Пожарная безопасность технологических процессов

 

Содержание.

 

1	Исходные данные…………………………………………………..	3
2	Краткое описание технологического процесса………………….	4
3	Анализ пожаро-взрывоопасных свойств веществ, обращающихся в производстве…………………………………..	7
4	Оценка пожаро-взрывоопасности среды внутри аппаратов при их нормальной работе………………………………………...	7
5	Пожаро-взрывоопасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкции……………………………………..	8
6	Анализ возможных причин повреждения  аппаратов, разработка необходимых средств защиты……………………….	10
7	Анализ возможности появления  характерных технологических источников зажигания………………………...	14
8	Возможные пути распространения пожара……………………...	16
9	Расчет категории производственного  помещения по взрывопожарной и пожарной опасности………………………...	16
10	Пожарно-профилактические мероприятия. Вопросы экологии	18
11	Выводы……………………………………………………………...	20
12	Литература………………………………………………………….	21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные.

Вариант № 11.

 

№ п/п	Наименование оборудования	Режим работы
		Р, МПа	t, 0C
1	Смеситель-разбавитель	0,12	40
2	Мерник 5% триэтилаллюминия	0,12	20
3	Линия подачи бензина	0,15	20
4	Линия подачи циклогексана	0,15	20
5	Мерник 5%	0,12	20
6	Линия свежего этилена	0,30	20
7	Линия подачи этилена в полимеризатор	0,30	15
8	Полимеризатор	0,25	80
9	Линия циркулярного газа	0,30	15
10	Циклонные отделители	0,30	80
11	Холодильник-конденсатор	0,30	15
12	Линия отвода избыточного газа
13	Сепаратор	0,30	15
14	Насосы циркуляционные	-	-
15	Линия отвода газа на очистку	0,11	20
16	Сепаратор	0,11	20
17	Линия отвода растворителя	0,10	20
18	Линия подачи суспензии	0,15	70
19	Конечный сборник суспензии	0,12	70
20	Насос суспензионный	0,20	60
21	Сборник суспензии	0,25	80
22	Холодильник-конденсатор	0,15	20
23	Линия отвода суспензии	0,25	80
24	Линия подачи катализаторного комплекса	0,30	40
25	Насос подачи катализатора	0,30	40

 

Параметр	Величина
Полимеризатор  пропилена
Диаметр, м	2
Высота, м	4,2
Степень заполнения	0,7
Давление, МПа	0,36
Температура, 0С	75
Контролируемые и регулируемые параметры	Контр.
Защита дыхательной линии	ПК
Конечный сборник суспензии (бензин Б-70 + полимер)
Диаметр, м	2,1
Высота, м	2,6
Давление, МПа	0,12
Температура, 0С	66
Диаметр линии, мм	75
Наличие аварийного слива	Есть
Насос суспензионный
Давление, МПа	0,2
Температура, 0С	66
Диаметр всасывающей линии, мм	75
Диаметр нагнетательной линии, мм	75
Вид сальникового уплотнения	Торцевое уплотнение
Диаметр вала, мм	37
Помещение сборников
Длина, м	26
Ширина, м	12
Высота, м	8
Кратность вентиляции,1/ч	6
Скорость воздуха, м/с	0,5
Расстояние до задвижек, м	8
Привод задвижек	Ручной
Средства тушения	Нет
Ограничение растекания, (0/0 )от площади пола	Нет

 

 

 

 

2. Краткое описание  технологического процесса.

 

В промышленности органического синтеза  важное значение имеют процессы полимеризации  и поликонденсации, при осуществлении  которых получаются высокомолекулярные вещества - полимеры. Полимеры – большая группа синтетических высокомолекулярных соединений, используемых для получения пластических масс, химических волокон, синтетических каучуков, лакокрасочной продукции, различных клеев и других синтетических материалов.

Полимеризацией и поликонденсацией называют химические процессы образования  полимерных соединений (полимеров) из низкомолекулярных веществ (мономеров). При поликонденсации, кроме полимера, образуются побочные низкомолекулярные вещества (вода, спирт, аммиак, хлористый водород и др.) Исходными веществами для реакций полимеризации являются ненасыщенные соединения, имеющие двойные или тройные связи (этилен, ацетилен, стирол, винилхлорид, бутадиен и их производные), а также вещества, имеющие подвижные атомы, которые легко замещаются атомами других веществ. Возможность получения полимера обусловливается разрывом двойной связи, в результате которой молекула мономера реагирует с другими молекулами.

Процесс полимеризации проводят с  использованием инициаторов или  катализаторов. В присутствии инициаторов  процесс протекает по радикальному механизму (через образование свободных радикалов), при использовании катализаторов - по ионному механизму (через образование ионов).

Полипропилен получают путём полимеризации пропилена методом низкого давления с использованием в качестве катализатора слабого раствора триэтилалюминия в бензине и циклогексане. В результате полимеризации получается механическая смесь (суспензия) мелких частичек полимера с растворителем, так как полиэтилен в бензине и циклогексане не растворяется. Полученный полимер в дальнейшем освобождают от растворителя путём фильтрации, промываются метиловым спиртом и высушиваются. Готовая продукция в виде мелкого порошка насыпается в мешки или предварительно формуется в гранулы, а затем насыпается в мешки.

Процесс полимеризации, осуществляется в среде слабого раствора катализатора – триэтилалюминия. Кроме катализатора, используют также слабый раствор сокатализатора -  четыреххлористый титан. В качестве растворителя используют смесь бензина и циклогексана в  соотношении 2:1 (по объему).

Чтобы реакция полимеризации шла нормально и получаемый полимер удовлетворял необходимым требованиям, концентрация катализатора и соктализатора должна быть в пределах 0, 2 – 0, 3 ⁰/₀,  а в цех полимеризации эти вещества поступают,  имея концентрацию 5⁰/_0. Следовательно, их надо дополнительно разбавлять.

 В соответствии с технологической  схемой 5⁰/₀ – ный раствор триэтиалюминия  и четыреххлористого титана поступает в мерники 2 и 5 цеха полимеризации и из них в смеситель – разбавитель 1. В смеситель подается необходимое количество бензина по линии 3 и циклогексана по линии 4. Смеситель – разбавитель имеет мешалку и рубашку для подогрева раствора до 50 С⁰ . готовый катализаторный комплекс насосом 25 закачивается в полимеризатор 3.

Процесс полимеризации. Полимеризация пропилена осуществляется в вертикальном цилиндрическом аппарате.  Готовый катализаторный комплекс подают по линии 24 в нижнюю часть полимеризатора,  заполняют его и поддерживают все время постоянный уровень жидкости. Газ пропилен подают также в нижнюю часть полимеризатора по линии 7. Проходя через раствор катализатора, часть газа полимеризуется, образуя мелкие твердые частички полимера, которые стремятся оседать в низ.

Реакция полимеризации  сопровождается выделением тепла, избыток  которого отводят за счет охлаждения, циркулирующего (не вступающего в реакцию) газа. Не вступивший в реакцию газ,  нагретый и насыщенный парами растворителя, отводится из верхней части полимеризатора в циркуляционную сеть, состоящую из циклонных отделителей 10,  холодильника – конденсатора 11, сепаратора 13 и насосов 14.

В циклонных  отделителях 10 от газа отделяются капли  растворителей и частички полимера. Растворитель, содержащий полимер из нижней части отделителей – сепараторов 13 насосами 14 подается снова в полимеризатор.

