Анализ пожарной опасности процесса получения полипропилена методом низкого давления

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ПО ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ

РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«КОМАНДНО-ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ»

Кафедра пожарной профилактики и предупреждения

чрезвычайных ситуаций

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Безопасность технологических процессов»

Тема: Анализ пожарной опасности процесса получения полипропилена методом низкого давления

Исполнитель:

Руководитель:

МИНСК 2012



Отзыв

на курсовую работу

слушателя_______________________________________________

Тема:____________________________________________________

_____________________________________________________________

1. Соответствие разработанных вопросов теме задания и полнота их освещения.

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

2. Степень самостоятельности и инициативы, проявленные курсантом (слушателем) при разработке темы.

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

3. Практическая и теоретическая значимость работы

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

4. Предварительная оценка работы

_____________________________________________________________

Руководитель: старший преподаватель кафедры ПП и ПЧС

ДОЛЖНОСТЬ, ЗВАНИЕ

______________ В.А. Кудряшов

ПОДПИСЬ ИНИЦИАЛЫ И ФАМИЛИЯ



1. Описание технологического процесса

1.1 Процесс получения полипропилена методом низкого давления

Полипропилен получают путем полимеризации пропилена методом низкого давления с использованием в качестве катализатора слабого раствора триэтилалюминия и четырёххлористого титана (в качестве растворителя используют смесь бензина А-72 (зимнего) и циклогексана). В результате полимеризации получается механическая смесь (суспензия) мелких частиц полимера в растворителе. Бензин, циклогексан и катализаторы в реакции полимеризации не участвуют. Полученный полимер в дальнейшем освобождается от растворителя (путем отстаивания, фильтрации и сушки). Готовая продукция имеет вид порошка либо гранул.

1.2 Процесс приготовления катализаторного комплекса

Аппаратная технологическая схема процесса представлена на рисунке 1.

Катализаторный комплекс представляет собой смесь триэтилалюминия, четырёххлористого титана, бензина и циклогексана в соотношении 0,3:0,3:2:1 (по объёму). В соответствии с технологической схемой триэтилалюминий и четырёххлористый титан поступают, соответственно, в мерники 2 и 5 (рисунок 1) цеха полимеризации каждый в виде 5%-ного раствора в бензине и циклогексане. Рабочая концентрация 0,3:0,3:2:1 получается в смесителе-разбавителе 1 путем подачи необходимого количества бензина и циклогексана, соответственно, через насосы 3 и 4. Смеситель-разбавитель оборудован устройством перемешивания и подогрева (до 50 °С). Готовый катализаторный комплекс насосом 25 подаётся по линии 24 в нижнюю часть полимеризатора 8, заполняет его.



1.3 Процесс полимеризации

Полимеризатор представляет собой герметичный реакционный сосуд периодического действия с четырьмя входными, двумя выходными патрубками и внутренней системой охлаждения.

После этапа заполнения катализаторным комплексом в его нижнюю часть по двум линиям 7 подают пропилен.По мере прохождения через катализаторный комплекс, происходит экзотермическая реакция полимеризации газа с образованием мелких твердых частиц полимера. Не вступивший в реакцию газ, нагретый до 50 °С, насыщенный парами и взвешенными частицами полимера и растворителя, отводится из верхней части полимеризатора и в дальнейшем проходит очистку в циркуляционной сети, состоящей из циклонных отделителей 10, холодильника-конденсатора 11, сепаратора 13. В циклонных отделителях 10 за счет инерционных воздействий газ освобождается от взвешенных частиц. Осажденный растворитель с частицами полимера, возвращается в полимеризатор насосами 14. В холодильнике-конденсаторе 11 смесь охлаждается до 40 °С. При этом происходит конденсация паров растворителей. Последний этап очистки происходит в циклонном сепараторе 13, после чего газ подается по линии 9 на смешение со свежим газом, поступившим в цех по линии 6. Смесь свежего и охлаждённого газа подаётся по линии 7 обратно в полимеризатор.

Образующийся в полимеризаторе 8 полимер в виде суспензии твердых частиц в растворителе (в соотношении 1:10) отводится по линии 23 из нижней части аппарата в сборник 21. Растворённый в суспензии газ за счёт снижения давления и температуры в сборнике выделяется из смеси и подается в смеси с парами растворителя в водяной холодильник 22 с дальнейшей очисткой в сепараторе 16. Газ в дальнейшем подается в цех очистки, а жидкая фаза по линии 17 поступает в сборники растворителя. Суспензия, освобождённая от газа, из сборника 21 насосом 20 подается в конечный сборник 19 и из него поступает по линии 18 на дальнейшую обработку (фильтрацию и осушку).

Рисунок 1 - Аппаратная технологическая схема процесса полимеризации полипропилена методом низкого давления

Номер на схеме:

1. Смеситель-разбавитель

2. Мерник

3. Насос

4. Насос

5. Мерник

6. Компрессор

7. Линия смешивания газа

8. Полимеризатор

9. Линия от компрессора

10. Циклонный отделитель

11. Теплообменник

12. Линия с газом

13. Сепаратор

14. Насос

15. Линия газа

16. Сепаратор

17. Линия жидкости

18. Линия жидкости

19. Сборник суспензии

20. Насос

21. Сборник суспензии

22. Теплообменник

23. Линия из полимеризатора

24. Линия для каталитического комплекса

25. Насос

26.Газгольдер

Принципиальная схема процесса полимеризации

Размещено на http://www.allbest.ru/

2. Основное оборудование технологического процесса

Пожарная опасность производства напрямую зависит от оборудования, которое используется при получении готовой продукции, а также от его сложности. Поэтому существует необходимость последовательного рассмотрения каждого аппарата технологической схемы и проведения оценки возможности возникновения в данном технологическом процессе факторов, влияющих на пожарную безопасность.

