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

боров и средств автоматического регулирования. Из-за отсутствия сжатого воздуха перестал действовать клапан регулирования дав­ ления. В реакторе повысилось давление больше допустимого зна­

чения, вследствие чего прекратилось поступление в него техноло­

гического воздуха. В реакторе создался недостаток кислорода,

необходимого для процесса, и началось бурное разложение продук­ та. Технологической схемой предусматривалась в подобных слу­

чаях для снижения температуры автоматическая подача воды. На

линии подачи воды был установлен регулирующий клапан типа

ВО (воздух открывает). При прекращении подачи сжатого воз­ духа регулирующий клапан автоматически закрылся. Вследствие

продолжающегося роста температуры и давления в реакторе про­

изошел выброс парогазовой омеси через предохранительный кла­ пан. Смесь воспламенилась, последовал взрыв, при этом крышка

вместе с фланцем обечайки оторвалась от реактора; были разру­

шены трубопроводы и металлоконструкции. Технологическая уста­

новка вышла из строя на длительное время.

Расследованием установлено, что авария произошла вследст­

вие низкой трудовой и технологической дисциплины и недопусти­

мого отношения к своим обязанностям сменного персонала ком­

прессорной станции и технологического цеха. Однако в данном случае были обстоятельства, снижающие надежность эксплуата­ ции производства. Звуковой сигнал, извещающий о падении дав­

ления сжатого воздуха в буферной емкости, был принят за сиг­ нал, указывающий на нарушение другого технологического пара­

метра. Дело в том, что звуковая сигнализация о падении φκaτoro воздуха, применяемого для нужд контрольно-измерительных при­

боров и автоматики, была смонтирована так, что воздействовала

на общий звуковой сигнал, сигнализирующий об отклонениях от

296 (!) технологических параметров.

Загорание сигнальной лампы, свидетельствующее о падении давления сжатого воздуха, не было учтено обслуживающим пер­

соналом, который не принял необходимые меры по аварийному останову производства и правильному использованию аварийного

запаса сжатого воздуха для потребности службы КИП и автома­ тики.

В компрессорной станции сжатого воздуха на узле осушки воз­

духа не была предусмотрена сигнализация о падении давления

воздуха, а также отсутствовали регистрация давления и расхода

воздуха.

Неправильно был подобран тип регулирующего клапана на трубопроводе аварийной подачи воды в реактор.

Учитывая важность обеспечения технологических установок

сжатым воздухом для нужд системы КИП и автоматики, целесо­

образно, чтобы звуковая и световая сигнализации выполнялись

для них независимо от сигнализации, характеризующей отклоне­

ния от технологических параметров. <

50

ГЛАВА 4

ВЫНОС ОБОРУДОВАНИЯ НА ОТКРЫТЫЕ ПЛОЩАДКИ

Размещение оборудования на открытых площадках

Безопасная эксплуатация пожаро- и взрывоопасных произ­ водств достигается главным образом исключением условий образо­

вания взрывоопасных концентраций продуктов производства с воз­ духом. Эти условия в значительной степени определяются разме­

щением оборудования.

При расположении технологического оборудования в закрытых производственных помещениях, в случае неисправности оборудо­

вания или коммуникаций взрывоопасная концентрация может об­

разоваться мгновенно. В таких ситуациях общеобменная и даже аварийная вентиляция не может существенно изменить положение,

так как первая рассчитана для борьбы с обычной утечкой газов

или паров, а вторая, при значительных выделениях, не в состоя­

нии быстро справиться с ними. Можно, например, запроектиро­

вать вентиляционную систему для борьбы с утечкой газов в комп­ рессорах, но почти невозможно предусмотреть такие случайности,

как разрыв цилиндра или трубопровода, при которых может вы­

рваться громадный поток газа.

О тяжелых последствиях мгновенного образования взрывоопас­

ной концентрации в производственных помещениях можно судить по аварии в цехе прямой гидратации этилена завода синтетиче­

ского спирта.

