2.4 Определение возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования

Внутри оборудования с ЛВЖ (ГЖ) горючая среда может образоваться только при наличии в оборудовании свободного от жидкости объема (паровоздушного пространства), который сообщается с атмосферой и в той или иной степени насыщается парами ЛВЖ (ГЖ). При анализе возможности образования взрывопожароопасных концентраций в оборудовании с жидкостью необходимо различать оборудование с подвижным и неподвижным уровнями жидкости [3].

Для технологического оборудования с неподвижным уровнем жидкости наличие взрывопожароопасной паровоздушной смеси в оборудовании оиределяегсм но следующей зависимости:

(2.1)

тш.

■ <.'_ <t

W

где tfmjp - нижний температурный предел распространения пламени по смеси горючего вещества с воздухом, °С;

trrrnr - верхний температурный предел распространения пламени по смеси горючего вещества с воздухом, °С;

t_F - рабочая температура в технологическом оборудовании, °С; При выполнении условия (2.3) проверяется выполнение условия:

i Дс

ВОЗДУХОМ.

0.9-(ф_а -0,1R) <ф <1\ (ф +0.1R)

(2.2)

Ор —рабочая концентрация по смеси горючего вещества с

'о оо.;

Ф» -нижний концентрационный предел распространения пламени по смеси горючего вещества с воздухом, % об.;

Ф_в— верхний концентрационный предел распространения пламени по смеси горючего вещества с воздухом, % об.;

2.5 Определение возможности образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания

Одним из источников зажигания может послужить тепловое проявление механической энергии при повреждении подшипников насосов, поэтому необходимо производить тщательный контроль за состоянием фущихся деталей. В целях пожарной профилакгики следует предусмотрев:

• систематический контроль за герметичностью уплотнений ,

• предотвращение вибраций насоса путем тщательной регулировки, устройство массивного фундамента;

• исключение перегрева насоса в местах трения (из-за перекоса вала, нарушения смазки и охлаждения).

Тепловое проявление электрической энергии может также послужить источником зажигания в том случае, если электрооборудование установлено без учета необходимой взрывозащиты.

В электродвигателях возможны замыкания и разряды между фазами при возникновении перегрузок.

При неисправности молниезащиты может возникнуть электрический разряд, что тоже будет являться источником зажигания. При неисправностях внешнего и внутреннего заземляющего контура возможны вторичные проявления статического электричества: разряды электричества при наведении электромагнитной индукции. При вторичном проявлении удара молнии обычно принято понимать те явления при разрядах молнии, которые сопровождаются появлением электродвижущих сил и разностью потенциалов на различных металлических конструкциях, трубопроводах, которые не подверглись непосредственному прямому удару молнией. Вторичные проявления молнии обычно разделяют на электромагнитную и электростатическую индукцию. Разряд молнии сопровождается появлением в пространстве изменяющегося во времени магнитного поля. Магнитное поле индуцирует в контурах, образованных из различных протяженных металлических предметов (труб, эл. проводок), электродвижущую силу, величина которой зависит от амплитуды и крутизны фронта тока молнии, взаимного расположения канала молнии и контура, в котором наводится З.Д.С. В замкнутых контурах индуктированная Э.Д.С. вызывает появление эл.тока который нагревает отдельные элементы контуров. В незамкнутых - искрение.

При перемещении веществ по линиям циркуляции могут возникнуть статические заряды и поэтому следует заземлять эти линии, а также необходимо уменьшить скорость движения жидкостей по линиям за счет увеличения диаметра труб (при этом уменьшается возникновение статических зарядов).

Наиболее вероятными источниками зажигания является нарушение ППБ при проведении огненных работ. Неосторожность при курении также может стать источником зажигания.

2.6 Исследование различных вариантов аварий, путей распространения пожара и выбор проектной аварии для определения категории помещения

Одной из причин повреждения аппаратов является образование в них повышенных давлений. Так в полимеризаторе давление может повыситься из-за увеличения интенсивной закачки, уменьшения пропускной способности системы, переполнение резервуара жидкостью из-за отсутствия или неисправностей измерителей уровня, образованием полимерных пробок (пленок) на стенках аппаратов, трубопроводах, использования

делают ее неуправляемой), изменения уровня подачи мономера, неисправностью системы дозирования исходных реагентов и катализотора.

В сборнике суспензии повышенное давление может образоваться из- за отсутствия условий своевременного удаления вытесняемой паровоздушной смеси (при наполнении аппарата суспензией). Это может произойти при загрязнении или обледенении огнепреградителя, когда пропускная способность дыхательной системы не соответствует скорости налива. Пропускная способность дыхательных линий и установленных на них дыхательных клапанов должна соответствовать скорости закачки.

