Пожарная опасность установок первичной перегонки нефти

колено аварийного трубопровода ξ=2·1=2;

прямой вход в аварийную емкость ξ=0,5.

,

где: , так как диаметр трубопровода одинаков по всей длине.

где: φ_оп. - принимаем равным 60 с.

Допустимая продолжительность аварийного режима не должна превышать:

[ t_сл ]= 900 с

Определим продолжительность  аварийного слива:

t_сл = 750 + 60 = 810 с

при t_сл = 1524 с условия аварийного слива нефти из емкости выполняются:

t_сл = 810 с < [ t_сл ]=900 с

Вывод: система аварийного слива нефтепродуктов обеспечит сброс продукта при аварии или пожаре.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Определение  соответствия технологии производства  требованиям нормативных правовых  актов по пожарной безопасности

 

Самую большую  опасность для производства представляют повреждения и аварии технологического оборудования и трубопроводов, в результате которых значительное количество горючих веществ выходит наружу, вызывая опасное скопление паров жидкости, загазованность открытых территорий, разлив жидкости на большие площади.

Аварии при  эксплуатации технологического оборудования возникает в результате механических, химических и электрических воздействий. К механическим воздействиям можно  отнести: сверхрасчетные давления, возникающие  при нарушении материального баланса и режима работы насоса, повышение сверхрасчетной температуры, накипи на отводящих трубопроводах, уменьшающих их сечение, гидравлические удары, вибрации, температурные перенапряжения. Химическая коррозия происходит за счет воздействия кислорода воздуха и сероводорода, содержащегося в сырой нефти. От кислородной коррозии происходит образование ржавчины

 

Fe + 3O₂®2Fe₂O₃

 

Окисел Fe₂O₃ не обладает механической прочностью и легко отслаивается от металла. Сероводород при температуре310^оС и выше разлагается, в результате чего происходит процесс диссоциации сероводорода с образованием элементарной серы и взаимодействия ее с металлом, например:

 

H₂S®H₂+S (термическая диссоциация)

2H₂S+O2®2H₂O+₂S (окисление)+S®FeS (коррозия)

Сернистые соединения представляют собой пористые вещества, не обладающие большой механической прочностью, и легко отслаиваются от железа. 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. Проведем несколько проверочных расчетов на возможность разрушения аппаратов или трубопроводов.

Расчет  на прочность трубопроводов при  гидравлическом ударе

Определим силу гидроудара при закрытии задвижки в  стальном трубопроводе d 400 мм и толщиной стенки 5 мм.

По трубопроводу протекает нефть со скоростью 1,2 м/с и объемным весом 860 кг/м³

Для определения  приращения давления в трубопроводе воспользуемся формулой Н.Е. Жуковского [3]:

 

,

 

где:  - плотность жидкости, кг/м³;

- уменьшение скорости движения  при торможении струи м/с;

v - скорость распространения ударной волны м/с/

 

,

где Е_ж - модуль упругости жидкости, Па;

Е - модуль упругости  материала трубопровода, Па;

d - внутренний диаметр трубопровода, м;

- толщина стенки трубы.

.

.

Приращение  давления на 0,484 МПа сверх нормы  может привести к повреждению  трубопровода и истечению нефти.

Определим общее  количество нефти, выходящей при  полном разрушении резервуара, при  подаче ее по двум трубопроводам, а  также количество испарившейся нефти и объём, в котором при этом может образоваться горючая концентрация.

Объём резервуара V = 1200 м³, степень заполнения Е = 0,9, температура 25°С, диаметр трубопроводов D_тр = 100 мм, расход насосов q₁=1,6 м³. ч^-1, q₂ = 0,5 м³. ч^-1. Время отключения трубопроводов принимается равным 120 с, время испарения разлившейся жидкости 1 ч, расстояние от аппарата до задвижек на трубопроводах 8 м; 1 л горючей жидкости разливается на 1 м². Нефть находится в аппарате при атмосферном давлении.

1. Количество горючих веществ, выходящих наружу при полном разрушении аппарата, определяют по формуле:

 

G_п = G_ап + G ^/_тр + G ^//_тр,

 

где G_п - количество веществ, выходящих из системы при полном разрушении аппарата, кг; G_ап - количество веществ, выходящих из разрушенного аппарата, кг; G ^/_тр, G ^//_тр - количество веществ, выходящих из трубопроводов (соответственно) до момента отключения и после закрытия задвижек или других запорных устройств, кг.

2. Для аппаратов с жидкостями определяется по формуле:

 

G_П,Ж = (V_АП. Е + åq_i,H t + å L_i,тр. f_i,тр)r_t,ж;

 

где V_ап - внутренний объём аппарата 2000 м³ (по условию); Е = 0,9 - степень заполнения аппарата (по условию); q_i,H - расходы насосов q₁ = 2,5 м³. ч^-1, q₂ = 0,5 м³. ч^-1 (по условию); L_i,тр, f_i,тр - соответственно длина 10 м (по условию) и сечение участков трубопровода (м²) (от аварийного аппарата до запорного устройства), из которого происходит истечение жидкости; r_t,ж - плотность жидкости 840 кг. м^-3; t - время отключения трубопроводов 120 с = 0,033 ч (по условию).

G_П,Ж = (2000. 0,9 + 2,5. 0,033 + 0,5. 0,033 + 10. 0,00785). 840 = 1512149 кг.

Здесь (по условию).

3. Количество испарившейся жидкости определяется по формуле:

 

m = W F_И t,

 

где W - интенсивность испарения кг. с^-1. м^-2; F_И - площадь испарения, принимается, что 1 л разливается на 1 м²; t = 1 ч =3600 с - время испарения.

Интенсивность испарения определяется по формуле:

 

 

где h = 1 коэффициент, принимаемый по табл. 3 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения; Р_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости t_р определяемое по справочным данным в соответствии с требованиями п. 1.4. кПа; М = 57 кг/моль молярная масса.

Давление насыщенного  пара определяем по формуле:

 

170,2 кПа.

 

Определяем  интенсивность испарения:

W = 10^-6. 1 =187,2. 10^-5 кг. с^-1. м^-2.

Определяем  объем вылившейся нефти:

 

= 1800000 л.

 

Тогда количество испарившейся жидкости равно:

m = 187,2. 10^-5. 1800000. 3600 = 12130560 кг.

Определяем  объём взрывоопасной концентрации по формуле:

 

,

 

где j_н,г,без - нижний концентрационный предел воспламенения кг. м^-3, определяется по формуле:

 

,

 

где V_t - молярный объём паров при рабочих условиях м³. кмоль^-1; определяется по формуле

,

 

где V_O = 22,4135 м³. кмоль^-1 - молярный объём паров при нормальных условиях; Т₀ = 273,15К - температура при нормальных физических условиях (t₀ = 0⁰C); Т_р = 25⁰С - рабочая температура (по условию); Р₀ = 101,325 кПа - давление при нормальных условиях; Р_общ - общее давление в системе (по условию нефть находится в аппарате при атмосферном давлении 101,325 кПа). Значит:

24,45 м³;

Тогда:

 кг. м^-3,

Следовательно, объём взрывоопасной концентрации составит:

 м³.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Определение  категорий помещений и / или  наружных установок по взрывопожарной  и пожарной опасности, классов  взрывоопасных и пожароопасных  зон

 

Проведем расчет избыточного давления взрыва для  паров легко воспламеняющихся и  горючих жидкостей по формуле (4) [19].

 

 

где Н_т - теплота сгорания, Дж/ кг;

ρ_в - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т₀, кг/м³;

С_р - теплоемкость воздуха, Дж/кгК (допускается принимать равной 1,01× 10³ Дж/кг^×К);

Т₀ - начальная температура воздуха, К- коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно приложению. Допускается принимать значение Z по табл. 2;_св - свободный объем помещения, м³,

К_н коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К_н равным 3.

Р₀ - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

т - масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение.

