книги из ГПНТБ / Брейман, М. И. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах

все аппараты и коммуникации, в которых находится дивинил,, необходимо выключать из работы не реже одного раза в год для осмотра и очистки от губчатого полимера;

не реже одного раза в 6 мес. производить осмотр и в случае необходимости очистку аппаратов и участков коммуникаций, в

которых возможен застой дивинила;

все недействующие трубопроводы, штуцера, вентили и прочая арматура, способствующие застою дивинила, должны сниматься или отглушаться;

редко используемые вентили должны не реже одного раза в пя­ тидневку проверяться в работе;

аварийные линии стравливания дивинила из различных аппа­

ратов должны быть обеспечены продувкой азотом с полным вытес­ нением/дивинила из линий;

при обнаружении губчатого термополимера в аппаратах или коммуникациях трубопроводы и арматура должны сниматься и прожигаться ,или заменяться новыми, а аппараты, после проведе­

ния соответствующей подготовки и очистки металлическими щет­ ками, обрабатываться пескоструйными устройствами до полного

удаления губчатого термополимера. Следует иметь в виду, что ос­

татки губчатого термополимера в аппарате и коммуникациях яв­ ляются инициаторами, ускоряющими образование новых количеств

полимера;

при сборке аппаратов, трубопроводов и прочих соединений за­

прещается применение материалов, способствующих образованию

губчатого термополимера: пакли, пенькового шнура, картона,

фибры,., железного и свинцового сурика, раствора хромпика для

пропитки дрокладок, бакелита, никелированных и оцинкованных деталей и алюминиевых частей. Рекомендуется в таких случаях

применять следующие материалы: свинец, освинцованные детали,

дивинис, клингерит, паронит, асбест, пропитанный графитом, кожкартон и бронзовые детали.

При перевозке дивинила в железнодорожных цистернах он за­

правляется ингибитором п-трет-бутилпирокатехином в количестве

0,02%.

Все расширяющееся применение сжиженных углеводородных

газов, высокая степень опасности при их транспортировании, хра­

нении и применении, быстрое.фазвитие очагов пожара до громад­

ных масштабов, сложность, а иногда невозможность тушения по­ жаров — ставят задачу создания» условий, исключающих возмож­ ность возникновения загораний и цх развития до степени пожара.

ГЛАВА Ï

ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ

Большинство нефтехимических предприятий, являющихся круп­

ными потребителями сжиженных углеводородных газов (бутан,

изобутан, изобутилен, пропан-пропиленовая фракция и т. п.), раз­

200

мещаются в непосредственной близости от нефтеперерабатываю­

щих заводов и центральных газофракционирующих установок (ЦГФУ), которые поставляют углеводородное сырье.

Другие нефтехимические предприятия снабжаются углеводо­

родным сырьем по магистральным трубопроводам протяженностью

до 50 км.

Отдельные нефтехимические заводы получают сжиженные уг­

леводородные газы полностью по железнодорожному транспорту

или используют этот вид транспортирования в дополнение к тру­

бопроводному способу снабжения.

Вновь проектируемые и строящиеся нефтехимические предприя­

тия, как правило, размещают в промышленных районах производ­

ства углеводородного сырья.

Трубопроводный транспорт

Трубопроводный способ транспортирования сжиженных угле­

водородных газов является наиболее экономичным и безопасным. В этом можно убедиться на примере освоения производства одного

нефтехимического предприятия.

Основным сырьем для производства мономера синтетического

каучука служила бутановая фракция, которая должна была по­

ступать по трубопроводам от нефтехимического комбината, распо­ ложенного в 40 км, и газобензинового завода, расположенного на расстоянии 160 км. На нефтехимическом предприятии были смон­ тированы четыре сферические емкости по 600 м3 каждая для прие­

ма бутановой фракции из магистральных трубопроводов. К началу

пуска производства монтаж магистральных трубопроводов не был

закончен, поэтому вынуждены были доставлять бутановую фрак­

цию в железнодорожных цистернах. Несмотря на то, что для уве­ личения емкости склада сырья временно подключили сферические

резервуары, предназначенные для хранения других продуктов, а

также при работе завода не на полной мощности, длительное вре­ мя не удавалось наладить ритмичную эксплуатацию производства.

При удаленности поставщика сырья всего лишь на 250 км в зим­

нее время железнодорожные цистерны с бутановой фракцией на­ ходились в пути до 6 суток, в связи с чем часто приходилось со­

кращать объем производства вплоть до полного его останова.

А в это время железнодорожные цистерны накапливались на од­ ной из многочисленных передаточных железнодорожных станций,

а потом «прорывались» целыми составами на подъездные пути нефтехимического предприятия. В отдельные дни число цистерн было более 50. Их приходилось распределять по всем железнодо­ рожным тупикам, вследствие чего возникала аварийная ситуация

на большой территории.

