Курсовая работа: Анализ пожарной опасности адсорбирования бензина А-72 из паровоздушной среды

2.2 Оценка возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования

Внутри технологического оборудования при нормальных условиях для образования взрывоопасных концентраций должны выполняться два условия:

*наличие паровоздушного пространства;

*наличие жидкости при температуре, лежащей в интервале температурных пределов воспламенения

где - рабочая температура жидкости в аппарате, ?С,

- соответственно нижний и верхний пределы воспламенения жидкости.

Для проверки условий образования взрывоопасных концентраций в аппаратах составляем таблицу 3

Таблица 3

Вывод: Из проведенного анализа делаем вывод, что при нормальном режиме работы в аппаратах не образуется паровоздушного пространства, а возможно его образование только при пуске или остановке технологического процесса.

Паровоздушное пространство присутствует в емкости для растворителя, но взрывоопасная концентрация не образуется.

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

2.3.1 Оценка пожаровзрывоопасности среды при выходе из нормально работающего технологического оборудования

К таким аппаратам в нашем технологическом процессе относится емкость для бензина АИ-72 (позиция на схеме 16) (аппарат с переменным уровнем жидкости «дышащий».)

Емкость для бензина (позиция на схеме 16). В производственном помещение, где происходит адсорбция бензина АИ-72, температура помещения постоянная и колебаний температуры не происходит. Следовательно, «малое» дыхание и выход горючих веществ наружу осуществляться не будет.

При «большом» дыхании количество выходящих паров определяют по следующей формуле:

(2.1)

где G_б - количество выходящих из заполненных аппаратов паров, кг/цикл;

V_Ж - объем заливаемой в аппарат жидкости, м³;

(2.2)

Р_р - рабочее давление в герметичном аппарате, МПа;

Т_р - рабочая температура жидкости, К;566

_s - объемная доля насыщенных паров;

(2.3)

(2.4)

М=97 кг/кмоль - молекулярная масса паров

8314,31 - универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·К).

Определим объем, занимаемый килограмм-молекулой газа при данной температуре и давлении:

(2.5)

где Р₀ - начальное давление, Па;

Р_р - рабочее давление, Па;

Т₀ - начальная температура ,К;

Т_р - рабочая температура ,К;

V₀ - объем (22,4 м³/кмоль)

Определим объем взрывоопасной зоны вблизи места выхода газа из нормально работающего аппарата:

(2.6)

где V_в - объем взрывоопасной зоны у дыхательного клапана, м³;

m - количество паров, выделяющихся из дыхательных устройств, (m = G_б);

К_б - коэффициент безопасности (К_б = 2)

Вывод: Пожароопасная загазованность прилегающей местности, к емкости для хранения бензина, может возникнуть преимущественно при «больших» дыханиях, когда происходит выброс смеси в атмосферу при значительной концентрации в ней горючих паров. В целях сокращения потерь паров жидкости и снижения пожаровзрывоопасности в окрестностях дышащих аппаратов целесообразно осуществлять следующие технические и организационные мероприятия:

1. Ликвидировать паровоздушное пространство в емкостях. Это можно достичь:

Предельным (полным) заполнением аппарата или емкости жидкостью.

Устройством хранилищ, в которых жидкости находятся над защитным слоем воды (нефтепродукты).

Применение емкостей с гибкими оболочками (или мягкими, эластичными стенками),которые представляют с собой замкнутую оболочку в виде подушки. Обычно для этих целей используются резинотканевый материал.

2. Осуществить герметизацию газового пространства емкости дыхательными клапанами.

3. Вывод дыхательных труб за пределы производственного помещения.

2.3.2 Оценка пожаровзрывоопасности среды при выходе из поврежденного технологического оборудования

При авариях и повреждениях аппаратов (трубопроводoв) из них наружу выходят горючие газы, пары и жидкости, что может привести к образованию пожароопасных смесей как в производственных помещениях, так и на открытых площадках. Рассмотрим насос для перекачки бензина АИ-72. Аппарат является герметичным. Находится на открытой площадке. Рабочая температура . Согласно методических указаний по выполнению курсового проекта, аппарат подходит под 2 условие: t_раб<t_св, но t_раб?t_всп. В связи с этим производим расчет массы вышедших из технологичесого оборудования веществ.

Массу выходящих наружу веществ при локальных повреждениях аппаратов m_л, кг, определяют по формуле:

(2.7)

где коэффициент расхода, изменяющийся в пределах 0,45-0,85; при истечении жидкостей, вязкость которых составляет 0,5-1,5 Мпа\с, через отверстие круглой формы в тонких стенках можно принимать = 0,64;

f - площадь отверстия, через которое вещество выходит наружу, м²;

принимаем равной

w - скорость истечения вещества из отверстия, м/с;

_t - плотность вещества при рабочей температуре, кг/м³; при температуре 30 принимаем равной

- длительность истечения, с, принимаем равной 15 минут

Скорость истечения жидкости через отверстие в трубопроводе или корпусе аппарата при постоянном давлении w, м/с, вычисляют по формуле:

(2.8)

где g = 9,81 м/с2 - ускорение силы тяжести;

H_пр - приведенный напор, под действием которого происходит истечение жидкости через отверстие, м.

При работе аппарата под избыточным давлением применяем формулу:

(2.9)

где р_р.и избыточное давление среды в аппарате над поверхностью жидкости, Па (р_р.и = р_р 1*10⁵ Па; здесь р_р абсолютное рабочее давление среды в аппарате, Па);

_ж плотность жидкости при рабочей температуре, кг/м³.