Для расчета  примем следующие значения:

Н_Т=45000 кДж/кг,

Т=120с,

ρ_в=1,205 кг/м³,

С_р=1,01 10³ Дж/кг К,=0,3,_св=134 м³,

К_н=3,

Р₀=101 кПа,

Р_н=1,64 10⁴ Па.

Определим массу  по формуле из [19].

 

 

где: W - интенсивность испарения, кг/с м²;_и - площадь испарения, м²;

площадь испарения  при разливе на пол определяется (при отсутствии справочных данных) исходя из расчета, что 1 л смесей и  растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей - на 1 м² пола помещения;

Т - время отключения трубопроводов, с.

В свою очередь  интенсивность испарения определяется:

 

 

Подставив числовые значения в формулу (8.3) получим:

Определяем  по формуле (8.2) массу паров жидкости:

Определим избыточное давление взрыва по формуле (8.1):

Так как максимальное давление взрыва 7,5 превышает допустимую по НПБ105-95, т.е. 5 кПа, то данное помещение относится к категории А.

 

6. Вывод

Роль нефти  и продуктов ее переработки для  народного хозяйства чрезвычайно  велика. Из нефти получают бензин, керосин, реактивные дизельные и котельные  топлива, сжиженные газы и сырье для химических производств. Без продуктов переработки нефти немыслимы работа энергетики, транспорта, строительство зданий и дорог, производство резины и многих химических продуктов. Поэтому важнейшие полезные ископаемые - нефть и газ требуют к себе самого бережного отношения.

За последние  годы произошли крупные изменения  в технологии переработки нефти. Появилось новое, более совершенное  и высоко производительное оборудование. Все более широко вводятся в технологию каталитические процессы с глубокими  химическими превращениями сырья. Возрастают мощности единичных производственных агрегатов. Широко используется комбинирование технологических процессов в одной установке, что значительно увеличивает пожаровзрывоопасность технологических процессов.

Оценка пожаровзрывоопасности производственных объектов необходима для решения вопросов их безопасности и приведения в соответствие с фактическим и требуемым уровнями взрывопожарной безопасности с целью снижения пожаров и приносимого ими ущерба. Для профилактики аварийных ситуаций необходимо прогнозирование, позволяющее выявить места возможных аварий на объекте и разработать мероприятия по снижению негативных последствий.

Таким образом, в соответствии с категорией взрывоопасности, определяются нормативные противопожарные и технологические требования к аппаратурному снабжению, системам контроля, управления и автоматической противоаварийной защиты и т.д.

Поэтому правильность выбора категории взрывоопасности  технологических объектов является одним из основных вопросов решаемых государственными надзорными органами и администрацией объекта и влияет на качество предлагаемых мероприятий по всем направлениям профилактической работы на предприятии.

В курсовом проекте  на основании противопожарного обследования установки первичной перегонки нефти проведен анализ пожарной опасности технологического процесса.

Выявлены причины  образования горючей среды внутри аппаратов, как при нормальном режиме работы, так и при аварийных  ситуациях; технологические источники  зажигания, пути распространения пожара, произведен расчет категории по взрывопожарной и пожарной опасности помещения насосной.

 

 

7. Литература

 

1. Безопасность технологических процессов. Методические указания к выполнению курсовой работы: Учебное пособие / В.В. Исаев. - Гомель, 2011

2. Алексеев М.В., Волков М.О., Шатров Н.Ф. «Пожарная профилактика технологических процессов производств», ВИПТШ, - М., 1986 г.

. НПБ 5-2005 Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности; МЧС РБ, - Мн., 2006 г.

. Горячев С.А., Клубань В.С. Задачник по курсу «Пожарная профилактика технологических процессов», ВИПТШ, - М., 1996 г.

5. Сучков В.П. Методические указания к изучению темы «Категорирование помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» курса «Пожарная профилактика технологических процессов производств», ВИПТШ, - М., 1988 г.

. Баратов А.Н. Справочник «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения» 1 и 2 части.