Hкуб - висота рідини в кубі, м;

h_Т - висота рідини на тарілці, м;

n - кількість тарілок у колоні;

m - кількість ковпачків на тарілці.

Пожежонебезпечні речовини знаходяться не тільки в колоні, але й в інших апаратах ректифікаційної установки; теплообмінниках, збірниках, проміжних ємностях, ємностях зрошення й ін. Це необхідно враховувати при оцінці пожежовибухонебезпеки конкретної РУ.

При нормальному режимі роботи РУ горюче середовище усередині апаратів не утворюється, тому що повітря в колоні немає (температура у всіх місцях по висоті колони дорівнює температурі кипіння флегми, тому робочий тиск створюють тільки пари киплячої рідини; з розчином, що надходить на ректифікацію, повітря також потрапити не може в колону, тому що весь перетин труби заповнений рідиною) і температура кипіння рідини завжди вище температури верхньої межі запалення. У холодильниках, дефлегматорах, сепараторах, насосах горюче середовище не утвориться по тим же причинам.

t_р > t_впв

Горюче середовище утворюється в апаратах з перемінним рівнем рідини (мірники, проміжні ємності, збірники), якщо вони поєднані з атмосферою через дихальні клапани (труби) і виконуються наступне умова :

t_нпв t_р t_впв

Горюче середовище в РУ може утворитися в періоди зупинки їх на ремонт, пуску в експлуатацію, а також при проведенні ремонтних робіт. Неповне звільнення колон і інших апаратів від продукту, неповне відключення від усіх зв'язаних з ними апаратів і недостатня продувка водяною парою або інертним газом при відкриванні люків приводять до утворення горючого середовища усередині апаратів.

Головною причиною небезпеки працюючих колон і зв'язаних з ними апаратів є вихід назовні горючих парів і флегми при наявності нещільностей і ушкоджень, що приводять до підсмоктування усередину апаратів визначеної кількості повітря. Наслідки витоку залежать від місця ушкодження, від робочої температури в колоні і температури самозапалювання речовини, що виходить. По співвідношенню величини робочої температури і температури самозапалювання речовини, що виходить назовні, колони можна розділити умовно на дві групи:

перша група - колони, у яких t_р < t_cв (колони для виділення спиртів, ефірів, бензину, ароматичних вуглеводнів і ін). При виході назовні речовин можуть утворюватися пожежовибухонебезпечні концентрації, для запалення яких необхідне зовнішнє джерело запалювання. При виділенні зі слабких водяних розчинів ЛЗР або ГР пожежна небезпека буде зв'язана лише з верхньою частиною колони, де знаходяться легкокиплячі рідини (ЛЗР, ГР), а нижня частина - негорючий водяний розчин;

друга група - колони, у яких робоча температура вище температури самозапалювання речовин, тобто t_р  t_cв (разгонка мазутів, крекінгу нафти і газу, кам'яновугільних смол і т.п). У цих колон небезпечний низ, тому що з нижньої частини таких колон виходить продукт, що займається при зіткненні з повітрям.

Характерними причинами утворення нещільностей і ушкоджень при експлуатації РУ можуть бути :

механічні впливи; (удари, вібрація, ерозія, гідроудар; вібрація колон або трубопроводів спостерігається при неякісному їхньому кріпленні і впливі вітру, а також при струсі від працюючих машин і пульсуючого тиску, ерозія виникає найчастіше в місцях уведення вихідної суміші в колону, коли струмінь розчину вдаряється в стінку колони, протилежну введенню, а також у верхній частині шлемової труби;

температурні впливи на матеріал апаратів: небезпечні температурні впливи на матеріал апаратів і трубопроводів спостерігаються при різкій зміні температур, впливі атмосферних, опадів, при ушкодженні теплоізоляції, у тому числі впливи теплоти пожежі;

хімічний знос матеріалів: корозії піддаються в основному внутрішня поверхню корпуса колони, патрубки, ковпачки і шлемова труба; посиленому хімічному зносу сприяє наявність у нафтопродуктах сірчистих сполук, вільної сірки, хлористих солей кальцію і магнію, висока температура і безупинний рух потоків.

• підвищення тиску.

ПІДВИЩЕННЯ ТИСКУ В РК може бути при:

• порушенні матеріального балансу;

• підвищенні температурного режиму;

• порушенні процесу конденсації парів;

• влученні у високотемпературні колони рідин з низькою температурою кипіння.

• Порушення матеріального балансу відбувається в результаті збільшеної подачі вихідної суміші в колону, порушення відбору з колон парової фази і залишку через утворення твердих відкладень, пробок у виді коксу, смол, полімерів, льоду або кристалогідратів у трубах для відводу пари і висококиплячого залишку, а також у патрубках і отворах тарілок колони.

G_см + G_ф  G_п +G_ост

Підвищення температури в колоні (порушення теплового балансу) відбувається при подачі вихідної суміші з підвищеною температурою, збільшенні подачі теплоносія в кип'ятильники або подачі його з підвищеною температурою, зменшенні кількості флегми, подаваної на зрошення.

Q_кип + Q_см + Q_фл = Q_п + Q_ост + Q_пот

де Q_кип,Q_см,Q_фл - кількість тепла, що надходить у колону відповідно через кип'ятильник, з початковою (вихідною) сумішшю, із флегмою Q_п,Q_ост,Q_пот - кількість тепла, що відводиться з колони відповідно в дефлегматор з паром, із залишком, втрати в навколишнє середовище.

При порушенні процесу конденсації пари-ректифікату, що надходить з колони в дефлегматор і конденсатор-холодильник у всій ректифікаційній колоні (установці) підвищуються температура і тиск. Причина - зменшення і повне припинення подачі холодоагента, надходження його з більш високою початковою температурою або сильне забруднення теплообмінної поверхні малотеплопроводними відкладеннями. Частина пари, що нескондесувалося, може виходити назовні через дихальну лінію на ємності ректифікату, створюючи місцеву горючу суміш з повітрям (див, приклад пожежі на НПЗ Новоярославському)

 * G_см * 

p =  * P_о

V_св * _t

де Р_о – тиск навколишнього середовища, Па;

 - ступінь неповноти конденсації парів, с/с;

G_n – продуктивність колони по парі, кг/с;

 - тривалість порушення, с;

V_{віл –} вільний об’єм системи, м³;

_t – густина, кг/м³.

У випадку попадання у високонагріті колони рідин з низькими Т_кип через помилкові переключення, подачу в колонну обводненої пари відбувається перегрів і миттєве скипання рідин зі швидким (вибуховим) ростом тиску. Вода, що залишилася, у колоні після гідравлічного іспиту, з наступною подачею в неї нагрітого до високої температури проекту викликає таку ж небезпеку.

Величину збільшення тиску p у цьому випадку визначають:

де P_о – атмосферний тиск, ( 0,1 МПа );

m - кількість рідини, що потрапила в колону і цілком випарувалася в ній; кг;

_t - щільність пар рідини, кг/м³

V_св - вільний об’єм колони, м³.