В производственном помещении цеха было установлено шесть

■систем гидратации этилена. Процесс гидратации этилена происхо­

дит в реакторе при давлении около 80 кгс/см2 и температуре выше

400 0C.

Накануне аварии в работе находились все системы, кроме IV,

которая была остановлена для замены катализатора. После осво­ бождения реактора от продукта, продувки его азотом и отглуше-

ния от других аппаратов бригаде слесарей поручили вскрыть люк

для выгрузки катализатора.

При выполнении этого задания слесари допустили ошибку: вме­

сто разбалчивания крышки люка IV реактора они приступили

к вскрытию люка III реактора, который находился в рабочем со­

стоянии. Начальник смены при обходе установки, услышав шум

выходящего из реактора газа, направился в компрессорное отде­ ление с намерением немедленно отключить компрессор, подающий этилен на III реактор. Однако предупредить аварию не удалось:

через 40—50 с после выявления причины утечки газа произошел взрыв и пожар. Были разрушены несущие железобетонные конст­

рукции производственного здания, повреждены аппараты и трубо­

проводы, несколько работников получили травмы.

При восстановлении отделения гидратации этилена основные технологические аппараты, в том числе реакторы, установили на

открытой площадке. Особых затруднений при эксплуатации вновь построенного отделения в зимних условиях не наблюдается.

Авария примерно такого же характера произошла на другом заводе синтетического спирта в цехе газоразделения. Абсорбент

(сжиженный газ) подавался в колонну трехплунжерным насосом

марки X1-50/40, который был установлен в закрытом помещении

небольшого объема.

Однажды из-за поломки насоса произошел выброс значитель­

ного количества абсорбента. В насосной и на территории цеха об­

разовалась взрывная концентрация углеводородов и при появле­

нии источника огня произошло несколько взрывов и возник по­

жар, в результате которых были разрушены цех газоразделения (в том числе наружная установка), компрессорное отделение и

другие смежные объекты.

Приведенные здесь примеры аварий подтверждают, что на со­ временном этапе развития нефтеперерабатывающей, нефтехимиче­

ской и химической промышленности размещение оборудования в закрытых производственных зданиях в ряде случаев повышает

опасность эксплуатации и ухудшает условия труда. Если в нефте­

перерабатывающей промышленности вынос оборудования на от­ крытые площадки исторически сложился сначала вследствие раз­ мещения предприятий в южных районах страны, а затем при пе­

ремещении отрасли в северные районы закрепился и в новых ус­ ловиях, то в химической промышленности такая тенденціи еще развертывается. Только в августе 1961 г. Государственный комитет Совета Министров СССР по химии издал «Указания по выносу оборудования на открытые площадки в химической промышленно­ сти», в которых изложены основные принципы компоновки обо­ рудования, требования к самому оборудованию и его защите, а

также определен перечень технологического оборудования, подле­

жащего выносу.

В данное время в нашей стране 70% оборудования нефтепере­ рабатывающих и нефтехимических предприятий в различных кли­ матических районах, в том числе в суровых условиях Сибири,

размещается на открытых площадках. Но в химической промыш­ ленности большинство установок находится в многоэтажных зда­ ниях. Аппараты колонного типа и теплообменники на нефтепере­

рабатывающих заводах устанавливаются на открытых площадках,

тогда как аналогичное по назначению оборудование на химических заводах монтируется в зданиях.

Следует отметить, что вынос оборудования на открытые пло­ щадки имеет свои специфические особенности и не устраняет пол­ ностью опасности в возникновении и развитии пожара. Этими осо­ бенностями, в частности, являются:

сложность компоновки оборудования, представляющего собой

сооружения часто большой высоты с системами КИП и автоматики;

52

наличие в оборудовании значительного количества легковос­ пламеняющихся жидкостей, сжиженных горючих газов, иногда твердых легкосгораемых материалов;

значительное количество аппаратов, емкостей и коммуникаций,

вкоторых под большим давлением и при высокой температуре

находятся пожароопасные вещества; высокие теплота сгорания и скорость выгорания образующихся

впроизводстве продуктов.

