Анализ пожарной опасности технологического процесса производства полипропилена методом низкого давления

По производственным коммуникациям пожар и взрыв распространяются в тех случаях, если внутри трубопроводов, траншей, туннелей или лотков образовалась горючая среда, когда трубопроводы с этой горючей средой работают неполным сечением, когда имеются горючие отложения на поверхности труб, каналов, если в системе находятся жидкости, способные разлагаться с воспламенением под воздействием высокой температуры или давления.

Чтобы предотвратить распространение огня по производственным коммуникациям применяют сухие огнепреградители, в виде гидравлических затворов, затворы из твердых измельченных материалов, автоматические задвижки и заслонки, водяные завесы, перемычки, засыпки и т. п.

Определим расчетом необходимый диаметр гасящего отверстия огнепреградителя. Определим диаметр гасящего канала огнепреградителя:

d=0.5·dкр=0,5·1,75=0,875мм

dкр=1,75мм (ГОСТ Р12.3.047-98, приложение Р, таб. Р3 )

Тогда диаметр зерен гравия будет равен:

dгр=4d

dгр=4·0,875=3,5мм

Определенный расчетом тип огнепреградителя предполагается установить на линиях стравливания газовоздушных смесей из аппаратов(полимеризатора).

3. Инженерный расчёт по обоснованию факторов пожарной опасности или требуемых средств противопожарной защиты

3.1 Расчет категории производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности

Выбор варианта аварии оборудования помещения сборников.

Вариантом аварии в помещении сборников: полное разрушение сборника суспензии, разгерметизация трубопровода, отключение суспензионного насоса ручное, источником зажигания принимаем короткое замыкание светильника (в нарушение правил был выполнен в взрывозащищённом исполнении), ограничения растекания нет.

Расчет объёма пропилена вышедшего из оборудования при аварии.

По заданию производительность суспензионного насоса составляет 0,5 м3/мин. Отключение насоса и перекрывание задвижек осуществляется в ручную. Расчетное время отключения трубопроводов при ручном отключении составит 300 с. (ППБ 105-04 п.7в)

;

;

.

Объём вышедшего из оборудования продукта составляет 8111 л, в который, согласно технологическому регламенту бензин Б-70 и полимер. Т.к. объём вышедшего из оборудования полимера неизвестен, то принимаем что объем полипропилена равен: .

Расчет массы пропилена, испарившегося с поверхности разлива.

Так как площадь помещения сборников суспензии равна 248 м2, а площадь разлива полипропилена составит 8111 м2 (согласно ППБ 105-03 п. 7 (г) площадь разлива находим из расчёта 1 литр на 1 м2 пола), то вышедший из оборудования пропилен растечется на площадь всего пола помещения окрасочной камеры.

, где W - интенсивность испарения;

Fи - площадь испарения (248 м2);

Т - время испарения (3600 с);

;

;

.

Расчет избыточного давления взрыва для паров ЛВЖ.

где Нт - теплота сгорания, (теплота сгорания пропилена 44094 кДж/кг);

св - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т0;

Ср - теплоемкость воздуха, Дж/кгК (1,01 кДж/кгЧК);

Т0 - начальная температура воздуха, К (298 °К)

Z - коэффициент участия горючего во взрыве, по табл. 2 (Z= 0,3);

Vсв - свободный объем помещения (Vсв = 0,8ЧVп = 0,8Ч30Ч12Ч10 =2880м3);

Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн = 3.

Р0 - начальное давление, кПа (101,3 кПа);

т - масса паров ЛВЖ вышедших в результате расчетной аварии в помещение.

ф - время отключения трубопроводов автоматическое (120 с, п. 7 НПБ 105-03),

Определим массу по формуле:

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

Fи - площадь испарения, для определения площади испарения определим количество вышедшего из насоса, подводящего и отводящего трубопровода бензина:

Вывод: так как максимальное давление взрыва 5,5 кПа превышает допустимую по НПБ105-03, т.е. 5 кПа, то данное помещение относится к категории А.