Таблица 2.1- Основное оборудование технологического процесса

№ п/п	Наименование оборудования	Количество в процессе	Основные параметры
1	Газгольдер	1	Объём 19500 м3 Давление 0,14 МПа
2	Компрессор	1	Объём 0,01 м3 Давление 0,55 МПа
3	Мерник	2	Объём 0,1 м3
4	Насос	4	Объём 0,012 м3 Давление 0,605 МПа
5	Смеситель-разбавитель	1	Объём 1 м3
6	Полимеризатор	1	Объём 4 м3 Давление 0,55 МПа
7	Циклонный отделитель	1	Объём 0,2 м3 Давление 0,55 МПа
8	Сепаратор	2	Объём 0,2 м3 Давление 0,55 МПа
9	Сборник суспензии	2	Объём 4 м3 Давление 0,55 МПа
10	Теплообменник	2	Объём 0,2 м3



3. Анализ возможных причин повреждения технологического оборудования

Причины повреждений производственного оборудования можно разделить на три группы:

1. повреждения, возникающие в результате механических воздействий на материал аппаратов;

2. повреждения, возникающие в результате температурных воздействий на материал аппаратов;

3. повреждения, возникающие в результате химического износа материала.

Повреждение технологического оборудования в результате механического воздействия возможно:

· Нарушения материального баланса работы аппарата, скорости и очередности подачи компонентов;

· Нарушений температурного режима работы аппарата;

· Чрезмерное внутренне давление;

· Гидравлический удар;

· Опасные вибрации;

· Нарушение работы аппарата с экзотермическими реакциями.

Повреждение технологического оборудования в результате химического воздействия возможно в виду причин:

· Химический износ

· Коррозия

Повреждение технологического оборудования в результате температурного воздействия возможно:

· Появление температурных напряжений стенок аппарата;

· Изменение механических свойств металла;

· Появление пластичных деформаций

Возможные причины повреждения технологического оборудования для оборудования, участвующего в процессе, приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1- Причины повреждения технологического оборудования

Причины повреждения технологического оборудования

Наименование оборудования

Газгольдер/26

Трубопроводы/7,912,15,17,18,23,24

Компрессор/6

Мерник/2,5

Насос/3,4,25

Смеситель-разбавитель/1

Полимеризатор/8

Циклонный отделитель/10

Насос/14

Сепаратор/13,16

Сборник суспензии/21

Сборник суспензии/19

Теплообменник/ 11,22

Причины повреждения от механических воздействий

Нарушение материального баланса

-

+

+

-

+

-

-

-

+

-

-

-

-

Нарушение температурного режима

-

-

-

-

+

-

+

-

-

-

-

-

+

Чрезмерное внутренне давление

-

+

+

+

+

-

-

-

+

-

-

-

+

Гидравлический удар

-

+

-

-

+

-

-

-

+

-

-

-

-

Опасные вибрации

-

+

+

-

+

-

-

-

+

-

-

-

-

Нарушение работы аппарата с экзотермическ. процессами

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Причины повреждения от химических воздействий

Химический износ оборудования

-

+

-

+

-

+

+

-

-

-

-

-

-

Коррозия

-

-

-

+

-

+

-

-

-

-

-

-

-

Причины повреждения оборудования от температурных воздействий

Появление температурных напряжений стенок аппарата

+

+

+

-

-

+

+

+

-

+

-

-

+

Изменение механических свойств металла

+

+

+

-

+

-

-

-

+

+

-

-

+

Появление пластичных деформаций

+

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+

Наиболее характерной причиной повреждения технологического оборудования от механических воздействий является чрезмерное внутреннее давление. Такое явление имеет место на производстве при нарушении технологического режима, при недостаточном контроле технологического процесса, при неисправности контрольно-измерительных приборов и защитной автоматики. Чрезмерное внутреннее давление в аппарате создается в результате нарушения материального баланса, происходящего вследствие несоответствия производительности насосов и компрессоров расходу продукта, при увеличении сопротивления в расходных и дыхательных линиях, а также в силу некоторых других причин. Также чрезмерное внутреннее давление может возникнуть при несвоевременном или неполном открывании задвижки, в которую подается продукт. В мерниках повышенное давление может возникнуть по причине отсутствия условий своевременного удаления вытесняемой паровоздушной смеси. Также нагревания до невысоких температур аппаратов, сплошь заполненных жидкостью, возможно большое внутреннее давление. Компрессоры, насосы могут повреждаться в результате опасных вибраций. Гидравлический удар, как одна из причин повреждения технологического оборудования, наиболее характерен для трубопроводов, также могут вследствие гидравлических ударов повреждаться насосы. Опасные вибрации в основном характерны для аппаратов, в которых имеются вращающиеся части, например насосы и компрессоры, а также данная причина повреждения характерна для трубопроводов.

К причинам повреждения технологического оборудования от химических воздействий относится, как уже было сказано коррозия оборудования и химический износ. Коррозия наиболее характерна для процессов с участием агрессивных веществ, а также в производствах, связанных с использованием азотной, серной, соляной кислот, уксусной кислоты и уксусного ангидрида, в процессах добычи, хранения и переработки сернистой нефти, в процессах электролиза, во время обработки жидкостей и газов, в состав которых входят галоидоводороды, кислоты, щелочи, хлористые и сернистые соли. В нашем процессе можно предположить, что коррозия будет характерна для мерников и для смесителя-разбавителя. А химическому износу подвержены кроме мерников и смесителя-разбавителя также трубопроводы и полимеризатор.

Повреждение технологического производственного оборудования может произойти в результате образования не предусмотренных расчетом температурных перенапряжений в материале стенок аппаратов и трубопроводов (характерно для практически всех аппаратов, участвующих в процессе), а также при изменении механических свойств материалов аппарата и появлении пластических деформаций (в основном характерно для насосов, компрессоров).



4. Анализ пожарной опасности технологического процесса

Анализ пожарной опасности - выявление нежелательных событий, влекущих за собой реализацию пожарной опасности, анализ механизма возникновения таких событий и масштаба их величины, способного оказать поражающее действие. Анализ пожарной опасности включает:

- определение пожарной опасности использующихся в технологическом процессе веществ и материалов;

- определение возможности образования горючей среды внутри помещений, аппаратов и трубопроводов;

- определение возможности образования в горючей среде источников зажигания;

- исследование различных вариантов аварий, путей распространения пожара и выбор проектной аварии;

- расчет категории помещений, зданий и наружных установок по взрывоопасной и пожарной опасности.

4.1 Определение пожарной опасности использующихся в технологическом процессе веществ и материалов

Определение пожаровзрывоопасных свойств производится для всех имеющихся на производстве веществ, материалов, смесей, полупродуктов и готовой продукции с учетом особенностей и параметров технологического процесса (давления, температуры, состава окислительной среды и т. п.).

Пожаровзрывоопасные свойства использующихся в производстве материалов сводятся в таблицу 4.1

Таблица 4.1- Определение пожарной опасности использующихся в технологическом производстве веществ и материалов

Показатель взрывопожароопасности	Вещества
	Пропилен	Циклогексан	Бензин (А-72)	Триэтилалюминий	Полипропилен
1	2	3	4	5	6
Группа горючести	Горючий газ	ЛВЖ	ЛВЖ	-	Горючий порошок
Температура вспышки	-	-170С	-270С	-	-
Температура воспламенения	-	-	-	-	-
Температура самовоспламенения	3250С	2600С	3750С	-680С	325?-388?
Нижний концентрационный предел распространения пламени	2,0%	1,3%	0,96%	-	40 г/м3
Верхний концентрационный предел распространения пламени	11,7%	7,8%	4,96%	-	-
Нижний температурный предел распространения пламени	-	-170С	-270С	-	-
Верхний температурный предел распространения пламени	-	200С	30С	-	-
Температура тления	-	-	-	-	-
Условия теплового самовозгорания	-	-	-	-	-
Минимальная энергия зажигания	0,24 МДж	0,22 МДж	0,22 МДж	-	3,4 МДж
Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами	+	-	-	Возд.-самовоспл., вода- взрыв.	-
Норм. скорость распространения пламени	0,436 м/с	0,436 м/с	0,445 м/с	-	-
Минимальное взрывоопасное содержание кислорода	10%(об.)	-	-	-	9,5%(об.)
Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора	-	-	-	-	-
Максимальное давление взрыва	858 кПа	860 кПа	572 кПа	-	590 кПа

Примечание: знак « - » означает, что данный параметр для вещества не определяется, либо отсутствуют данные в рассмотренной литературе

4.2 4.2 Определение возможности образования горючей среды внутри аппаратов и в помещении

Внутри технологических аппаратов с ЛВЖ (ГЖ) горючая среда может образоваться только при наличии в аппаратах свободного от жидкости объема (паровоздушного пространства), который сообщается с атмосферой и в той или иной степени насыщается парами ЛВЖ (ГЖ). Если аппараты или трубопроводы полностью заполнены жидкостью, в них нет паровоздушного объема и, следовательно, в них не могут образоваться взрывоопасные концентрации (кроме периодов пуска и остановки).

Горючая среда может образовываться в оборудовании, которое не заполнены на 100%. Так как возникает вероятность образования взрывоопасной паровоздушной среды. Сведения об оборудовании приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Основное оборудование технологического процесса

№	Наименование аппарата, позиция на схеме.	Количество, шт.	Степень заполнения жидкостью, %
1	2	3	4
1	Газгольдер (26)	1	100
2	Компрессор (6)	1	100
3	Мерник (2, 5)	2	68
4	Насос (3, 4, 14,25)	4	100
5	Смеситель-разбавитель (1)	1	61
6	Полимеризатор (8)	1	34
7	Циклонный отделитель (10)	1	17
8	Сепаратор (13, 16)	2	17
9	Сборник суспензии (21)	1	68
10	Сборник суспензии (19)	1	61
11	Теплообменник (11, 22)	2	100

Проанализировав таблицу 4.2 делаем вывод, что взрывоопасная среда не будет образовываться внутри следующего оборудования: газгольдер (26),компрессор (6), насосах (3, 4, 14,25),теплообменниках (11, 22), так как данное оборудование полностью заполнено жидкостью. В данных аппаратах возможно образование горючей среды в период пуска и остановки технологического оборудования.

В мерниках (2,5), смесителе-разбавителе (1), полимеризаторе (8), циклонном отделителе (10), сепараторах (13,16), сборниках суспензии (19,21) внутри аппаратов возможно образование горючей среды при нормальном режиме работы аппаратов.

При авариях и повреждениях аппаратов и трубопроводов из них выходят ГГ, ЛВЖ (ГЖ) и их пары, что может приводить к образованию пожаровзрывоопасных смесей не только у мест утечки, но и во всем производственном помещении или на открытых площадках.

Наибольшую опасность представляет помещение 2, в котором находятся полимеризатор (8), сепаратор (16), насосы (4,14). Так как именно в полимеризаторе в нормальном режиме работы возможно образование горючей среды (паровоздушной или газовоздушной смеси), причем степень заполнения жидкостью данного аппарата составляет 50% от полного объема аппарата 4 м³.

4.3 Определение возможности образования в горючей среде источников зажигания

Источник зажигания - средство энергетического воздействия, инициирующее возникновение горения данной горючей среды.

Источником зажигания может являться такое нагретое тело или такой экзотермический процесс, которые способны нагреть некоторый объем горючей смеси до определенной температуры, когда скорость тепловыделения равна или превышает скорость теплоотвода из зоны реакции, причем мощность и длительность теплового действия источника должны обеспечивать поддержание критических условий в течение времени, необходимого для развития реакции с формированием фронта пламени, способного к дальнейшему самопроизвольному распространению.

Под производственным источником зажигания следует понимать такие источники, существование или появление которых связано с осуществлением технологических процессов производств.

Источники зажигания по природе происхождения бывают:

1. от открытого огня, раскаленных продуктов горения и нагретые ими поверхности;

2. теплового проявления механической энергии;

3. теплового проявления химической энергии;

4. теплового проявления электрической энергии.

Открытый огонь, раскаленные продукты горения или нагретые ими поверхности в данном технологическом процессе не используются. Принимаем, как один из возможных источников зажигания, человеческий фактор: курение, нарушение ППБ РБ 1.03-92, халатное обращение с огнем.

Источники зажигания от теплового проявления механической энергии появляются в технологическом процессе при:

- соударениях твердых тел (в данном технологическом процессе исключается возможность образования этого источника зажигания ввиду отсутствия соударяющихся тел);

-поверхностном трении тел во время их взаимного перемещения (данный вид источников зажигания характерен для компрессора и насосов);

- механической обработке твердых материалов режущими инструментами (в рассматриваемом технологическом процессе данный вид источников зажигания не будет образовываться ввиду отсутствия процессов механической обработки твердых материалов);

- сжатии газов (характерен для компрессора);

Источники зажигания от теплового проявления химической энергии возможны от:

- веществ, самовоспламеняющихся и самовозгорающихся при соприкосновении с воздухом (в данном процессе используется вещество триэтилалюминий с температурой самовоспламенения -68⁰С);

- веществ, воспламеняющихся при взаимном контакте (возможно при действии окислителей на органические вещества; используемое в данном технологическом процессе вещество, входящее в состав катализатора, триэтилалюминий может взрываться при взаимодействии с водой);

- веществ, способных к взрыву при нагревании или механических воздействиях (связано с использованием взрывчатых веществ, в данном технологическом процессе они не используются)

Также для нашего технологического процесса будет характерно появление источников зажигания от теплового проявления электрической энергии. Не исключена возможность короткого замыкания электрической сети, обслуживающей технологическое оборудование и помещения. Большие переходные сопротивления и перегрузка могут стать первым звеном в образовании источником зажигания горючей среды. Разряды статического электричества, которые легко воспламеняют паро-, газо- и пылевоздушные смеси, могут образовываться при транспортировке газов, жидкостей по трубопроводам. Прямые удары молний при неправильной эксплуатации системы молниезащиты также могут явиться непосредственным источником зажигания.

4.4 Определение категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности

Категория помещения 1 по взрывопожарной и пожарной опасности принимается в соответствии с таблицей 1 НПБ 5-2005. Определение категории помещения осуществляется путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям, приведенным в таблице, от высшей (А) к низшей (Д). Основным критерием отнесения помещения к той или иной категории, является избыточное давление взрыва, развиваемое при воспламенении паровоздушных смесей.

Смоделируем расчетную аварию в помещении. Примем, что в помещении 1 произошла авария смесителя-разбавителя, и все содержимое аппарата вышло в объем помещения.

Масса поступившего в помещение бензина определяется по формуле:

, (4.4.1)

где - объем жидкости находящийся в аппарате, ;

- объем жидкости вышедший из трубопровода, ;

- плотность жидкости.

(4.4.2)

где - по условию задания.

(4.4.3)

где - объём жидкости, вышедшей из трубопровода до его отключения, ;

- объём жидкости, вышедшей из трубопровода после его отключения, .

(4.4.4)

где - расход жидкости в подводящей линии трубопровода, ,

- время закрытия задвижек, определяемое по [1]п. 4.2.3.



(4.4.5)

где - радиус подводящего и отводящего трубопровода, м;

, - длины подводящего и отводящего трубопроводов соответственно, м.

Давление насыщенных паров для каждого вещества определяется по формуле Антуана:

(4.4.6)

где А, В, С - константы Антуана;

Расчет интенсивности испарения бензина производится по формуле;

,(4.4.7)

где - расчетный коэффициент, зависящий от скорости воздушного потока и от климатической температуры воздуха в помещении (табл. 3 [1])

- молярная масса, кг/к моль;

- давление насыщенных паров, кПа.

Определение площади розлива:

Для определения площади розлива необходимо сравнить площадь помещения, ограниченного отбортовкой, и площадь свободного розлива жидкости.

Площадь помещения, ограниченного отбортовкой, равна:

(4.4.8)



Определение свободной площади розлива:

Принимаем, что 1 л бензина разливается на 1 м² поверхности, из этого следует, что 2,01 м³ бензина разольются на 2010 м².

Так как <, то принимаем, что бензин разольется на площади 83,16 м².

Время за которое испариться жидкость определяется:

(4.4.9)

где - время испарения жидкости. Принимается равным времени ее полного испарения, но не более 3600.

Поскольку полученное значение больше 3600, то время испарения примем равным 3600.

Находим массу испарившейся жидкости:

, (4.4.10)

Учитывая кратность аварийной вентиляции:

(4.4.11)

где К=7 -кратность системы аварийной вентиляции.

Стехиометрическая концентрация определяется по формуле:

, (4.4.12)

где: - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания:



; (4.4.13)

где n_с, n_н, n_о, n_х - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле вещества;

Определение плотности газа при расчётной температуре:

(4.4.14)

где = 97- молярная масса, кг/кмоль;

- молярный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

- расчетная температура,⁰С,

Свободный объем помещения принимается равным разнице геометрического объема помещения и объема оборудования, что принимают равным 80% от геометрического объема помещения.

, (4.4.15)

где - геометрический объем помещения (где -площадь помещения,м², h-высота здания, м).

Избыточное давление взрыва принимается равным:

(4.4.16)

где = 900 кПа - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме;

= 101,325 кПа - начальное давление;

- масса паров ЛВЖ, участвующая во взрыве, кг;

= 0,3 коэффициент участия горючего во взрыве (т.2);

- плотность ЛВЖ при расчетной температуре , .

Вследствие аналогичности расчета категории по взрывопожарной и пожарной опасности для помещений 2,3,4, сведем основные параметры для расчета в таблицу 4.3. При этом для каждого помещения отдельно будем моделировать расчетную аварию.

Таблица 4.3 - Параметры категорирования

Параметр	Помещение 1	Помещение 21	Помещение 32	Помещение 43
		-4	-	-
		-	-	-
		-	-	-
		-	-	-
Вывод:	Помещение относится к категории А по взрывопожарной и пожарной опасности по табл.1 [1]	Помещение относится к категории А по взрывопожарной и пожарной опасности по табл.1 [1]	Помещение относится к категории А по взрывопожарной и пожарной опасности по табл.1 [1]	Помещение относится к категории А по взрывопожарной и пожарной опасности по табл.1 [1]
Примечания для таблицы 4.5.1: где - масса поступившего в помещение вещества, кг; - давление насыщенных паров, кПа; - интенсивность испарения жидкости, кг/с*м2; - время испарения, с; - масса испарившегося вещества, кг; - стехиометрическая концентрация; - плотность газа при расчетной температуре, кг/м3; - свободный объем помещения, м3; - избыточное давление взрыва, кПа. 1. Для помещения 2 моделируется расчетная авария. Принимается, что произошло полное разрушение полимеризатора, и все содержимое аппарата поступило в объем помещения. 2. Для помещения 3 принимается следующая расчетная авария: разрушение сборника суспензии, и произошло поступление содержимого аппарата в объем помещения 3. 3. Для помещения 4 расчетная авария: произошла разгерметизация сепаратора, и все его содержимое поступило в помещение 4. 4. Данные параметры при расчетах не использовались.



По п. 10.1 [1] здание относится к категории А по взрывопожарной и пожарной опасности.

Категория наружной установки по взрывопожарной и пожарной опасности принимается в соответствии с таблицей 7 НПБ 5-2005. Определение категории наружной установки осуществляется путем последовательной проверки принадлежности её к категориям, приведенным в таблице, от высшей (А_н) к низшей (Д_н). Основным критерием отнесения помещения к той или иной категории, является избыточное давление взрыва, развиваемое при воспламенении паровоздушных смесей.

Принимаем, что произошло разрушение газгольдера, и весь газ, находящийся на хранении поступил в окружающую среду.

Масса поступившего из аппарата газа определяется по формуле (4.4.1):

где объем газа, находящегося в аппарате, ;

- объем газа, вышедшего из трубопровода, ;

- плотность газа.

где - объём газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, .

(4.4.17)

где - радиус подводящего и отводящего трубопровода, м;

- длина отводящего трубопровода, м.

Определение плотности газа при расчётной температуре по формуле(4.4.14):



где = 28 - молярная масса, кг/кмоль;

- молярный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

- расчетная температура,⁰С,

Горизонтальные размеры зоны, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени определяются:

, (4.4.18)

где - масса горючего газа, вышедшего из наружной установки при аварии, кг;

- плотность газа при расчетной температуре, ;

- нижний концентрационный предел распространения пламени,%.

Приведенная масса пара вычисляется по формуле:

(4.4.19)

где Q_сг - удельная теплота сгорания газа или пара, Дж кг^-1;

Z - коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1;

Q_о - константа, равная 4,52 10⁶ Дж кг^-1;

m_г - масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг.

Величина избыточного давления равна:



(4.4.20)

Так как полученное значение избыточного давления превышает 5 кПа, то по таблице 7 [1] принимаем что данная наружная установка относится к категории А_н по взрывопожарной и пожарной опасности.

Оценка индивидуального риска

Условная вероятность определяется следующим образом:

Вычисление значений «пробит»-функции :

, (4.4.21)

где (4.4.22)

Для этого выражения значения:

и ;

По таблице 9 [1] определяем условную вероятность поражения человека .

4.5 Исследование возможных путей распространения пожара

полипропилен давление пожарная опасность

В производственных зданиях и помещениях пожар может распространяться по сгораемым строительным конструкциям, отделочным тепло- и звукоизоляционным материалом, по веществам и материалам, непосредственно участвующим в процессе. Также огонь легко распространяется по мебели, одежде, документации, ЛВЖ, ГЖ, ТГМ, вентиляционному и канализационному оборудованию, оконным и дверным проемам, сгораемой изоляции электрических проводников, горючему мусору. Также достаточно немаловажный элемент путей распространения пожара - технологическое оборудование. Способствует распространению пожара также аварийный разлив жидкости, выброс газов, взрыв технологического оборудования. Данные пути распространения пожара являются возможными и для нашего помещения. Также в помещениях1-4 предусмотрены мероприятия по ограничению розлива, имеется в помещениях 1 и 4 системы аварийной вентиляции, система аварийного слива предусмотрена только в сепараторах (13,16) и в сборнике суспензии (19).



5. Обеспечение пожарной безопасности технологического процесса

Пожарная безопасность обеспечивается:

1) системой предотвращения пожара (предотвращение пожара должно достигаться предотвращением образования горючей среды и (или) предотвращением образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания);

2) системой противопожарной защиты;

3) организационно-техническими мероприятиями.

Мероприятия, направленные на предотвращение пожара и противопожарную защиту, предлагаются (разрабатываются) на основе исследования пожарной опасности технологического процесса, проведенного в соответствующих разделах работы и излагаются в следующей последовательности:

- мероприятия по ограничению образования горючей среды;

- мероприятия по предотвращению образования источников зажигания в горючей среде;

- мероприятия по ограничению распространения пожара.

Весь технологический процесс организовать согласно следующей схеме.

Ограничение образования горючей среды на промышленных предприятиях:

Общие требования к исключению горючей среды:

1. На предприятиях должна быть разработана и внедрена система обеспечения пожарной безопасности, охватывающая получение, транспортирование, производство, переработку и хранение горючих веществ и материалов. Мероприятия указанной системы должны учитывать комплекс пожаровзрывоопасных свойств веществ и материалов, их совместимость и обеспечивать условия безопасности по ГОСТ 12.1.044.

2. Пожароопасные вещества и материалы, получаемые и выпускаемые предприятием, должны иметь упаковку, соответствующую требованиям стандартов, технических условий, с предупреждающими надписями, маркировкой по ГОСТ 19433, знаками безопасности по ГОСТ 12.4.026 на этикетках и паспорт, в котором указывается наименование и марка вещества, дата его изготовления и номер сертификата, информация о пожаровзрывоопасных свойствах, а также меры пожарной безопасности при обращении с ним.

3. Хранение веществ и материалов должно осуществляться в соответствии с приложением 3[2], а также с учетом однородности средств их тушения.

4. Применение и хранение на предприятиях веществ и материалов неизвестного состава и с неизученными пожаровзрывоопасными свойствами запрещается.

5. Здания, сооружения, помещения и установки предприятий должны использоваться только по целевому назначению, определенному проектно-сметной документацией. При необходимости перепрофилирования должна в установленном порядке разрабатываться проектная документация.

6. На наружной стороне дверей производственных и складских помещений необходимо размещать указатель категории по взрывопожарной и пожарной опасности и класса зоны по ПУЭ в соответствии с приложением

4. На дверях помещений категорий А и Б должна дополнительно размещаться информационная карточка мер пожарной безопасности в соответствии с приложением 5[2].

7. Вещества и материалы перед использованием на производстве подлежат входному контролю на соответствие их противопожарным требованиям технических условий.

Исключение горючей среды в производственных зданиях:

1. Для каждого помещения инструкцией о мерах пожарной безопасности и технологическим регламентом должно быть определено предельное количество горючих веществ и материалов, места их размещения.

2. В производственных зданиях, помещениях вещества и материалы, используемые в технологическом процессе и способные при взаимном контакте к экзотермическим реакциям, должны размещаться в специально отведенных для этого зонах, не допускающих их контакта даже в случаях аварийных ситуаций.

3. Горючая среда, образуемая в процессе производства, должна быть изолирована от источников зажигания, а ее концентрация и температура должны быть такими, чтобы исключалось образование взрывоопасных смесей, при этом необходимо учитывать коэффициенты безопасности, установленные по ГОСТ 12.1.044[3]. Конкретные противопожарные мероприятия должны отражаться в технологическом регламенте.

4. Замена используемых в технологическом процессе веществ и материалов допускается только в обоснованных случаях и после проверки ее возможности, исходя из условий обеспечения пожарной безопасности. При этом должны разрабатываться и выполняться необходимые противопожарные мероприятия.

На промышленных предприятиях запрещается:

5. Хранить и применять в подвальных и цокольных этажах ЛВЖ и ГЖ, порох, взрывчатые вещества, баллоны с газами, продукцию в аэрозольной упаковке, целлулоид и другие легковоспламеняющиеся вещества и материалы.

6. Использовать чердаки, технические этажи, вентиляционные камеры, электрощитовые и другие технические помещения для организации производственных участков, мастерских, а также хранения продукции, оборудования, мебели и других предметов.

7. Размещать в лифтовых холлах кладовые и т. п.

8. Расходное количество горючих веществ и материалов, используемое в технологическом процессе, разрешается хранить в помещении, непосредственно возле установок и оборудования в количестве не более одной загрузки.

9. Транспортировка ЛВЖ и ГЖ должна производиться в герметичной таре.

10. Использование негорючих и трудногорючих веществ и материалов в технологических процессах допускается без ограничения, если они не являются окислителями и не способны самовозгораться.

11. Технологическое оборудование при нормальных режимах работы должно быть пожаробезопасным, а на случай опасных неисправностей и аварий необходимо предусматривать защитные меры, ограничивающие ущерб от пожара.

12. Режимы эксплуатации и обслуживания оборудования должны соответствовать паспортным данным, нормам технологического проектирования, правилам организации и ведения технологического процесса и регламенту проведения работ.

13. Оборудование должно устанавливаться и использоваться в соответствии с требованиями норм и правил пожарной безопасности, стандартов, технических условий и технологической схемой.

Для обеспечения пожарной безопасности при эксплуатации технологического оборудования необходимо выполнять следующие требования:

14. Расстановка оборудования должна обеспечивать свободные проходы и подходы к нему.

15. Технологическое оборудование должно находиться в исправном состоянии, работать без рывков, заеданий или повышенного трения движущихся частей. Эксплуатация оборудования с неисправной или отключенной автоматикой, обеспечивающей пожарную безопасность технологического процесса, запрещается.

16. Оборудование и тара для переработки и хранения легковоспламеняющихся и горючих веществ и материалов должны быть герметичны. Состояние уплотнений должно постоянно контролироваться и при повреждении, износе восстанавливаться.

17. Оборудование с наличием горючих веществ и материалов должно быть надежно защищено от повреждений и аварий установкой защитных устройств, предусмотренных в нормативной документации на это оборудование.

18. Аварийные задвижки и вентили на трубопроводах, транспортирующих ЛВЖ и ГЖ, должны содержаться в исправности, окрашиваться в красный цвет и иметь поясняющие обозначения. К ним должен быть обеспечен свободный доступ, в том числе и в случае аварийной ситуации.

19. Системы аварийного слива из емкостей и аппаратов должны поддерживаться в исправном состоянии. Аварийный слив можно производить только по указанию руководителя предприятия (подразделения). Последовательность операций при аварийном сливе должна быть отражена в инструкции о мерах пожарной безопасности.

20. Технологическое оборудование должно проходить текущий и капитальный ремонт в соответствии с технологическими регламентами, техническими условиями и сроками, определенными графиком, утверждаемым руководством предприятия.

21. Запрещается выполнять производственные операции на оборудовании и установках с неисправностями, которые могут привести к пожарам, а также при отключении контрольно-измерительных приборов, определяющих заданные режимы температуры, давления, концентрации и других технологических параметров горючих газов, паров, жидкостей.

22. Ремонт оборудования с горючими веществами, находящегося под давлением, набивка и подтягивание сальников на работающих насосах и компрессорах, а также уплотнение фланцев на аппаратах и трубопроводах без снижения давления в системе запрещается.

23. При сливе или наливе ЛВЖ и ГЖ следует, как правило, применять автоматизированные сливо-наливные устройства с герметизацией емкостей и улавливанием вытесняемых паров. При этом не должна допускаться загазованность прилегающей территории. Рассеивание паров в атмосфере должно быть обеспечено соответствующей конструкцией свечи газоотвода.

24. Устройства для заполнения и опорожнения технологических аппаратов должны исключать образование открытой падающей струи горючих или трудногорючих жидкостей.

25. Для мойки, обезжиривания изделий (деталей) и испытания оборудования должны применяться негорючие технические жидкости и составы, а также безопасные в пожарном отношении установки и способы. Применение для этих целей ЛВЖ и ГЖ возможно при обосновании и по согласованию с местными органами государственного пожарного надзора.

26. Работать только с включенными местными отсосами, улавливающими выделяющиеся пары.

Предотвращение образования в горючей среде источников зажигания должно достигаться применением одним из следующих способов или их комбинацией:

1. Применением машин, механизмов, оборудования, устройств, при эксплуатации которых не образуются источники зажигания;

2. Поддержанием температуры нагрева поверхности машин, механизмов, оборудования, устройств, веществ и материалов, которые могут войти в контакт с горючей средой, ниже предельно допустимой, составляющей 80% наименьшей температуры самовоспламенения горючего;

3. Регламентацией огневых работ;

4. Применением не искрящего инструмента при работе с легковоспламеняющимися жидкостями и горючими газами;

5. Ликвидацией условий для теплового, химического и (или) микробиологического самовозгорания обращающихся веществ, материалов, изделий и конструкций;

6. Устранением контакта с воздухом пирофорных веществ;

7. Применением в конструкции быстродействующих средств защитного отключения возможных электрических источников зажигания;

8. Применением электрооборудования, соответствующего пожароопасной и взрывоопасной зонам, группе и категории взрывоопасной смеси.

9. Исключение возможности появления искрового разряда в горючей среде с энергией, равной и выше минимальной энергии зажигания;

10. Применением технологического процесса и оборудования, удовлетворяющего требованиям электростатической искробезопасности;

11. Устройством молниезащиты зданий, сооружений и оборудования;

12. Уменьшением определяющего размера горючей среды ниже предельно допустимого по горючести;

13. Выполнением действующих строительных норм, правил и стандартов.

Исключение образования производственных источников зажигания от открытого огня и нагретых продуктов сгорания:

К мероприятиям по исключению источников зажигания от открытого огня и нагретых продуктов сгорания относятся:

а) Изоляция аппаратов огневого действия.

Для изоляции аппаратов огневого действия необходимо:

- аппараты огневого действия размещать в закрытых помещениях отдельно от других аппаратов;

- соблюдение необходимых расстояний между аппаратами огневого действия с установленными аппаратами со взрывопожароопасным веществом;

- предусматривать изоляцию аппаратов огневого действия от соседних взрывоопасных установок и аппаратов на случай аварии последних (паровые, водяные завесы).

б) Соблюдение мероприятий пожарной безопасности при проведении огневых работ.

в) Ограничение открытого огня, не вызванного потребностями производства.

Для этого необходимо:

- оборудовать места для сжигания отходов;

- применять горячую воду, пар для отогревания замерзших труб;

- применять безопасные способы очистки технологических коммуникаций (без применения открытого огня).

г) Изоляция высоко нагретых продуктов горения.

Для изоляции высоко нагретых продуктов горения необходимо:

- следить за состоянием кладки дымового канала труб;

- защищать высоконагретые поверхности теплоизоляцией;

- устраивать противопожарные разделки и отступки в местах прохождения дымовых труб через горючие конструкции;

- оборудовать устройствами регулирования температуры высоко нагретые продукты при использовании их в технологическом процессе.