Эти особенности определяют условия развития пожара, которые

характеризуются следующими основными параметрами:

линейной скоростью распространения очага по поверхности го­

рения (м/с). От нее зависит время развития пожара. Для боль­

шинства горючих жидкостей она составляет от 0,5 до 2,5 м/с;

удельной теплотой горения веществ, перерабатываемых на ус­

тановке, представляющей количество тепла, выделяющегося при

пожаре с единицы площади горения за единицу времени [ккал/('М2-ч)];

удельной загрузкой сгораемых материалов, находящихся в ус­

тановке (кг/м2);

размерами пламени (м2);

конструктивными особенностями установки, влияющими на ус­ ловие горения и характер теплового воздействия.

Основную роль в предупреждении крупных пожаров и огра­ ничении распространения огня играет противопожарная профи­ лактика, мероприятия которой определяются строительными нор­

мами проектирования (СНиП), противопожарными условиями

строительного проектирования (ПТУСП) и отраслевыми нормати­

вами. Большое значение имеют правильно определенная плот­

ность размещения оборудования, степень механизации и автома­

тизации, системы обнаружения и оповещения о пожаре. Для

локализации и ликвидации развившихся пожаров применяются ав­ томатические установки тушения, которые способны быстро об­

наружить очаг загорания и ликвидировать его в начальной ста­ дии развития, а также передвижные средства пожаротушения.

В результате внедрения некоторых профилактических меро­ приятий, например герметизации оборудования, возможно умень­

шить тепловое воздействие от смежных агрегатов, установленных

на открытой установке. Специальная окраска аппаратов несколько уменьшает нагревание поверхности от воздействия лучистой энер­

гии в случае возникновения пожара на смежном объекте. Наилуч­

шей отражающей окраской является алюминиевая: температура

нагрева поверхности сосуда с алюминиевой окраской в 2,6 раза

меньше, чем у сосуда, окрашенного в черный цвет.

При проектировании и эксплуатации технологических устано­ вок, вынесенных на открытые площадки, следует особое внимание обращать на правильное устройство дыхательного оборудования, газоуровнительных систем и газосбросных устройств. Целесообраз­ но осуществлять децентрализацию выбросов горючих паров из ре­

53

зервуаров путем правильного размещения клапанов, удаление выбросных устройств от вероятных источников воспламенения, увеличение высоты выброса, устройство связи для регулирования сброса паровоздушной смеси на газоуравнительной системе при

несовпадении операций приема и откачки продукта и другие ме­

ры, уменьшающие загазованность атмосферы.

В «Правилах и нормах техники безопасности и промышленной санитарии для проектирования и эксплуатации пожаро- и взрыво­ опасных производств химической и нефтехимической промышлен­

ности» содержатся данные по размерам открытых установок и их

расположению в составе технологических цехов с учетом обеспе­

открытой установки не должна превышать 5000 м2 при высоте до 30 м и 3000 м2 при высоте более 30 м. При большей площади от­ крытая установка должна делиться на секции. Разрывы между секциями должны быть не менее 15 м. Ширина отдельно стоящей наружной установки или ее участков должна быть не более 36 м.

Эти нормы распространяются на открытые установки с аппарата­ ми и емкостями, содержащими ЛВЖ, ГЖ и сжиженные углеводо­

родные газы.

Для установок, содержащих горючие газы (не в сжиженном

состоянии), предельная площадь увеличивается в 1,5 раза.

При компоновке цеха, состоящего из производственного здания

и наружной установки, рекомендуется наружную установку рас­ полагать со стороны глухой стены цеха или в торцевой erq части.

На рис. 1.16 показана планировка открытой установки и произ­ водственного здания цеха компримирования и выделения углево­

дородной фракции, принятая на одном из заводов синтетического

каучука. Из рисунка видно, что наружная установка III располо­

жена непосредственно у стены производственного здания с боль­ шим числом оконных проемов, что явно противоречит условиям

безопасности и санитарным требованиям. Уместно отметить, что

на том же заводе имеется другой цех аналогичного назначения,

в котором наружная установка размещается в торце здания. Сле­ довательно, принятая планировка цеха в первом случае ничем не ■обоснована.

