Принципиальная технологическая схема производства

 

Из паровоздушной смеси пары летучего растворителя можно выделить, используя метод адсорбции. Адсорбцией называют процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси или раствора твердым пористым веществом – адсорбентом.

Рассматриваемые адсорбционные установки предназначены для улавливания из паровоздушной смеси паров бензола при производстве искусственной кожи и паров бензина при производстве резинотехнических изделий. Технологические схемы адсорбционных установок улавливания из паровоздушных смесей паров бензола и паров бензина принципиально не отличаются друг от друга. Поэтому ниже приведена схема и дано описание технологического процесса адсорбционной установки общее для первого (улавливание бензола) и второго (улавливание бензина) случаев (рисунок 1.)

Поступающая на установку по линии 1 паровоздушная смесь (в первом случае воздух с парами бензола, во втором – воздух с парами бензина) имеет концентрацию 20 г горючего вещества в 1 м3 воздуха. Паровоздушная смесь (ПВС) подсасывается на установку центробежным вентилятором 3 и под избыточным давлением 400 мм рт. ст. и температуре 20º С поступает по линии 4 в адсорбер 7. Находящийся в адсорбере активированный уголь поглощает 90% паров горючего вещества из ПВС, а воздух с остатком пара выбрасывается по линии 9 в атмосферу. В адсорбере 8 в этот же момент (т.е. когда в адсорбере 7 идет поглощение) происходит процесс десорбции – обратное извлечение из активированного угля паров растворителя. Для осуществления процесса десорбции в адсорбер по линии 10 подают водяной пар давлением 0, 3 МПа. Смесь водяного пара и извлеченных из угля паров растворителя по линии 11 поступает в холодильник-конденсатор 12 на конденсацию. Охлаждение паров в конденсаторе происходит за счет подачи через трубки холодной воды. Полученный в холодильнике 12 конденсат, представляющий собой смесь горючей жидкости (бензола, бензина) и воды, поступает в отстойник 13 на разделение эмульсии путем ее расслаивания. Вода, как наиболее тяжелая, скапливается в нижней части отстойника и по трубе 18 отводится в канализацию. Горючая жидкость, как более легкая, из верхней части отстойника 13 насосом 15 подается в емкость растворителя 16. Емкость имеет дыхательную трубу 17.

Несконденсировавшиеся пары из отстойника по линии 14 поступают снова в адсорбер на улавливание. После процесса поглощения паров адсорбер 7 переключается на десорбцию, а адсорбер 8 после десорбции переключается на поглощение паров растворителя. Для сушки увлажненного после десорбции угля, пропускаемую через адсорбер паровоздушную смесь подогревают некоторое время в кожухотрубчатом паровом подогревателе 6 до температуры 80º С. При аварийной ситуации на ректификационной станции ПВС выбрасывается в атмосферу по трубе 5.

От распространения пламени линии ПВС защищены гравийными огнепреградителями 2, а для защиты их от разрушения при взрыве имеются мембраны.

Адсорберы расположены на открытой металлической этажерке, примыкающей к зданию II степени огнестойкости, где размещены все остальные аппараты установки. План размещения адсорберов и технологических аппаратов в здании, а также продольный разрез установки показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. ─ Установка улавливания паров ЛВЖ из паровоздушной

смеси методом адсорбции:

 

 

 

2. Анализ пожарной опасности технологического процесса.

 

Пожарная опасность процессов адсорбции обусловлена следующими факторами:

· наличием большого количества легковоспламеняющегося растворителя;

· возможностью образования горючих концентраций в линиях транспортировки паровоздушной смеси и адсорбентах;

· возможностью повреждения стенок аппаратов и трубопроводов в процессе эксплуатации;

· горючестью активированного угля, который может самовозгораться;

· возможностью распространения начавшегося пожара по паровоздушным линиям.

2.1. Анализ пожарной опасности обращающихся веществ и материалов.

Одним из факторов, характеризующих пожарную опасность установок улавливания паров бензола паровоздушной смеси методом адсорбции являются вещества и материалы, у которых показатели пожарной опасности колеблются в широких пределах(табл. 1).