Вывод: существует возможность появления утечек опасных веществ из герметичных аппаратов. Небольшое отверстие в аппаратах, работающих под высоким давлением, может привести к необратимым последствиям и огромному ущербу. Для снижения возможности образования аварийных ситуации необходимо осуществлять следующие технические и организационные мероприятия:

1. Своевременно производить обслуживание аппаратов

2. Устанавливать системы противоаварийной автоматической защиты

3. Для предупреждения образования пробок в линиях и внутри корпуса насоса своевременно производить чистку.

4. Насосы, расположенные на открытых площадках и в неотапливаемых помещениях защищать теплоизоляцией.

2.4 Анализ причин повреждения аппаратов и трубопроводов, разработка необходимых средств защиты

Анализ различных аварий технологического оборудования, приводящих к нарушению целости аппаратов, трубопроводов и их конструкционных узлов, показывает, что они могут быть вызваны причинами старения как материалов, так и оборудования, а также нарушением правил их эксплуатации.

Наблюдаемые на практике повреждения технологического оборудования происходят в результате недостатков конструктивного характера (неправильный расчёт, неправильный выбор материала), дефектов изготовления (скрытые внутренние дефекты материала, некачественная подгонка и сварка), нарушения принятых режимов работы, отсутствия или неисправности средств защиты от перегрузок, некачественного технического обслуживания и ремонта. Причинами повреждений технологического оборудования являются механические, температурные и химические воздействия.

Механические воздействия обычно возникают в результате превышения расчётных нагрузок на оборудование при сохранении его расчётной прочности. Наиболее характерным механическим воздействием может служить чрезмерное внутреннее давление, возникающее в аппарате при переполнении технологического оборудования жидкостями. Что бы предупредить о повышенном давлении в аппарате, предусматривают:

1. Автоматические системы контроля за давлением и блокировкой (прекращение подачи продуктов путем отключения насосов).

2. Автоматические счетчики-дозаторы количества поступающих в аппарат веществ.

3. Автоматические регуляторы давления.

4. Приборы контроля за давлением и уровнем.

Повреждение технологического производственного оборудования может произойти в результате образования не предусмотренных расчетом температурных перенапряжений в материале стенок аппаратов и трубопроводов, а также в результате ухудшения механических характеристик металлов при низких или высоких температурах.

Температурные перенапряжения в материале, из которого изготовлены аппараты и трубопроводы, наступают тогда, когда есть препятствия линейному изменению отдельных элементов (узлов) или конструкции в целом.

Для уменьшения разности температур между внутренней и наружной поверхностями стенок аппарата и снижения влияния температуры внешней среды, наружные поверхности толстостенных аппаратов и трубопроводов защищают теплоизоляцией. Во избежание температурных перенапряжений следует очень медленно нагревать и охлаждать толстостенные аппараты в период их пуска и остановки, не допускать нарушения установленного темпа изменения температуры во времени. Длительное воздействие высоких температур на материал, из которого изготовлены технологические аппараты, приводит к появлению медленных пластических деформаций в этих аппаратах даже в тех случаях, когда напряжение от рабочих нагрузок не превышает предела текучести (при данной температуре). Такое явление носит название ползучести (крипа). Особенно существенные изменения в условиях длительной работы под нагрузкой при высокой температуре претерпевают углеродистые стали.

Легированные и жаропрочные стали при действии высоких температур изменяют свои механические свойства незначительно. Во избежание нарушения теплового баланса предусматривают:

1.Системы автоматического контроля и регулирования температуры;

2.Защиту против тепла солнечной радиации (экранирование, теплоизоляция, окрашивание в светлые тона и т.п.).

3.Защиту аппаратов и трубопроводов от повреждения при нарушении температурного режима осуществляют с помощью систем автоматического и ручного стравления избыточного давления или гашение вакуума.

4.Соблюдение допустимой (безопасной) степени заполнения которая устанавливается для емкостей с жидкостями не более 0,9-0,95.

Обращающиеся в технологическом процессе вещества и окружающая среда вступают в химическое взаимодействие с материалом, из которого изготовлено технологическое оборудование, вызывая его разрушение. Разрушение материала в результате взаимодействия с соприкасающейся с ним средой называется коррозией.

Значительной коррозии подвержены теплообменные поверхности, омываемые пламенем, подземные и подводные части аппаратов и трубопроводов, а также аппараты и трубопроводы, находящиеся во влажной среде.

Разрушающему действию коррозии наиболее подвержены слабые места производственного оборудования: швы, разъемные соединения, прокладки, места изгибов и поворотов труб.

Различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия происходит за счет воздействия кислорода воздуха и сероводорода, содержащегося в сырой нефти. От кислородной коррозии происходит образование ржавчины .

Водородная коррозия, характерная для процесса производства аммиака, процессов гидрогенизации, гидроочистки и риформинга нефтепродуктов, особенно сильно проявляется при высоких давлениях и температурах. Водородная коррозия относится к межкристаллитному типу. Установлен следующий механизм разрушения металла водородом. Диффузия водорода происходит в толщу металла по границам структурных зерен.

Этот процесс сопровождается разрушением структуры зерна и образованием мелких трещин. Образование трещин объясняется обезуглероживанием и тем, что удельный объем железа меньше удельного объема цементита. В образовавшиеся трещины проникает водород, вызывающий продолжение и ускорение процесса коррозии. Металл становится хрупким, его сопротивляемость удару и изгибу падает.

Разрушение материала стенок трубопроводов и аппаратов образуется и за счет электрохимической коррозии, наиболее часто встречающийся. Одной из разновидности, которой является атмосферная коррозия. В присутствии влаги на поверхностях трубопроводов и аппаратов образуется тонкая пленка с растворенными в ней воздухом и примесями, присутствующими в атмосфере. Эта пленка влаги и является электролитом. В результате электрохимического воздействия электролита на металл происходит растворение последнего, что приводит к утоньшению металла и снижению его механической прочности.