В процессе освоения производства вынуждены были ликвиди­

ровать существующую насосную II и разместить ее в торце здания за счет сноса бытовых помещений IV.

Если технологический цех состоит из нескольких открытых ус­ тановок и зданий производственного и вспомогательного назначе­

ния, то их взаимное расположение должно определяться с учетом

обеспечения целого комплекса условий. Кроме определения мини­ мальных разрывов между открытыми установками и зданиями, гарантирующих наименьшее воздействие при аварии или пожаре,

необходимо также обеспечить условия борьбы с огнем путем при­

менения современных средств пожаротушения.

54

На рис. 1.17 показана планировка цеха получения диметилди­

оксана, являющегося промежуточным продуктом в производстве

изопрена. При возникновении пожара в производственном поме­

щении III его тушение передвижными средствами пожаротушения

практически невозможно, так как это помещение с одной стороны'

закрыто наружной установкой IV, с другой стороны расположена

внутрицеховая эстакада продуктопроводов, а в торце размещены:

бытовые и административные помещения VI. i

Рис. 1.16. Планировка цеха компримирования и выделения углеводородной фракции:

/ — компрессорная; // — насосная; /// — наружная установка; IV — бытовые помещения.

Расположение открытой установки IV непосредственно возле производственного здания значительно ухудшает санитарно-гигие­

нические условия в производственном помещении III, поскольку

исключается возможность естественного проветривания помеще­ ния и снижается уровень естественного освещения. Í

мальном исполнении. При аварии на наружной установке газы, мо­ гут проникнуть в эти помещения через оконные и дверные проемы.

Принятые в «Правилах и нормах» минимальные разрывы меж­ ду открытыми установками и зданиями обеспечивают главным

образом пожарную безопасность производства. В отдельных слу­

чаях эти разрывы следует увеличить исходя из лучшего обеспече­ ния условий эксплуатации и ремонта. В частности, при планиров­

ке цеха получения диметилдиоксана необходимо было увеличить разрыв (см. рис. I. 17) между установкой IV и производственным помещением III или расположить установку IV в торце помеще­ ния вместо бытовых и административных помещений VI. Бытовые и административные помещения следовало бы разместить совмест-

55

-ЕЭ-

<Ξ⅛-

но с помещением кип и пароводоколлекторов IX, что целесооб­

разно из соображений охраны труда. Пароводоколлекторы можно

расположить на открытой площадке.

Большим источником загазованности производственных поме­ щений является насосно-компрессорное оборудование. До недав­

него времени насосы устанавливались исключительно в закрытых

помещениях. Многочисленные аварии и пожары, причиной кото­

рых явились разрушения насосов, заставили проектировщиков и

эксплуатационников искать новые решения по усовершенствова­ нию конструкции насосов и выносу их на открытые площадки.

В этом направлении накоплен определенный опыт. На Ново­

куйбышевском и Нижнекамском нефтехимических комбинатах насосные станции для перекачки сжиженных углеводородов и легко­

воспламеняющихся жидкостей смонтированы на открытых пло­ щадках. На Уфимском заводе синтетического спирта центробеж­ ные насосы марок 4Н5-80, 68Ц-5Х2, КС50-55/2А, перекачивающие

абсорбент (в составе которого около 75% бутан-бутиленовой фрак­

ции), пропан-пропиленовую и этан-этиленовую фракции, располо­ жены на открытой площадке под этажеркой блока колонн.

Эксплуатация этих насосов в зимнее время при температуре

окружающего воздуха, доходящей до —40 °С, не вызывает затруд­

нений. Надежная и ритмичная работа насосов обеспечивается хо­ рошей их подготовкой к работе в зимних условиях. Средние и ка­ питальные ремонты насосов проводят в теплые месяцы года.