Таблица 1. Показатели пожарной опасности обращающихся веществ и материалов

                    

№ п/п	Наименование вещества			Показатели пожарной опасности
		Группа горю-чести		Tвсп. °С	Твос. °С	Тсв. °С	НКПР % (об.)	ВКПР % (об.)	НТПР °С		ВТПР °С	Др. пока- зате-ли
1.	Бензол		ГВ	-11	-	560	1.43	8	-15		13	-
2.	Активированный уголь		ГВ	-	-	410	-	-		-	-	-

 

Анализ данных показателей пожарной опасности показывает, что в производственных условиях, даже при нормальных режимах работы технологического оборудования пары данных веществ представляют собой опасность и могут образовывать взрывоопасные и горючие концентрации, а также воспламеняться. Кроме того, горючая концентрация может образоваться не только в паровоздушном пространстве аппаратов, но и при выходе паров наружу. Поэтому данный процесс требует строжайшего соблюдения технологического регламента, правил эксплуатации технологического оборудования, правил пожарной безопасности, и своевременного принятия пожарно-профилактических мер.

 

2.2. Оценка возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования

Вещества и материалы, обращающиеся в технологическом процессе - ЛВЖ. Аппараты с жидкостями заполняются не полностью и, следовательно, над зеркалом жидкости имеется объем, заполненный парами ЛВЖ. При таких условиях количество паров в свободном пространстве может быть достаточным для образования в смеси с воздухом горючей концентрации. Однако следует учитывать, что концентрация паров по высоте свободного пространства распределяется неравномерно. Над поверхностью жидкости она близка к концентрации насыщения, а у крыши аппарата её значения минимальны. Даже на одной высоте в различные промежутки времени от начала испарения концентрация будет отличаться. Это обусловлено особенностями протекания процесса диффузии паров в свободное пространство аппарата. То есть для технологического аппарата характерно то, что в свободном пространстве может присутствовать лишь некоторая область концентраций, которая находится между верхним и нижним концентрационными пределами воспламенения. Высота расположения зоны опасных концентраций с течением времени изменяется. Горючая среда будет иметь место, если выполняется условие:

j_н < j_р < j_в   (1)

Для аппаратов с неподвижным уровнем жидкости оценка возможности образования горючей среды может быть облегчена.Эксплуатация таких аппаратов характеризуется неизменными значениями рабочей концентрации при постоянной температуре и давлении в аппарате. Учитывая это, можно провести сравнение рабочей температуры жидкости со значениями температурных пределов распространения пламени. Горючая среда будет образовываться в случае, если выполняется условие:

t_н < t_р < t_в   (2)

Условие (2) можно также использовать для аппаратов с подвижным уровнем жидкости в период их заполнения после простоя. Это обусловлено тем, что при подъёме уровня жидкости в аппарате насыщения концентрация паровоздушной смеси над уровнем жидкости не изменяется. В случае опорожнения таких аппаратов состояние насыщения свободного пространства парами жидкости нарушается за счет поступления дополнительного количества воздуха через дыхательную арматуру. При этом концентрация паров над зеркалом жидкости уменьшается и может стать опасной. Поэтому оценку возможности образования горючей среды в период опорожнения производят только по условию (1).

Опасность образования горючей среды внутри аппаратов может возникать в периоды их остановки и пуска в эксплуатацию. В эти периоды опасность образования горючей среды внутри технологического оборудования характеризуется поступлением горючих компонентов в объем аппаратов, заполненных воздухом, и выходом аппаратов на заданный рабочий режим. При этом концентрация горючих веществ увеличивается и может стать горючей, если превысит НКПР.

Причинами образования горючей среды при остановке оборудования являются:

-снижение температурного режима в аппаратах м рабочей температурой жидкости, превышающей значение ВКПР, при этом температура, снижаясь, войдет в температурную область воспламенения;

-поступление наружного воздуха через дыхательную арматуру при опорожнении аппаратов или через открытые люки при их разгерметизации;

-неполное удаление из аппаратов горючих веществ;

-негерметичное отключение аппаратов от трубопроводов с горючими веществами. При этом горючие вещества будут через неплотности попадать в аппарат и образовывать в смеси с воздухом горючую смесь.

2.3. Оценка возможности образования горючей среды при выходе веществ из технологического оборудования.

 

Горючая среда в производственных помещениях может образоваться только при выходе горючих веществ из аппаратов наружу. Такие условия появляются при нормальной работе технологического оборудования, так как в технологическом процессе применяются аппараты с дыхательными устройствами, через которые в помещения могут выходить пары ацетона, бензола, керосина, бензина; аппараты, периодически открываемые для разгрузки и выгрузки; также насосы для перекачки ЛВЖ с сальниковыми уплотнениями.

Наибольшую пожарную опасность для производства представляют собой нарушения режима работы технологического оборудования и связанные с ними повреждения и аварии, при которых за короткий промежуток времени может образоваться горючая концентрация не только внутри аппаратов, но и снаружи вследствие выхода значительного количества горючих веществ. Горючая среда образуется в результате образования трещин, свищей, сквозных отверстий; прокладочного материала, разъемных соединений (насосы для транспортирования ЛВЖ), обрыва трубопровода, а также разрушения технологических аппаратов в целом.

