4. Інженерно-технічні заходи, що виключають пошкодження технологічного обладнання

Необхідною умовою забезпечення ефективної і безпечної експлуатації технологічного обладнання є впровадження в практику проектування й експлуатації інженерно-технічних рішень, що виключають його руйнування при збільшенні тиску, а також інших механічних впливах.

Запобігання руйнуванню технологічного обладнання при підвищенні тиску

Захист технологічного обладнання від руйнування та пошкодження внаслідок підвищення тиску досягається:

Запобіганням переповнювання технологічного обладнання рідинами і газами, яким передбачаються такі технічні рішення:

• застосування лічильників-дозаторів для визначення кількості рідин і газів, що надходять в обладнання;

• застосування пожежонебезпечних рівнемірів та манометрів для контролю рівня або об’єму речовин в апараті (забороняється застосовувати скляні покажчики рівня на апаратах із скрапленими газами під тиском);

• застосування автоматичних систем, що припиняють подачу продуктів відключенням насосів, компресорів і ліній;

• застосування систем автоматичної сигналізації аварійного стану апаратів (наприклад, положення ковпака газгольдера);

• застосування переливних труб на апаратах із рідинами та свіч скидання на апаратах із газами.

Для хімічних процесів характерні вибухи в технологічному обладнанні.

Ймовірність вибуху в технологічних системах визначається насамперед, наявністю або утворенням в достатній кількості вибухонебезпечних або нестабільних сполук, що схильні до самоприскорюючих екзотермічних фізико-хімічних перетворень. До таких сполук відносяться ацетилен та його похідні, що здатні при невисоких температурах та тиску до термічного розкладання; активні сполуки, що схильні до екзотермічної спонтанної полімерізації; пероксидні сполуки, що здатні спонтанно саморозігріватися при порівнянно невисоких температурах; реакційні маси процесів нітрування вуглеводнів та інші нітросполуки, що одержуються як допоміжні продукти; нестабільні продукти осмолення, полімерізації, окислення, що накопичуються в апаратурі в значній кількості; розплави аміачної селітри та інших солей азотної кислоти, а також їх суміші з органічними речовинами. Наявність вказаних речовин в апаратах навіть при порівнянно незначних підвищеннях регламентованих температур або в інших випадках (наприклад, при попаданні каталізуючих домішок свідчить про потенційну небезпеку вибуху.

Слід зазначити, що при дуже високих температурах та наявності каталізаторів, вибухонебезпечними можуть бути відносно стабільні речовини. Наприклад, етилен при помірних тисках та температурі є стабільною речовиною, але в умовах полімерізації під тиском в реакторах 280 МПА при 200-300⁰ С та вмісту кисню як каталізатора 0,005% етилен стає нестабільним. Підвищення, наприклад тиску лише на 10 МПа приводить до самоприскорюючого розкладання етилену та до вибуху. До екзотермічної спонтанної реакції розкладання етилену приводить передозування кисню-ініціатора лише на 10%, а також раптове зниження на 20% подачі холодоагента.

Багато промислових хімічних процесів є екзотермічними, тобто супроводжуються позитивним тепловим ефектом, що обумовлює нагрівання реакційного середовища до температур, що перевищують у ряді випадків оптимальні межі. Забезпечення пожежовибухобезпеки реакційних процесів з великим тепловим ефектом іноді представляє складну технічну задачу, тому що в ряді випадків необхідний відвід тепла від реагуючого середовища з дуже великою швидкістю. Для цього застосовуються як негорючі рідини (вода, сольові водяні розчини й ін.) так і пожежовибухонебезпечні рідини і гази, у тому числі і зріджені. Використання холодоагентів, як правило підвищує пожежовибухонебезпеку установок і вимагає додаткового технологічного устаткування.

Для деяких екзотермічних хімічних процесів необхідний первісний тепловий імпульс, наприклад, процес полімеризації. Тому реактори, у яких протікають подібні процеси, мають систему й обігріву, і охолодження, що збільшує їхню небезпеку.

В багатьох випадках апаратурне оформлення та надійність обладнання мають велике значення в забезпеченні вибухобезпеки виробництва. Наприклад, при виробництві електролітичного хлору та водню в системі апаратів та трубопроводів сучасного великого виробництва (продуктивністю 4 тис. м³/год) знаходиться близько 100 м³ водню. При цьому не виключається можливість утворення вибухонебезпечних хлорводневих та водневих сумішей в електролізерах та трубопроводах. Крім цього є постійні джерела запалювання у вигляді відкритих струмопроводящих елементів. Але значний розподіл в приміщенні апаратів, невеликий вміст водню (0,1 м³) та хлору (0,6 м³) в одному електролізері та невеликий вакуум в апаратах і трубопроводах практично виключають можливість утворення значного об’єму вибухонебезпечних газових сумішей в приміщенні та за його межами. В цьому випадку можливі лише місцеві локальні незначні вибухи (хлопки) газових сумішей в електролізерах та колекторах.

Аварії та пошкодження технологічного обладнання з горючими речовинами звичайно призводять до спалахів, вибухів і пожеж на виробництвах.

Умови спалахування горючих речовин при аваріях залежать перш за все від властивостей та температури речовин, що виходять назовні. Якщо в пошкоджених апаратах або трубопроводах горючі речовини нагріті вище температури самоспалахування, то при виході назовні та при контакті з повітрям відразу починається горіння (внаслідок самоспалахування). Приблизно таке ж явище спостерігається, коли безпосередньо поблизу місця пошкодження знаходяться джерела відкритого вогню або апарати з температурою поверхні, що дорівнює або вище температури самоспалахування продукту, який потрапляє на них.

Якщо ж горюча речовина, що виходить із пошкоджених апаратів та трубопроводів, нагріта нижче температури самоспалахування, але вище температури спалаху (для рідин), для виникнення пожежі (горіння) необхідне ще джерело запалювання. При викидах газу або рідини з температурою вище температури спалаху утворюються горючі концентрації парів або газів з повітрям. При цьому можуть утворюватися не тільки місцеві, але й по всьому об’єму виробничого приміщення або на території відкритих майданчиків пожежовибухонебезпечні зони, що здатні спалахувати при контакті навіть з відносно слабкими джерелами запалювання. При достатньо потужних джерелах запалювання спалахують будь-які горючі речовини.

Кожна аварія пов'язана або з локальним пошкодженням технологічного обладнання, або з повним зруйнуванням апарата. _!!а небезпека в цьому випадку буде обумовлюватися не тільки пожежонебезпечними властивостями речовин, що виходять з технологічного обладнання, але й, головним чином, їхньою кількістю. Тому велике практичне значення мають методи визначення витрати і тривалості витоку, кількості речовини, що виходить назовні, динаміки утворення та збільшення розмірів зовнішньої небезпечної зони, а також заходи щодо зменшення наслідків аварій.

ВИСНОВОК: Визначити дійсну причину пошкодження не завжди буває просто, тому що очевидна на перший погляд причина пошкодження у дійсності може бути наслідком ряду інших взаємозалежних явищ. Тому виникає необхідність у вивченні найбільш характерних причин пошкоджень апаратів та обладнання. І перш за все визначення причин пошкодження апаратів дозволить передбачити аварійні ситуації на виробництві.

ЗАВДАННЯ НА САМОПІДГОТОВКУ:

1. Закон України «Про об’єкти підвищеної небезпеки» 2001 р. 1 Закон України «Про об’єкти підвищеної небезпеки» 18.01.2001 р. Із змінами, внесеними згідно із Законами N 30, ст.247 N 2562-VI ( 2562-17) від 23.09.2010, ВВР, 2011,N 6, ст.47.

2.Михайлюк О.П., Олійник В.В., Мозговий Г.О. Теоретичні основи _!!ої профілактики технологічних процесів та апаратів. - Харків: АЦЗУ МНС України, 2004.- 406 с.

3.М.М.Гіроль, Л.Р.Ниник, В.Й.Чабан. Техногенна безпека: Підручник.- Рівне: УДУВГП, 2004.- 452с.

4.Бесчастнов М.В., Соколов В.М., Кац М.И. Аварии в химических производствах и меры их предупреждения.- М.: Химия, 1976.

5.Бесчастнов М.В. Взрывобезопасность и противоаварийная защита химико-технологических процессов. М.: Химия, 1983.

Лекцію підготував к.ф.-м.н,

доцент О.О. Тесленко

Затверджена на засіданні ПМК пожежної профілактики

в технологічних процесах виробництв

від 28 серпня 2014 р.

Протокол № 1 .