В холодильнике – конденсаторе 11 газ и пары растворителя охлаждаются водой до 40 С⁰ . при этом пары растворителей конденсируются. Далее охлажденный газ в смеси с конденсатом проходит циклонный сепаратор 13, освобождается от жидкости  и по линии 9 подается на смешивание со свежим газом, поступившим в цех по линии 6. Смесь свежего и охлажденного циркулирующего по линии 7 газа,  поднимается в полимеризатор. Таким образом, температура в полимеризаторе регулируется изменением количества и температуры циркулирующего газа. Образующийся в полимеризаторе  8  полимер  в  виде  взвеси твердых частиц в растворителе (в соотношении 1:10) отводится из нижней части  аппарата по линии 23 в сборник 21. Здесь происходит  выделение жидкости  растворенного газа за счет снижения давления  в сборнике. Выделившийся этилен для улавливания из него растворителя проходит водяной холодильник 22. Смесь газа и растворителя из холодильника поступает на разделение 16. Газ из сепаратора по линии 15 попадает в цех очистки, а жидкая фаза по линии 17 поступает в сборники растворителя. Суспензия, освобожденная от газа, из сборника  21 насосом 20 подается в  конечный сборник 19 из него по линии 18 поступает на  дальнейшую обработку.

 

 

3. Анализ пожаро-взрывоопасных свойств веществ, обращающихся в производстве.

№ п/п	Вещество	Сост.	Твсп (вспышки)	Тсв(само-воспла-менения)	НТПР (0/0)	ВТПР (0/0)	НКПР (0/0)	ВКПР (0/0)
1	Пропилен	Г.Г.	-	455 С0			2,4	11
2	Бензин	ЛВЖ	-34	375	-34	17
3	Циклогексан	ЛВЖ	-17	259	-17	20	1,3	7,8
4	Триэтилал- люминий.	Т.В. (р-р)	-	57
5	Полиэтилен	Т.В.		380(аэро- Взвесь)			20г/м3

 

 

 

4. Оценка пожаровзрывоопасности  среды внутри аппаратов при  их нормальной работе.

В полимеризаторе обращаются пары пропилена, бензина Б-70 и циклогексана.

Процесс полимеризации  происходит под избыточным давлением 0.36 МПа, при рабочей температуре в аппарате (полимеризаторе) = 75 ⁰С. Рабочая концентрация газа в полимеризаторе пропилена составляет 100 %. Следовательно, она выше верхнего концентрационного предела распространения пламени пропилена (11 %), то есть опасность взрыва (взрывоопасная концентрация отсутствует). Однако она может образовываться в периоды запуска.

Условие горючей  смеси газа с воздухом : φн ≤φр ≤φв   не выполняется.

Конечный сборник суспензии (бензин Б-70 + полимер):

В резервуаре над поверхностью суспензии всегда есть паровоздушное пространство. Для установления концентрации паров в паровоздушном объеме сборника при нормальной температуре, сравним ее с температурными пределами распространения пламени бензина:

 

Параметры работы аппарата:                       Темп. пределы Б-70:

Траб = 66 ⁰С              Т нп = - 34 ⁰С

Т вп  = -4 ⁰С

Условие Т нп ≤ Траб ≤ Т вп      не выполняется, так как   Траб >Т вп.

 

Взрывоопасная среда при нормальной работе сборника суспензии отсутствует. Однако она может образоваться при понижении уровня жидкости (в период расхода).

При нормальной работе насоса внутренний объем полностью  заполнен жидкостью и поэтому, горючая среда внутри насоса образовываться не может. Пожарная опасность может возникнуть в период остановки насоса на ремонт (профилактику).

 

№ аппарата	Наименование аппарата; жидкость	Рабочая температура в аппарате, 0С	Наличие ПВС в аппарате	Температурные пределы воспламенения бензина  Б-70		Заключение о горючести среды
				нижний	верхний
19	Конечный сборник суспензии	66	Есть	-34	-4	Среда не горючая, так как  Траб >Т вп.
20	Насос суспензионный	66	Нет	-34	-4	Отсутсвует  паровоздушное пространство