Последствия утечек зависят от места повреждения, от рабочей температуры в аппаратах и о пожаровзрывоопасных свойств выходящих веществ. Так, если температура выходящих паров не будет превышать значения температуры вспышки Т_всп, то образование горючей смеси исключено. Если же Т_раб > Т_всп, то будет иметь место загазованность технологического участка с образованием горючих концентраций. А если рабочая температура будет превышать значение температуры самовоспламенения Т_св, то его контакт с воздухом приведет к возникновению пламенного горения.

Классификация основных причин повреждений приводится на рисунке 1.

 

Основные причины повреждений технологического оборудования

Химические воздействия

Химическая коррозия

 

 

 

 

Механические воздействия

Образование повышенного давления

Вибрация

Эрозионный износ

Температурные воздействия

Образование температурных напряжений

Электрохими-ческая коррозия

Воздействие высоких и низких температур

 

Рис. 1. Основные причины повреждения технологического оборудования.

 

Повышенное давление внутри рекуперационных колонн может образоваться из-за нарушения материального или теплового баланса, а также при попадании в высоко нагретые колонны жидкостей с низкой температурой кипения.

Условия для образования горючей среды могут возникнуть при применении аппаратов с открытой поверхностью испарения, с дыхательными устройствами, периодически открываемые для загрузки и выгрузки и с сальниковыми уплотнениями. В данном технологическом процессе имеются следующие аппараты, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ без повреждения их конструкции.

Аппараты с дыхательными установками представляют собой закрытые емкости, внутренний объем которых сообщается с атмосферой с помощью дыхательных установок (дыхательных труб, клапанов и т.п.). Их применяют в тех случаях, когда работа аппарата по условиям технологии требует изменения уровня жидкости. К ним относятся резервуары и другие емкостные аппараты для приема и хранения ЛВЖ и ГЖ, мерники, дозиметры и т.п. Выход горючих паров у этих аппаратов происходит при больших и малых дыханиях, которые на практике могут происходить одновременно или в разное время.

Вытеснение паров может привести к образованию горючей паровоздушной смеси около дыхательных устройств, если рабочая температура жидкости в аппарате больше или равна нижнему температурному пределу воспламенения паров жидкости.

Герметичные аппараты, работающие под избыточным давлением, также могут быть источником выделения горючих паров и газов, так как они имеют различные разъемные и неразъемные соединения, уплотнения валов и т.д., через которые даже при их исправном состоянии могут происходить небольшие утечки горючих веществ. К таким аппаратам относятся рекуперационные колонны, насосы, трубопроводы под избыточным давлением и т.п. Однако эти утечки происходят хоть и непрерывно, но чаще всего не вызывают реальной пожарной опасности, так как горючие пары выходят в виде отдельных небольших струек, рассредоточенных по поверхности аппаратов или трубопроводов, при наличии воздухообмена легко рассеиваются в воздухе.  

Опасность образования горючей среды снаружи трубчатой печи возникает при выходе нагреваемого в змеевиках продукта через двойники. Выход продукта наружу через двойники наблюдается при неплотном прилегании пробки к корпусу двойника, выбросе пробки, нарушении герметичности соединения труб с корпусом двойника и при повреждениях корпуса. Чаще всего утечка продукта из двойников происходит из-за слабой затяжки пробки нажимными болтами или негерметичном ее прилегании к конусным отверстиям. Образование горючей среды становится неизбежным при выбросе пробок или срыве двойников с теплообменных труб, при этом струя горячего продукта выбрасывается наружу под большим давлением и загазовывает территорию. Если температура выходящего горючего продукта будет превышать t_св, то возможно его самовоспламенение при смешивании с воздухом. Основными причинами выброса пробок и срыва двойников являются работа печи при повышенном давлении в змеевиках или резкое изменение давления и температуры. Опасность образования горючей среды на технологической площадке может возникать также при разгерметизации насосов, трубопроводов и другого оборудования. Если не принять своевременные меры по ликвидации утечек, то загазованная зона может принять значительные размеры. 

Исходя из сказанного, можно сделать вывод о том, что горючая среда может образовываться при выходе веществ как их поврежденного оборудования (вследствие аварийных режимов работы), так и из нормально работающего оборудования (вследствие особенностей его конструкции). А это означает, что технологическое оборудование и аппараты, входящие в процесс улавливания паров бензина, представляют собой большую пожарную опасность и требуют постоянного контроля рабочих параметров оборудования, соблюдения мер пожарной безопасности и своевременного проведения пожарно-профилактических мероприятий.

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: