Характеристика технологического процесса производства

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Полимеризация этилена при высоком давлении представляет собой цепной процесс, протекающий по свободно радикальному механизму. Для уменьшения энергии активации используют инициаторы: в основном кислород, а также перекиси, некоторые нитрильные соединения и т. д. Процесс полимеризации протекает в три стадии: инициирование, рост цепи и обрыв цепи.

Полимеризация этилена под высоким давлением может осуществляться двумя способами: полимеризацией в массе и полимеризацией с растворителем или в суспензии.

Способ полимеризации в массе нашел более широкое распространение и заключается в следующем. Этилен, поступающий на полимеризацию, представляет собой смесь нового свежего и возвратного газа. Для очистки от механических примесей его пропускают через фильтр. В этилен из баллона вводят инициатор — кислород.

Количество вводимого кислорода должно строго контролироваться, так как в случае более высокой концентрации кислорода этилен разлагается со взрывом иа углерод, водород и метан. Так, при 200 МПа п 165°С разложение происходит уже при 0, 075% кислорода.

Перемешивание этилена с кислородом происходит в процессе транспортировки газа, его фильтрации и сжатия. Сжатие этилена до давления полимеризации происходит в две стадии в цехе компрессии. Первое сжатие до 30—35 МПа производится вертикальным четырехступенчатым компрессором. После каждой ступени сжатия этилен подвергается охлаждению в водяном холодильнике. Сжатый этилен тщательно очищается от примеси масла, идущего на смазку компрессора и поступает в компрессор высокого давления. Для сжатия этилена до давления 150 МПа применяют одно- или многоступенчатые компрессоры.

Трубки верхней части реактора диаметром 10 мм имеют рубашки, п которых циркулирует вода, нагретая до температуры 200" С. Смесь полиэтилена с этиленом выходит через нижнюю головку аппарата и после дросселирования до 30—40 МПа поступает в сепаратор. Этилен отводится в систему очистки, полиэтилен с остатками этилена направляется в шнек-приемник, дросселируясь на пути до 0, 2—0, 3 МПа. В цилиндрической части шнек-приемника полиэтилен забирается вертикальным червяком и выводится в боковой штуцер внизу цилиндра, а проникающий в приемник этилен отводится через верхний штуцер верхнего корпуса этого аппарата.

Получение полиэтилена методом высокого давления пожаро- и взрывоопасно. Наибольшую опасность представляют сжатие этилена и его полимеризация в трубчатых реакторах.

Анализ взрывопожароопасных свойств веществ, образующихся в процессе

В таблице №1 представлены показатели пожаро- взрывоопасности веществ и материалов, образующихся в производстве полиэтилена методом высокого давления.

Таблица №1

Наименование вещества	Плотность, кг/м³	Показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов
Температура, С	КПР, % (об)	Мин энергия зажигания, мДж
вспышки	воспламенения	самовоспламенения	φ н	φ в
Этилен	1, 18				2, 7	0, 12
Полиэтилен

2.3. Анализ условий образования горючей среды (ГС)

При работе компрессоров возможна утечка газа из системы в производственные помещения с образованием взрывоопасных газовоздушных смесей.

Взрывоопасные концентрации газа в рабочей линии и цилиндрах компрессоров возможны в момент пуска компрессоров после ремонта за счет смешения воздуха, находящегося в системе, с первыми порциями этилена.

2.4. Анализ ситуаций, приводящих к образованию в горючей среде источников зажигания, вероятные источники зажигания

Полимеризация этилена в трубчатых реакторах также является пожаро- и взрывоопасным процессом. Повышение температуры в полимеризаторе может привести к резкому увеличению давления и взрыву.

При авариях компрессоров и трубопроводов помещение цеха компрессии быстро заполняется газом, и за очень короткий промежуток времени может образоваться взрывоопасная концентрация. Так, при разрыве трубопровода диаметром 100 мм с этиленом под давлением 30 МПа при 35°С взрывоопасная концентрация в помещении объемом 12 000 м3 образуется менее чем за 1 с.

Специфические источники зажигания: 1)тепловое проявление электрической энергии(короткое замыкание, перегрузки); 2) возникновение искр при ударах инструмента(трение элементов оборудования, неисправности электроприборов); 3)тепловое проявление химических процессов, в том числе самовозгорание соединений, тепло химических реакций, нагретые конструкции оборудования (температура при проведении реакции полимеризации колеблется в пределах 0 - 300 °С, а давление - 150 - 200 МПа).

2.5. Анализ возможности распространения пожара (взрыва)

Горючую среду в процессе данном процессе полимеризации составляет этилен (ГГ) и его взрывоопасные смеси с кислородом.

Пути распространения пожара: взрыв, растекание мономеров, растворителей, расплавленных полимеров, горение их на больших площадях с выделением токсичных продуктов разложения.

Определение категорий по взрывопожарной и пожарной опасности

Определение категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

Помещение №4

Избыточное давление DР для индивидуальных горючих веществ определяется по формуле

где (3.1)

Р_max -максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями 4.3. При отсутствии данных допускается принимать Р_max равным 900 кПа; Р₀ — начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); m — масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, вычисляемая для ГГ по формуле (А.6), а для паров ЛВЖ и ГЖ по формуле (А.11), кг; Z — коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно приложению Д. Допускается принимать значение Z по таблице А.1; Vсв — свободный объем помещения, м³; ρ _{г, п}— плотность газа или пара при расчетной температуре tp, кг× м^–3, вычисляемая по формуле: где (3.2)

где М = 28, 05 [8] - молярная масса, кг× кмоль^–1;

V₀ - мольный объем, равный 22, 413 м³× кмоль^–1;

tр - расчетная температура, допускается принимать ее равной 61°С.

С_ст - стехиометрическая концентрация горючего газа, % (объемных), вычисляемая по формуле

В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры t_р по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 ^оС;

Молярная масса ацетилена равна:

М (С₂Н₄) = 2х12 + 4х1 = 28

=28/22, 413(1+0, 00367∙ 61)=1, 527 кг × м^–3

С_ст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (объемных), вычисляемая по формуле:

(3.3)

где β -стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

nС, nH, nО, nX - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным трем.

Сст=100/1+4, 84∙ 3=6, 44%

Значение коэффициента Z участия горючих газов и паров в горении принимаем равным 0, 5

где

h=3, 2м

m=14, 5кг

Vcв=2, 5∙ 3, 85∙ 3, 2∙ 0, 8=24, 64 м³

=(900-101)∙ 14, 5∙ 0, 5/24, 64∙ 1, 527∙ 15, 53∙ ⅓ =789кПа

Помещение №4 относится к категории А, т.к. расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа

Помещение №2

где

h=6 м

m=87, 8кг

Vcв=16, 9∙ 14, 9∙ 6∙ 0, 8=1208, 7, м³

=(900-101)∙ 87, 8∙ 0, 5/1208, 7∙ 1, 527∙ 15, 53∙ ⅓ =98, 3кПа

Помещение №2 относится к категории А, т.к. расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа

Помещение №3

где

h=4, 1 м

m=706, 6 кг

Vcв=16, 9∙ 8∙ 4, 1∙ 0, 8=443, 5 м³

=(900-101)∙ 706, 6∙ 0, 5/443, 5∙ 1, 527∙ 15, 53∙ ⅓ =2136кПа

Помещение №3 относится к категории А, т.к. расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа

Помещение №5

где

m=6, 2

h=3, 3 м

Vcв=3, 8∙ 2, 3∙ 3, 3∙ 0, 8=23 м³

=(900-101)∙ 6, 2∙ 0, 5/23∙ 1, 527∙ 15, 53∙ ⅓ =365 кПа

Помещение №5 относится к категории А, т.к. расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа

Помещение №1

Расчет избыточного давления взрыва для горючих пылей определяется согласно приложению А СП.12.13130-2009, подпункта А3.

Расчет избыточного давления , кПа, производится по формуле (А.4), где коэффициент участия взвешенной пыли в горении рассчитывают по формуле:

, где (3.4)

где - теплота сгорания, Дж·кг ;

- плотность воздуха при начальной температуре , кг·м ;

- теплоемкость воздуха, Дж·кг ·К (допускается принимать равной 1, 01·10 , Дж·кг ·К );

- начальная температура воздуха, К.

M- масса, кг;

Ро- атмосферное давление;

Vсв- свободный объем помещения, м³;

Z-коэффициент участия взвешенной пыли в горении.

, где

m=12, 1∙ 45, 7=57, 8 кг

h=4 м

Vсв=9, 4∙ 16, 9∙ 4∙ 0, 8=508, 35 м³

=57, 8∙ 47400000∙ 0, 5∙ 101/508, 35∙ 1, 05∙ 1010∙ 334∙ ⅓ =253, 5кПа

Помещение №1 относится к категории А, т.к. расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.

Производство полиэтилена методом высокого давления относится к категории А, так как расчетное избыточное давление взрыва каждого помещения превышает 5 кПа.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