Однажды при отогреве замерзшего трубопровода вблизи сли­

во-наливной эстакады произошло загорание углеводородов, при­

чем в это время у эстакады находились под сливом 10 цистерн с

201

бутановой фракцией. Только благодаря самоотверженным дейст­

виям обслуживающего персонала и машиниста мотовоза удалось

увезти цистерны из-под огня и избежать крупной аварии.

После того как ввели в эксплуатацию бутанопровод от нефте­

химического комбината стало возможным улучшить ритмичность работы производства. Второй бутанопровод от газобензинового завода решили использовать для транспортирования природного

газа, в связи с чем запроектировали новый склад для сжиженных

углеводородных газов большого объема, расположив его на оп­ ределяемом нормами расстоянии от завода. Позднее было приня­

то решение о строительстве нового бутанопровода.

Из приведенного примера следует, что применение трубопровод­ ного транспорта позволяет значительно сократить запас сжижен­ ных газов на предприятии без нарушения условий ритмичной экс­

плуатации производства.

Бутан, изобутан, пропан и пропилен транспортируются по тру­ бопроводам только в сжиженном состоянии. Транспортирование

этилена из-за его физических и химических свойств довольно

сложно и требует значительных материальных затрат. Критичес­ кая температура этилена составляет 9,8 °С, критическое давление

52,7 кгс/см2.

Исходя из физико-химических характеристик этилена его мож­

но транспортировать в двух состояниях: в газообразном при дав­

лении ниже критического и в сжиженном при низкой температуре

(до —105 °С) и атмосферном давлении или при высоком давлении

и температуре, близкой к окружающей.

За рубежом этилен обычно перекачивают по трубопроводам,

используя следующие режимы:

до допустимого максимума, который, согласно правилам безопас­

ности в западноевропейских странах, равен 100 кгс/см2). Перека­

чиваемый при этих условиях продукт находится в состоянии сжи­ маемой жидкости с плотностью 250—400 г/л;

докритический режим перекачки, при котором в системе под­ держивается давление ниже критического. Практически при докри-

тическом режиме поддерживается давление от атмосферного до

45 кгс/см2, при котором сжижение этилена начинается при темпе­

ратуре 50 °С. Этилен находится в газообразном состоянии с плот­

ностью от 2 до 100 г/л.

В настоящее время в нашей стране производства, потребляю­

щие этилен, входят в состав промышленных предприятий, полу­

чающих этилен пиролизом углеводородного сырья. Поэтому у нас

еще не существует проблемы транспортирования этилена на даль­

ние расстояния. Однако специфические условия производства и

потребления этилена в связи с намечающимся бурным развитием

этой отрасли нефтехимической промышленности выдвигают дан­

202

ную проблему на повестку дня. Начинается строительство самой

крупной в СССР и технически совершенной системы магистраль­

ных этиленопроводов Нижнекамск — Казань и Нижнекамск—

Уфа—Стерлитамак—Салават, по которым впервые в нашей стра­

не этилен будет транспортироваться при давлении до 100 кгс/см2. Этилен — взрывоопасное вещество, характеризующееся широ­ кой областью воспламенения его смесей с воздухом (3—32 объ­

емы. %). Минимальная энергия, необходимая для воспламенения

этиленовоздушных смесей, относительно невелика (0,12 мДж); по­ этому перед заполнением трубопровода этиленом необходимо пол­

ностью удалить воздух из трубопровода, а при эксплуатации эти­

ленопроводов не следует допускать утечки этилена в атмосферу и

производственные помещения.

При работе этиленопровода на докритическом режиме перекач­

ки возможно образование в нем конденсата и, следовательно, воз­

никновение гидравлических ударов. Поэтому в процессе эксплуа­

тации этиленопроводов необходимо принимать меры, обеспечиваю­

щие однофазовый режим перекачки. В случае, когда образуется

конденсат, его следует собирать и отправлять на факел или по­

вторное использование. Вопросы транспортирования этилена осве­ щены в работе Μ. В. Старкова [40], там же приведена библиогра­ фия.

Железнодорожный и автомобильный транспорт

Перевозка сжиженных углеводородных газов в железнодорож­

ных и автомобильных цистернах связана с повышенной опасно­

стью и менее экономична транспортирования по трубопроводам,

однако она занимает в настоящее время важное место. Значитель­

ный удельный вес таких перевозок сохранится и в будущем, по­

этому необходимо повышение безопасности железнодорожных и

автомобильных перевозок сжиженных углеводородных газов. Ни­

же приведена техническая характеристика применяемых в Совет­

ском Союзе железнодорожных цистерн для перевозки сжиженных

углеводородных газов:

На рис. ІѴ.2 показано расположение арматуры и сливоналив-

ных устройств цистерны.

Для предохранения цистерны от опасного повышения давле­ ния в центре крышки люка имеется пружинный предохрйнитель-

203

ный клапан 10. По обе стороны от предохранительного клапана

вдоль оси цистерны установлены два сливо-наливных угловых вен­ тиля 5 и 6, которые внутри соединены со сливо-наливными труба­

ми 14 через скоростные клапаны 15, перекрывающие доступ газа

к вентилям в случае их поломки или обрыва шлангов наполни­ тельных или сливных устройств. Вентиль 1 предназначен для опре­

деления максимально допустимого уровня наполнения цистерны

сжиженным газом и при правильном наполнении из него должна

ограничителем, он соединен с трубкой, конец которой расположен

предназначен для удаления из цистерны воды и тяжелых остатков.

Иногда при сливе сжиженных газов скоростные клапаны не­ ожиданно захлопываются и слив прекращается. Нормально кла­

пан должен закрываться в случае разрыва резиновых шлангов и

достижения вследствие этого критических скоростей жидкости в

трубопроводах (по ТУ эта скорость составляет 3,2 м/с). Для во­

зобновления слива необходимо закрыть вентили на сливных тру­

бопроводах и ждать, пока давление после скоростного клапану

сравняется с давлением в цистерне.

Все специальные железнодорожные цистерны для перевозки сжиженных углеводородных газов в нашей стране принадлежат

тресту «Союзгаз». Однако в связи с огромным объемом железно­

дорожных перевозок сжиженных углеводородных газов и малочис­

ленностью персонала «Союзгаза» техническое обслуживание же­ лезнодорожных цистерн фактически осуществляется поставщика­ ми и потребителями продуктов. Поэтому технический надзор C их

стороны за состоянием железнодорожных цистерн, призванный своевременно выявлять и устранять их неисправности, имеет пер­

востепенное значение в деле обеспечения условий безопасной пере­

возки сжиженных углеводородных газов.

Железнодорожный транспорт таких сжиженных углеводород­

ных газов, как бутан, изобутан, изобутилен, пропан, пропилен и других, в нашей стране осуществляется на протяжении многих

лет и в больших объемах. Работниками промышленных предприя­ тий, железнодорожного транспорта и треста «Союзгаз» накоплен

большой положительный опыт по обеспечению безопасных условий

транспортирования этих газов в железнодорожных цистернах.

В настоящее время на повестку дня поставлен вопрос орга­ низации безопасного железнодорожного транспорта этилена, зна­ чительно отличающегося по физико-химическим свойствам от пе­

речисленных выше сжиженных углеводородных газов.

205

Транспортирование этилена в железнодорожных и автомобиль­ ных цистернах связано с повышенной опасностью. В цистернах

этилен перевозят в сжиженном состоянии при низком давлении и соответственно низкой температуре. Поэтому при конструировании

цистерн предусматриваются дополнительные меры безопасности.

Основное требование к таким цистернам — возможность поддер­

жания низкой температуры (около —IOO0C) в течение всего вре­ мени транспортирования этилена. Обычно в качестве расчетного времени перевозки принимают 200 ч. Материалом для изготовле­ ния корпусов цистерн служат нержавеющие стали, которые сохра­ няют свои свойства (вязкость) при низких температурах. Основ­ ной конструктивной особенностью цистерн является наличие надежной и эффективной теплоизоляции. Особое внимание уделя­ ется защите цистерн от опасного повышения давления.

В США выпускают железнодорожные цистерны для перевозки этилена емкостью 129,3 м3. Конструкция цистерн двухкорпусная, внутренний корпус изготовлен из нержавеющей стали. Сливо-на­

ливное оборудование цистерны размещено в специальных коробах,

находящихся по обоим торцам резервуара.

Многочисленные мелкие промышленные предприятия и орга­

низации коммунально-бытового назначения потребляют значитель­ ные количества сжиженных углеводородных газов. Снабжение их

сжиженными газами производится практически только автомо­ бильным транспортом.

Безопасность автомобильных перевозок сжиженных газов за­

висит главным образом от технического оснащения автомобильных

цистерн и организации их эксплуатации. Прежде всего следует

иметь в виду, что на все цистерны для перевозки сжиженного газа распространяется действие «Правил устройства и безопасной экс­ плуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденных Госгортехнадзором.

На автомобильных цистернах для перевозки сжиженных газов

обязательно должна, быть установлена следующая арматура: запорное устройство для налива сжиженного газа; запорное устройство для слива сжиженного газа;

запорное устройство для выпуска паров из верхней части ци­ стерны;

пружинный предохранительный клапан;

манометр; приспособление для контроля уровня жидкости. '

Помимо, обязательной арматуры рекомендуется также устанав­

ливать скоростные клапаны на трубопроводе для слива сжижен­ ного газа и на отводе паровой фазы. Выхлопная труба двигателя тягача автоцистерны должна быть расположена в передней части,

под радиатором, для уменьшения вероятности воспламенения га­ зов от искры. Цистерны должны быть защищены от разрядов

статического электричества, возникающего при наливе и сливе сжиженных газов, а также при движении.

206

Для перевозки пропан-бутановой фракции применяют цистер­ ны, размещенные на шасси автомашины, полезной емкостью 4 м3,

и транспортируемую тягачом ЗИЛ-130. Цистерна-полуприцеп

предназначена для перевозки сжиженных газов от газораздаточ­

ных станций на автозаправочные станции и может быть временно использована как емкость станции для заправки баллонов газо­

баллонных автомобилей, а также для доставки сжиженного газа

от газораздаточных станций к групповым емкостям потребителей.

Автоцистерна АЦЖГ-12-200В имеет геометрическую емкость 14,6 м3, полезную емкость 12,4 м3 при коэффициенте заполнения

85%. Расчетное давление цистерны 18 кгс/см2. /

Организационные мероприятия, направленные на повышение

безопасности автомобильных перевозок сжиженных газов, долж­ ны предусматривать обустройство для них пунктов налива и сли­

ва. Автоцистерны должны двигаться по определенному маршруту

с заданной скоростью. Условия труда и порядок работы водителей должны регулироваться особыми правилами. Имеются сведения [40], что за рубежом осуществляются крупные перевозки этилена

автомобильным транспортом.

Например, в Англии до прокладки этиленопровода Уилтон—,

Ранкорн этилен на этой трассе, протяженностью свыше 200 км,

4цистерны.

Вдругих странах известны маршруты перевозок этилена в ав­

томобильных цистернах большей протяженностью. Так, во Фран­

ции с нефтеперерабатывающего завода компании «Эссо» в ПорЖероме (район Гавра) этилен перевозят в автоцистернах в Бель­

гию, Нидерланды и даже в Испанию. Во Франции на заводе

фирмы «Совигаль» освоено производство автоцистерн-полуприце­ пов из нержавеющей стали и стали с 9%-ной добавкой никеля.

Цистерны изолируются слоем пенополиуретана толщиной 160 мм,

который, как утверждает фирма, гарантирует повышение темпе­

СЛИВ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ ИЗ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРН

Ежегодно в нашей стране перевозятся миллионы тонн сжи­ женных газов в железнодорожных цистернах.

При наливе сжиженных углеводородных газов и сливе их в

стационарные емкости существует потенциальная опасность взры-

207

bob и пожаров. Это объясняется способностью сжиженных углево­ дородных газов образовывать взрывоопасные смеси с воздухом

и подвергаться электризации при перемещении.

Известно, что сжиженные углеводородные газы имеют высо­

кое удельное объемное электрическое сопротивление, вследствие

чего происходит накопление зарядов статического электричества. В связи с низким значением минимальной энергии, необходимой

аварийных ситуаций на хранилищах сжиженных газов.

В отечественной и иностранной литературе вопросы защиты от проявлений статического электричества освещены достаточно пол­

но. В 1973 г. введены в действие новые «Правила защиты от ста­ тического электричества в производствах химической, нефтехими­ ческой и нефтеперерабатывающей промышленности», которые

распространяются на проектируемые, строящиеся, реконструиру­ емые и действующие предприятия. По этим соображениям ука­

занные вопросы в данной книге не рассматриваются.

Не в меньшей степени безопасность эксплуатации складов

сжиженных газов зависит от выбора оптимального способа слива продуктов.

Специфические свойства сжиженных газов не позволяют поль­ зоваться обычными способами, применяемыми при перемещении

жидкостей.

При хранении сжиженного пропана в емкости при —Io0C соз­

дается давление 1,9 кгс/ом2, а при I0C — 3,5 кгс/см2. Следователь­

но, пропан, привезенный зимой в железнодорожной цистерне, при

температуре наружного воздуха —15—20 0C нельзя самотеком пе­

реливать в подземную емкость, расположенную в грунте ниже глубины промерзания его, даже при расположении цистерны на

8—10 м выше стационарной емкости. При перемещении обычных

жидкостей указанные затруднения не встречаются.

Безопасность эксплуатации склада сжиженных газов во мно­ гом определяется выбором оптимального способа слива и рацио­ нальным оформлением технологической схемы.

Перемещение сжиженных газов возможно следующими спосо­

бами:

спомощью насоса и компрессора;

сжатыми газами;

при помощи компрессора;

за счет разности уровней;

спомощью подогрева;

взаимным вытеснением жидкости.

Описание последних трех способов не приводится, поскольку онп имеют ограниченное применение в производственной прак­

тике.

208