Процесс полимеризации протекает с высоким тепловым эффектом. На стенках аппаратов образуется полимерная пленка, ухудшающая теплообмен. Поэтому необходимо предусмотреть периодическую очитку полимеризатора механическим способом. Операция очистки также может представлять значительную пожарную опасность, так как связана с частичным разложением полимера, применением ЛВЖ и использованием дополнительного оборудования для подогрева и хранения горючих растворителей. Во избежание повышения давления в реакторах линии после реактора необходимо промывать, очищать от отложений. Предохранительные клапаны и вентили ручного стравливания обрабатывать ингибиторами.

В рассматриваемом случае используется металлоорганический катализатор, поэтому предлагается исходные вещества предварительно осушать и освобождать от свободного кислорода.

Повышение давления в газовой линии может произойти из-за попадания в них жидкости(газового дистиллята, водяного конденсата), образующей пробки в коленах, изгибах, что в свою очередь может вызвать гидравлический удар.

Аппараты и трубопроводы могут повреждаться от образования повышенных против норм давлений; появления динамических воздействий; образования температурных напряжений в материале стенок; коррозии материала стенок или эрозии (механического истирания стенок).

Образование повышенного давления в аппаратах может иметь место на производстве при нарушении технологического режима, при недостаточном контроле за технологическим процессом, при неисправности контрольно-измерительных приборов и защитной автоматики.

Гидравлические удары возникают обычно в результате быстрого закрывания или открывания вентилей па трубопроводах, при больших пульсациях подаваемой насосом жидкости, при резком изменении давления на каком-либо участке трубопровода.

Повреждение технологического производственного оборудования может произойти в результате образования не предусмотренных расчетом температурных перенапряжений в материале стенок аппаратов и трубопроводов, а также в результате ухудшения механических характеристик

Нормальная работа и герметичность насоса обеспечивается системой охлаждения и смазки, предназначенной для отвода выделяющегося тепла и уменьшения силы трения и износа деталей от трения. Неисправности и повреждения насоса в виде нарушения герметичности уплотнений или разрушения деталей могут быть вследствие вибрации, трения, износа, ослабления соединений, перекоса валов.

Во избежание неисправностей необходимо: осуществлять систематический контроль за герметичностью уплотнений; предотвращать вибрацию насоса путем тщательной регулировки, устройства массивного фундамента; применение торцевого уплотнения (задано по исходным условиям); устройство перепускной линии (со стороны нагнетания на всасывание) и предохранительного клапана; при возможности устройство насосной открытого типа, обеспечивающего рассеивание горючих паров.

Для предотвращения последствий коррозии необходимо проводить планово-предупредительные профилактические осмотры стенок аппаратов, трубопроводов, нагревательных процессов. Необходимо строго следить за соблюдением технологического режима работы. Также необходим контроль за фланцевыми соединениями циркуляционных линий. Необходима установка измерительной аппаратуры над давлением, температурой, расходом и поступлением веществ. Для предотвращения переполнения технологического оборудования целесообразно установить автоматическую систему прекращения подачи исходных реагентов, отключающие насосы и питающие линии, систему сигнализации и связи между наполняемыми аппаратами и операторными. Во избежание конденсации паров газовые линии защитить теплоизоляцией, а в наиболее низких участках установить сборник конденсата. От облучения внешними источниками тепла полимеризатор защитить окрашиванием в теплоотражающий белый цвет.

2.7 Определение категории помещения (наружной установки) по взрывопожарной (пожарной) опасности

В помещении полимезаторов обращается пожароопасное вещество в большом количестве: бензин АИ-93.

Характеристика горючего вещества.

Бензин АИ-93. Легковоспламеняющаяся бесцветная жидкость, представляющая собой смесь легких углеводородов. Пожароопасный продукт. Т_всп = -38°С, плотность 745 кг/м куб., нижний концентрационный предел 0,79 % - верхний 5,16 %, температурные пределы воспламенения - Т_н.п.⁼ - 38 °С, Т_в.п = 5°С. Тсамовос- ⁼ 435°С, минимальная энергия зажигания 0,41 мДж, нормальная скорость распространения пламени 0,45 при 62 °С. При горении прогревается в глубину, образуя все возрастающий гомотермический слой. Скорость нарастания прогретого слоя 0,7 м/ч; температура прогретого слоя 80-100 °С; температура пламени 1200 °С.