3.2 Расчёт огнепреградителя

Для предотвращения распространения пламени из аварийного оборудования в смежные с ним, а также проскока пламени через сбросные и дыхательные клапаны в емкости с горючими веществами необходимо предусматривать устройства огнепреграждения (далее -- огнепреградители). Конструкция огнепреградителя обеспечивает свободный проход газа через пористую среду, в то же время не допускает проскок пламени в защищаемый объем из аварийного пространства.

Численные значения критических диаметров пламягасящих каналов для некоторых наиболее распространенных в промышленности стехиометрических смесей с воздухом при атмосферном давлении и комнатной температуре приведены в таблице Р.3 ГОСТ Р12.3.047-98.

dкр= 2,66 мм (Циклогексан C6H12)

dкр=2,8 мм (Бензин)

dкр=2,38мм (Пропилен С3Н6)

Вывод: в данной главе был произведён расчет категории производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности помещения сборников - помещению присвоена категория А, а так же произведены расчёты огнепреградителя для циклогексана, бензина, этилена - критический диаметр равен 2.66, 2.8 и 2.38 соответственно.

3.3 Расчёт аварийного слива

Необходимость устройства аварийного слива огнеопасных продуктов в каждом отдельном случае определяется ведомственными противопожарными нормами и правилами, исходя из особенностей пожарной опасности технологического процесса и местных условий.

Проведём расчёт аварийного слива для конечного сборника суспензии.

Диаметр 2,3 м

Высота 2,7 м

Давление 0,13 МПа

Температура 71 Со

Диаметр линии 75 мм

Аварийный слив может осуществляться как самотёком так и под давлением инертного газа. Как показывает практика время слива жидкости из аппарата уменьшается примерно в 1,5 раза при увеличении давления на 1,7 атм.

Расчёт аварийного слива самотёком.

Принимаем что сборник суспензии заполнен на 75 %, тогда объем жидкости в аппарате будет равен:

м3

Произведём расчет времени аварийного слива (оно не должно превышать времени продолжительности аварии - принимаем 15 минут)

(примерно 7 секунд)

м3

м3

м3

где fвых - площадь сечения отводящего трубопровода (принимаем трубу с сечением 0,75м)

g - ускорение свободного падения 9,81 м/сек2

H1, H2 - высота уровня жидкости в аппарате начальная и конечная (с учётом заполнения аппарата на 75% H1 принимаем равным 2,3м, H2=0)

- коэффициент расхода системы слива

- коэффициент местного сопротивления равен 37,622 (стальной трубопровод d=0.75, режим истечения турбулентный[Re?2320])

Система слива состоит из: прямого входа в сливной патрубок; внезапного сужения трубы (врезка аварийного трубопровода); тройника для прямого потока; полностью открытой задвижке; гидравлического затвора; колена аварийного трубопровода; прямого входа в аварийную ёмкость .

Вывод: при установке аварийного слива допустимо использование слива самотёком. Время аварийного слива соответствует требуемому.

4. Разработка мероприятий и технических решений по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологического процесса

Рассмотрев стоящие перед нами в данной курсовой работе задачи по изучению технологического процесса производства пропилена методом низкого давления, последовательности протекающих при этом процессе технологических операций и их физико-химической сущности, параметров (давления, температуры, скорости, расхода), при которых осуществляются работы в технологических аппаратах, мы пришли к выводу, что для обеспечения пожарной безопасности данного процесса необходимо:

Требования к объемно-планировочным решениям

· В помещениях высота от пола до низа выступающих конструкций перекрытия (покрытия) должна быть не менее 2,2 м, высота от пола до низа выступающих частей коммуникаций и оборудования в местах регулярного прохода людей к на путях эвакуации - не менее 2 м, а в местах нерегулярного прохода людей - не менее 1,3 м. При необходимости въезда в здание автомобилей высота проезда должна быть не менее 4,2 м до низа конструкций, выступающих частей коммуникаций и оборудования, для пожарных автомобилей - не менее 4,5 м (п. 5.1, СНиП 31-03-2001);

