Задание №3 определение энергетического потенциала узла предварительной ректификации бутан-бутилен-бутадиеновой фракции

Разработка технологического процесса, ее аппаратурное оформление, выбор типа отключающих устройств, средств контроля, управление и противоаварийной защиты при обоснованной технологической целесообразности должны обеспечивать минимальный уровень взрывоопасности технологических блоков, входящих в эту систему .

Проектной организацией для каждого технологического блока производится оценка энергетического уровня и определяется расчетом категории ее взрывоопасности. Дается обоснование эффективности и надежности мер и технических средств защиты, их способности обеспечивать взрывобезопасность данного блока и в целом всей технологической системы.

Технологический блок №1

1. Исходные данные.

   1. Состав и границы блока.

Колонна Д-409, кипятильник Е-426 А/В, дефлегматор Е-427, флегмовая емкость F-432, насосы Р-425 А/В, Р-426 А/В.

Границами являются:

• регулирующий клапан поз.LCV-401, установленный на трубопроводе кубовых колонн Д-409 – бутан –бутиленовой фракции, подаваемой насосом Р-425 А/В на колонну Д-410;

• регулирующий клапан поз. FCV –404 на линии бутан-бутилен-бутадиеновой фракции на д-401.

1.2 Аварийные ситуации:

• разгерметизация в узле подачи питания исходной бутан-бутилен-бутадиеновой фракции на колонну Д-409 (№1);

• разгерметизация в области паро-газовой части колонны Д-409 (№2);

• разгерметизация в области жидкой фазы куба колонны (№3);

• разгерметизация на всосе насоса флегмового насоса Р-426 А/В (№4).

2. Методика решения .

   1. Общий объем системы:

(3.1)

где - коэффициент от объема аппарата ( =1,2).

(3.2)

(3.3)

(3.4)

2.2.Определение абсолютного значения энергетического потенциала взрывоопасности:

(3.5)

2.2.1. К данному узлу из расчета исключена.

Энергия адиабатического расширения и сгорания парогазовой среды:

, (3.6)

где , - принимается по табл. 3.2 «Рекомендаций», - удельная теплота сгорания парогазовой фазы ( = =45110 кДж/кг).

2.2.2. Энергия сгорания парогазовых сред, поступающих к разгерметизированному участку из смежной аппаратуры:

, (3.7)

где - количество исходной бутан-бутилен-бутадиеновой фракции, уходящей из системы на колонку Д - 401 за время 2 мин.:

= , (3.8)

где =55734 кг/ч.

2.2.3. Энергия вынесенной из аппаратуры и трубопроводов испарившейся жидкости рассматривается применительно к аварийным ситуациям питания.

а) Для аварийной ситуации №1

, (3.9)

где - количество жидкости, пролившейся из блока,

= , (3.10)

где =0,0004 кг/кДж – коэффициент выноса и диспергирования в окружающей среде жидкости; =2,51 кДж/кг – теплоемкость жидкости:

. (3.11)

Количество жидкости из трубопровода питания:

= , (3.12)

где =2,56 кДж/т.

Количество жидкости, поступающей в блок за 2 минуты:

= . (3.13)

где =75696 кг/ч.

б) Для аварийной ситуации №2- разгерметизация в области парогазовой части колонны.

Количество жидкости из аппаратов и трубопроводов определяется количеством жидкости, находящейся в момент аварий в системе и количеством поступающей в колонну бутан-бутилен-бутадиеновой фракции за время до закрытия регулирующего клапана поз.FCV-402.

. (3.14)

. (3.15)

в) Для аварийной ситуации №3 – разгерметизация в области жидкой фазы куба колонны – количество жидкости, вынесенной из аппарата и трубопроводов, аналогично аварийной ситуации №2

. (3.16)

г) Для аварийной ситуации №4 - разгерметизация на всосе флегмового насоса Р-426 А/В – количество жидкости из аппаратов и трубопроводов опрделяется количеством жидкости, находящейся во флегмовой емкости и трубопроводах флегмового насоса и образующейся в результате конденсации паров дистиллята за время до прекращения подачи питания в колонну и теплоносителя в кипятильники Е-426 А/В

, (3.17)

где =0,001 кг/кДж; =52 .

Количество жидкости во флегмовой емкости и трубопроводе:

. (3.18)

Количество сконденсировавшихся паров дистиллята за 2 мин.:

, (3.19)

где =55734 кг количество продукта колонны Д-409.

Тогда . (3.20)

2.2.4. Энергия сгорания парогазовых сред, образующихся за счет теплоты перегрева жидкости, находящейся в самом блоке и поступившей из смежной системы (т.е. по трубопроводу исходного сырья за 2 минуты).

, (3.21)

где ; ; ; удельная теплота испарения жидкости =340 кДж/кг.

2.2.5. Энергия сгорания парогазовой смеси, образующейся за счет теплопритока от внешних теплоносителей за время с момента аварийного раскрытия системы до полного срабатывания отсекающего устройства:

. (3.22)

Обогрев колонны Д-409 производится через кипятильники Е-426 А/В с поверхностью F, при средней разности температур теплоносителей ; теплоноситель – пар низкого давления 6 кг/см (0,6 мПа) и вторичный пар из Р-307 А/В цеха ДБО-2 отключается при помощи регулирующего клапана поз.FCV-405.

Время закрытия составляет =120 с. (до 360 с.).

Коэффициент теплопередачи на установленную поверхность:

К=0,25 кДЖ/м · С.

Тогда П =К ·F·

Таким образом, абсолютное значение энергетического потенциала взрывоопасности Е определяем по формуле (3.5).

3. Определение общей массы горючих паров и газов m, кг, взрывоопасного парогазового облака, приведенная к единой удельной энергии сгорания, равной 46000 кДж/кг:

. (3.23)

4.Относительный энергетический потенциал взрывоопасности (Q ) технологического блока определяют по формуле

Q . (3.24)

Таблица 3.1