На основании опыта эксплуатации открытых насосных стан­ ций, а также рекомендаций специализированных организаций ма­ шиностроительной промышленности и органов государстіенного надзора, Гипрокаучук разработал «Основные положения по проек­ тированию открытых насосных» для районов с расчетной темпера­

турой наружного воздуха от —40 до +35 °С. «Основными поло­

жениями» предусматривается размещение всех насосов, предназ­

наченных для перекачки сжиженных нефтяных газов,

нефтепродуктов и легковоспламеняющихся жидкостей, на открытых

площадках с устройством укрытий. Защита насосных агрегатов от атмосферных осадков и солнечной радиации может осущест­ вляться путем размещения их под перекрытием наружной установ­

ки (этажерки) или устройством над ними специальных легких на­ весов. Для защиты от снежных заносов, косого дождя и ветра сле­

дует предусматривать устройство легких, съемных, разборных или передвижных щитов и панелей из листового шифера или других несгораемых материалов. Для обеспечения надежной вентиляции

площадки, в нижней и верхней частях этих щитов и панелей дол­

жны быть оставлены свободные проемы по всей их длине. Приле­ гающая к открытой насосной территория должна быть спланирова­

на с необходимыми уклонами, обеспечивающими отвод атмосфер­

ных осадков от площадки, на которой установлены насосы.

В дополнение к этому рекомендуется площадку поднять на отмет­ ку не менее 100 мм выше планировочной отметки прилегающей

.58

территории. Полы открытых насосных должны выполняться бетон­

ными и иметь змеевики для обогрева в зимнее время. Г

Для обеспечения надежной работы насосов в зимнее время

«Положениями» предусматривается:

создание надежной системы опорожнения насосов и трубопро­ водов;

применение только стальной трубопроводной арматуры;

использование для подшипников незамерзающих смазок;

подача уплотнительной жидкости в двойные торцевые уплот­

нения по циркуляционной схеме;

применение в качестве уплотнительной жидкости незамерзаю­

щих сортов масел или нефтепродуктов;

поддержание в резервных насосах температуры, близкой к тем­ пературе перекачиваемого продукта. Это достигается соответст­ вующей обвязкой насоса, которая обеспечивает возможность не­

прерывной циркуляции продукта через резервный насос от рабо­

тающего насоса.

Внедрение открытых установок помимо повышения безопас­

ности производства позволяет снизить стоимость строительства. По данным института ЦНИИпромзданий, за счет исключения зда­

ний, стоимость строительства снижается от 6 до 60%. Кроме того,

при строительстве открытых установок обеспечивается индустриа­

лизация монтажных работ, чем сокращаются сроки строительст­ ва в среднем на 25%.

Рабочие места у открыто расположенного оборудования и ок­

ружающий его приземный слой атмосферы нужно рассматривать

как производственные помещения, и, следовательно, в этой зоне концентрации вредных веществ не должны превышать предельно

допустимых для воздуха производственных помещений. Особенно

большие концентрации в приземном слое воздуха наблюдаются при расположении оборудования около зданий, если они попа­

дают в зону аэродинамической тени.

Наглядной иллюстрацией указанного выше может служить

планировка цеха каталитического расщепления диметилдиоксана,

принятая на некоторых заводах синтетического каучука (рис. 1.18). В состав цеха входят следующие отделения и агрегаты: наруж­

ная установка I, помещение воздухонагнетателей II, помещение

контрольно-измерительных приборов III, пароперегревательные пе­

чи IV, перегреватель паро-углеродной смеси (шихты) V, отделе­ ние производства катализаторов VI.

Между наружной установкой I и пароперегревательными печа­

ми IV проходит внутрицеховая эстакада, на которой уложены мно­ гочисленные паропроводы и продуктопроводы.

Процесс расщепления диметилдиоксана протекает при тем­

пературе около 400 °С. За циклом расщепления диметилдиоксана осуществляется цикл регенерации катализатора. Переключение

систем из одного цикла на другой производится дистанционно с по­

мощью электрозадвижек, расположенных под нижним перекры­

59