· В зданиях класса Ф5 помещения категорий А следует, если это допускается требованиями технологии, размещать у наружных стен, а в многоэтажных зданиях -- на верхних этажах (п. 7.6, СНиП 21-01-97*);

· В противопожарных преградах, отделяющих помещения категорий А и Б от помещений других категорий, коридоров, лестничных клеток и лифтовых холлов, следует предусматривать тамбур-шлюзы с постоянным подпором воздуха. (п. 7.18, СНиП 21-01-97*);

· Ширину тамбуров и тамбур-шлюзов следует принимать более ширины проемов не менее чем на 0,5 м (по 0,25 м - с каждой стороны проема), а глубину - более ширины дверного или воротного полотна не менее чем на 0,2 м, но не менее 1,2 м (п. 5.8, СНиП 31-03-2001);

· В помещениях категорий А следует предусматривать наружные легкосбрасываемые ограждающие конструкции.

В качестве легкосбрасываемых конструкций следует, как правило, использовать остекление окон и фонарей. При недостаточной площади остекления допускается в качестве легкосбрасываемых конструкций использовать конструкции покрытий из стальных, алюминиевых и асбестоцементных листов и эффективного утеплителя. Площадь легкосбрасываемых конструкций следует определять расчетом. При отсутствии расчетных данных площадь легкосбрасываемых конструкций должна составлять не менее 0,05 м2 на 1 м3 объема помещения категории А и не менее 0,03 м2 - помещения категории Б (п. 5.9, СНиП 31-03-2001);

· При размещении в одном здании или помещении технологических процессов с различной взрывопожарной и пожарной опасностью следует предусматривать мероприятия по предупреждению взрыва и распространения пожара. Помещения разных категорий А, Б, В1, В2, В3 следует отделять одно от другого, а также эти помещения от помещений категорий В4, Г и Д и коридоров противопожарными перегородками и противопожарными перекрытиями (п. 7.3, СНиП 31-03-2001).

Требования к обеспечению взрывобезопасности технологического процесса

· Технологические процессы должны осуществляться по технологическим регламентам, составленным и утвержденным в установленном порядке (п. 2.2, ПБЛП-93);

· Дыхательные сбросные линии от оборудования с ЛВЖ должны выводиться наружу на расчетную высоту, но не менее 3 м над кровлей или обслуживающей площадкой, если они располагаются не ближе 6 м по горизонтали от более высокой части здания (сооружения) (п. 2.15, ПБЛП-93);

· Допустимые значения скоростей, давлений и температур, перемещаемых по трубопроводам горючих продуктов, устанавливаются с учетом взрывоопасных характеристик и физико-химических свойств транспортируемых веществ (п. 3.1.1, ПБЛП-93);

· Выбор конструкции и конструкционных материалов, уплотнительных устройств для насосов и компрессоров осуществляется по действующим нормативно-техническим документам с учетом свойств перемещаемой среды и рабочих параметров процесса (п. 3.1.4, ПБЛП-93);

· В системах транспортирования горючих веществ и газов, где возможны отложения на внутренних поверхностях трубопроводов и аппаратов продуктов осмоления, полимеризации, поликонденсации, предусматриваются эффективные и безопасные методы и средства очистки от этих отложений, а также устанавливается периодичность проведения этих операций (п. 3.1.7, ПБЛП-93);

· Методы и режимы смешивания горючих продуктов, конструкция оборудования перемешивающих устройств должны обеспечивать эффективное перемешивание этих продуктов и исключая возможность образования застойных зон. В том случае, если процесс перемешивания сопровождается протеканием экзотермических процессов, необходимо исключить возможность образования локальных зон перегрева смеси, а также самоускорение процесса (п. 3.4.1, ПБЛП-93);

· Организация теплообмена, выбор теплоносителя (хладоагента) и его параметров осуществляется с учетом физико-химический свойств нагреваемого (охлаждаемого) материала с целью обеспечения необходимого теплосъема, исключения возможности перегрева и разложения продукта (п. 3.5.1, ПБЛП-93);