Характеристика помещения полимеризаторов

Площадь помещения S=306 м², высота Ь = 6м. Температура воздуха в помещении 25°С. Кратность воздухообмена аварийной вентиляции Пводд = 5 час"¹. Скорость воздушного потока в помещении со_возд =1,2 м/с. Расстояние до задвижек 7 м, привод ручной. Ограничение растекания нет. Привод задвижек ручной.

Характеристика оборудования и параметры технологического процесса.

Температура жидкости в аппарате t^ 78°С. Производительность насоса, q = 70 м³/ч. Время отключения задвижек Топш = 300 сек =0,083 ч.

Решение.

Определяем массу жидкости, которая поступит в помещение за счет работы насоса до полного отключения задвижек

Шдооткл. Рж Я. '-откл., (2.5)

где q — производительность насоса;

toxioi - время отключения задвижек.

Щдооткл = 729,5 -70 0,083 = 4238 кг

Определяем площадь разлива жидкости F_pa3JraBa. При устройств, ограничивающих растекание, площадь определяется исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей - на 1 м² пола помещения.

Определяем площадь испарения жидкости.

Так как ограничение растекания нет, то площадь возможного растекания составит:

Spacr. i 306 м

Рразлива^>8раст, следовательно принимаем площадь испарения S_Hcn. —

^разлипа. Ц 306 М .

Определяем интенсивность испарения W_Hcn.

W„_CT1 =10 ^rj-JM-Ps, (2.8)

т| - коэффициент, зависящий от скорости и температуры воздушного потока;

М - молярная масса вещества;

Ps - давление насыщенного пара жидкости.

Определяем коэффициент т| при 25 °С. т| = 2,1.

Давление насыщенного пара Рзбензина определяем по уравнению Антуана. В качестве температуры жидкости [_ж принимаем среднюю температуру между температурой воздуха в помещении и температурой жидкости в аппарате.

Т_ж = (25 + 78) / 2 = 52,5⁽⁾С

_п , _л(4.26511 -695.019/ 223.220+52,5)_. . _п

Ps=10 —44,668 кПа

Тогда интенсивность испарения будет равна:

W„_CJj = Ю^⁵ • 2,1 • V95J ■ 44,668 = 0,000916 kt/MV

Время испарения принимаем равным т_исп = ЗбООсек.

(2.6) отсутствии растекания

'исп-

Определяем массу испарившихся паров т,

ИСП

(2.9)

г,

^т ИСП - S ИСП '" ИСП

^тисп = 306-0.000916 * 3600= 1009.07кг

т

Определяю массу паров, которая останется в объеме помещения с учетом воздухообмена.

т

п ,

"вок) 'откл

3600

/Ьоп\

(2.10)

исп

'исп

( ( 1 + V V,

Пвозд - кратность воздухообмена, п = 5 час". тисп = 1009.07/( 1 +((5 *0,083)/1)) = 713.12 кг.

Папа

№двк

п

тт.

HJLfJl

Подл

Рассчитываю избыточное давление взрыва:

рЦр I ll В ¹

чЙ ^гя Чт

Ртах - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями. При отсутствии данных допускается принимать Р,^ равным 900 кПа;

Р„ - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

ш - масса ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объсмспомсщсния. Допускается принимать значение Z=0,3

V_CB . свободный объем помещения, м³. Определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Не ли свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать равным 80 % геометрического объема помещения; ^ = ^Ц8=1836 0,8=1469м³.

где

Рг _п . плотность газа или пара при расчетной температуре t_p, кг/м³, вычисляемая по формуле:

м

Ргп =

Ж (l+0,003677xt_p)

М - молярная масса, кг/кмоль;

V₀ - мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

Рг

t_p - расчетная температура, °С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры t_p по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 ^иС;

95.3

= 3,896 кг/м²

п.

22,4(1 + 0,003677-25)

Q-,. стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.),

вычисляемая по формуле:

_ 100

с_гт — , где

1 + 4,76/?

р - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

п_и - п_х

в = п_г + у 4 2

Пс, п_н, По, п_>; - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

,0=3+6/4=4.5

C_cr=—1™— .4,460/0 ^a 1 + 4,76-4,5

K_H - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается приниматьК„равным 3.

АР = (Р _р ) . ¹⁰⁰ ._!__

\ ш ах ⁰ ' Т7 _п V

с в ' Р г .п. шаг % п

v 713 Р ОЗ 100 1 ДР = (900000 -101000) • 1 = 223720 Па=223,7 кПа

Вывод: помещение полимерюаторов относится к категории А (взрывопожароопасная), так как температура вспышки менее 28°С и при аварийной ситуации может создаться избыточное давление более 5 кПа,