7.1.4 Расчет избыточного давления наружной установки

Процесс гидроочистки бензина является взрывопожароопасным производством. Ниже приведен расчет подтверждающий, что избыточного давления взрыва превышает 5 кПа.

Расчет избыточного давления взрыва в зоне наружной установке произведен по формуле:

∆Р = Р₀ ∙( 0,8 ∙ m_пр^0,33 / l + 3m_пр^0,66 / l² + 5∙ m_пр. / l³), [ 9, с.185] (7.1)

где, Р₀ – атмосферное давление, кПа;

l – расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м;

m_пр. – приведенная масса пара и газа, кг.

Приведенную массу пара рассчитаем по формуле:

m_пр. = 0,22∙ 10^-3∙ Нт ∙m ∙Z [9, с.185] (7.2)

где, Нт – удельная теплота сгорания пара или газа, кДж/кг;

Z = 0.5– коэффициент участия горючего в горении;

m - масса горючих газов или паров наступивших в результате разгерметизации в окружающее пространство, кг.

Для определения массы горючих газов примем, что разгерметизация произошла после реактора, где все вещества находятся в газообразном состоянии, трубопроводы отключаются системой автоматического отключения 120 с. Тогда масса горючих газов определим по формуле:

m = (Vап + Vт) ∙ ρ_г , [9, с.187] (7.3)

где Vап, Vт - объем газа, вышедшего из аппарата и трубопроводов, м³

ρ_г = 55 кг/ м³ - плотность газа

Vап = 0.01×Р₁×V , [9, с. 187] (7.4)

Р₁ = 3500 кПа - давление в реакторе

V = 13,6 м³ - объем аппарата

Vап = 0.01×3500×13,6 = 476 м³

Vт = Vт₁ + Vт₂ [9, с. 188] (7.5)

Vт₁=∑Q_i×τ_i [9, с. 188] (7.6)

Q = 0.425 м³/с - расход газа по этому трубопроводу;

τ = 120 с - время автоматического отключения трубопроводов, с.

Vт₁ = (0.425×120) ×2 = 102 м³

Vт₂ = 0.01×π×Р₂× (r²₁×L₁ + r²₂×L₂ ) [9, с. 188] (7.7)

Р₂ = 4000 кПа - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту.

r_1,2 = 0.370 м - внутренний радиус трубопровода

L₁ = 10 м, L₂ = 15 м - длина трубопровода от аварийного аппарата до запорного устройств.

Vт₂ = 0.01×3.14×4000× (0.370²×10 + 0.370²×15 ) = 429,87 м³

Vт = 102 + 429,87 = 531,87 м³

m = (476 + 531,87) ×55 = 55432,85 кг

Удельную теплоту сгорания смеси определим по формуле:

Нт = ∑ Н_i ∙ у_i , [9, с. 189] (7.7)

где Н_i – низшая теплота сгорания соответствующих компонентов смеси, кДж/ кг;

у_i – массовая доля компонентов смеси.

Нт = 0.01×120040 + 0.023×49860 + 0.01×47310 + 0.005×46470 + 0.004 ×45640 + 0.002 ×8920 + 0.9976 ×44920 + 0.0048 ×49860 = 48300 кДж/кг

Приведенная масса будет равна

m_пр. = 0,22×10^-3×48300 ×55432,85 ×0,5 = 294514,73 кг

Атмосферное давление примем равным Р₀ = 101 кПа.

Расстояние от геометрического центра равно l = 30 м.

С учетом этого избыточное давление взрыва будет равно

∆Р = 101× ( 0,8 ×294514,73 ^0,33/30+3×294514,73 ^0,66/30²+5×294514,73/30³) = =7050,81 кПа

Таким образом, поскольку на установке обращаются горючие газы и ЛВЖ и избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, наружная установка относится к категории Ан.[9, стр. 183]