· Сушильный агент и режимы сушки выбираются с учетом взрывопожароопасных свойств высушиваемого материала, теплоносителя и возможностей снижения взрывоопасности блока (п. 3.5.7, ПБЛП-93);

· Для мойки и обезжиривания оборудования, изделий и деталей должны, как правило, применяться негорючие технические моющие средства, а также безопасные в пожарном отношении установки и способы (п. 196, ППБ 01-03);

· Сушильные камеры (помещения, шкафы) для сырья, полуфабрикатов и покрашенных готовых изделий должны быть оборудованы автоматикой отключения обогрева при превышении температуры свыше допустимой (п. 235, ППБ 01-03);

· Электроустановки в помещениях, в которых обращаются ЛВЖ, следует проектировать в соответствие с главой 7.3 Правил устройства электроустановок.

Пожарная автоматика

· Помещения категории А по взрывопожарной опасности, площадью менее 300 м2 оборудуются автоматическими установками пожарной сигнализации, а более 300 м2 - автоматическими установками пожаротушения (табл.3, НПБ 110-03);

· Помещения, в которых обращаются ЛВЖ (в случае возникновения пожара на его начальной стадии предполагается появление открытого пламени или предполагается значительное тепловыделение) следует защищать пожарными извещателями пламени или дифференциальными и максимально-дифференциальными тепловыми пожарными извещателями (п. 12.2; 12.5*, НПБ 88-01).

Заключение

Процесс производства полипропилена методом низкого давления с использованием в качестве катализатора слабого раствора триэтилалюминия в бензине и циклогексане является взрывоопасным производством. Все происходящие процессы в установке происходят под избыточным давлением при различных температурах. В работе дан анализ пожаровзрывоопасности аппаратов производства. Анализом установлено, что в аппаратах технологического процесса при нормальной работе их эксплуатации -взрывоопасные концентрации образоваться не могут. Взрывоопасные концентрации могут возникнуть только при авариях и при неисправностях технологического оборудования.

В проекте разработаны меры и технические решения защиты этих аппаратов, предотвращающие возможность повреждения, разрушения с последующим выходом горючих паров, жидкостей и газов.

Помещение разбавителей и мерников по взрывопожарной и пожарной опасности относится к взрывопожароопасной категории помещения (категории помещения А).

Литература

1. Алексеев М.В., Волков О.М, Шатров Н.Ф. Пожарная профилактика технологических процессов производств. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1986.

2. ПБТП. Методические указания к выполнению курсового проекта. УрИ ГПС МЧС России, Екатеринбург 2007.

3. Горячев С.А., Клубань В.С. Задачник по курсу «Пожарная профилактика технологических процессов производств». М.: ВИПТШ МВД СССР, 1983.

4. ГОСТ 12.1.004 - 91* Пожарная безопасность. Общие требования. М.: Издательство стандартов, 1991. [Электронный ресурс] - Сборник НСИС ПБ № 2(26) 2006

5. ГОСТ 12.3.047 - 98 ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. [Электронный ресурс] - Сборник НСИС ПБ № 2(26) 2006

6. ГОСТ 12.1.044-89* ССБТ. Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. [Электронный ресурс] - Сборник НСИС ПБ № 2(26) 2006

7. НПБ 105 - 03 Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. М.: ГУГПС МЧС РФ, 2003г.

8. Правила устройства электроустановок. Шестое издание [Электронный ресурс] - Сборник НСИС ПБ № 2(26) 2006

9. ПБЛП - 93 Правила безопасности лакокрасочных производств. [Электронный ресурс] - Сборник НСИС ПБ № 2(26) 2006

10. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации ППБ - 01 - 03. - М.: Калан-Форт, 2003, - 152с.

11. ПБ - 09 - 170 - 97. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических производств.

12. ПБ - 03 - 576 - 03. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

13. Пособие по применению НПБ 105-95 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. ВНИИПО УДК 614.841.33:614.83.833.075.5

Размещено на Allbest.ru