .

Кількість горючих речовин (абсорбенту), що обертаються в абсорбційній установці, можна визначити з рівняння матеріального балансу.

З цього можна сказати, що необхідна кількість горючого абсорбенту залежить не тільки від початкового параметра абсорбтива але і від повноти уловлювання, а також від величини припустимої кінцевої концентрації насиченого абсорбенту і повноти витягу компонента, що уловлюється, при десорбції абсорбенту.

Умови утворення горючого середовища

При нормальній роботі усередині абсорберів концентрація газо-парової фази знаходиться поза межами запалення, тому що суміші, що надходять на абсорбцію, найчастіше не містять кисню. Якщо ж на абсорбцію надходить паро- чи газоповітряна суміш, можливі два випадки:

• початкова концентрація горючих компонентів більше верхньої концентраційної межі поширення полум’я. У процесі абсорбції концентрація горючих компонентів буде зменшуватися і на визначеному етапі може проходити концентраційні межі. Це небезпечно;

• початкова концентрація горючих компонентів менше нижньої концентраційної межі поширення полум’я.

Значна пожежна небезпека виникає при ушкодженні і руйнуванні абсорбційних установок, причиною яких можуть бути підвищення тиску і корозія.