д) Защита от искр при работе топок и двигателей внутреннего сгорания.

Для защиты необходимо:

- оборудовать искрогасителями или искроуловителями топки и выхлопные системы двигателей внутреннего сгорания.

Исключение образования производственных источников зажигания от теплового проявления механической энергии:

Исключение образования искр, которые образуются при ударах твердых тел.

Для исключения образования искр, которые образуются при ударах твердых тел, необходимо:

- применять искробезопасный инструмент, в местах, где возможно образование взрывоопасных смесей;

- для исключения попадания твердых тел в аппараты ударного действия на линиях подачи веществ устанавливать магнитные улавливатели, камнеловушки;

- для исключения образования искр от ударов подвижных частей о неподвижные старательно регулировать и балансировать валы, проверять зазоры между механизмами, не допускать перегрузки машин;

- применять искробезопасные вентиляторы для транспортировки взрывоопасных смесей;

- применять искробезопасные полы в помещениях со взрывопожароопасными категориями.

Предупреждение разогрева тел при трении.

Для предупреждения разогрева тел при трении необходимо:

- применять подшипники качения вместо подшипников скольжения для сильного нагруженных валов;

- систематически смазывать подшипники;

- очищать подшипники от загрязнений;

- устанавливать контроль за температурой нагрева подшипников (применяют приборы контроля температуры, термоиндикаторные краски);

- не допускать работу транспортерных лент, ременных передач в режиме перегрузки;

- контролировать натяжение ремней и транспортерных лент;

- заменять плоскоременные передачи клиноременными;

- защищать валы от наматывания волокнистых материалов (установка крышек, вращающихся втулок, установка зазоров, применение автоматических очистителей);

- применять правильно заточенные инструменты и соблюдать скорость подачи при механической обработке твердых материалов (пиление, сверление, точение, фрезерование).

Исключение образования производственных источников зажигания от теплового проявления электрической энергии:

Исключение образования производственных источников зажигания от теплового проявление химических реакций.

Для предупреждения пожаров по этим причинам необходимо предлагать мероприятия по таким направлениям:

1. Для веществ, которые самовозгораются на воздухе:

- обеспечение полной герметичности аппаратов;

- исключение контакта веществ с воздухом;

- введение ингибиторов поддержания установленных температурных режимов, исключающих образование термополимеров склонных к самовозгоранию;

- исключение причин и условий образования сернистых отложений (химическая очистка веществ от серы, нанесение на поверхность аппаратов защитных покрытий).

2. Для веществ, которые самовозгораются в контакте с водой:

- исключение попадания воды при хранении веществ;

- исключение попадания влаги воздуха при хранении веществ.

3. Для веществ, которые самовозгораются в контакте друг с другом:

- исключение контакта веществ друг с другом;

- исключение совместного хранения с другими горючими веществами.

4. Для веществ, склонных к саморазложению со взрывом в результате механических воздействий или действия высоких давлений или температур:

- защита веществ от воздействия высоких температур, давлений, ударов;

- соблюдение технологического регламента;

- исключение применения веществ и материалов, совместный контакт которых приводит к образованию саморазлагающихся веществ.

Способы исключения взаимодействия горючей среды и источников зажигания:

С целью исключения взаимодействия горючей среды и источников зажигания необходимо проводить следующие мероприятия:

1. При эксплуатации печей, реакторов огневого действия и других подобных установок исключать попадание горючих материалов, паров и газов к огневым топкам. Установки с открытым огнем запрещается устраивать в производственных помещениях категорий А, Б, В;

2. Применение открытого огня, курение, монтажные, аварийно-восстановительные работы в цехах и на объектах должны строго регламентироваться приказами и специальными инструкциями по объекту;

3. Размещение огневых установок с выделением искр производить с соблюдением безопасных расстояний от пожаро- и взрывоопасных участков и оборудовать их искрогасителями или искроуловителями;

4. В аппаратах, машинах, выхлопных или других трубах, нагревающихся в период работы до опасных для окружающих веществ и материалов температуры, необходимо устраивать отражающие лучистую энергию экраны, разделки и отступки;

5. Предусматривать автоматический контроль за технологическими операциями, в которых имеют место химические реакции с выделением тепла или происходит нагрев веществ выше их температуры самовоспламенения;

6. В процессах, где обращаются вещества, воспламеняющиеся от контакта с водой или воздухом, необходимо исключить их взаимоконтакт, для чего следует содержать в исправности аппараты, правильно использовать тару, удалять воздух из емкостей, вести ремонтные работы под защитой инертных газов;

7. Контролировать работу машин и механизмов, при эксплуатации которых появляются источники зажигания от их трения, высекание искр при работе стальным инструментом;

8. В цехах, связанных с обращением горючих газов, жидкостей и пылей, запрещать применение рабочих инструментов, при использовании которых могут быть высечены искры;

9. Осуществлять контроль за работой производственного оборудования, связанного с дроблением и размолом органических веществ и обработкой волокнистых горючих материалов, и не допускать попадания в него вместе с сырьем металла и камней. Это достигается тщательной сортировкой сырья перед загрузкой в оборудование и удалением металлических предметов и камней установкой магнитных сепараторов и камнеловушек;

10. Контролировать исправность производственного оборудования, тщательно следить за его регулировкой и наладкой. В производствах с наличием пожаро- и взрывоопасных паров, газов и пылей необходимо уделять внимание правильному подбору безопасных вентиляторов, которых при перекосах и ударах лопастей о корпус не должны высекать искры;

11. Исключать перегрузки производственного оборудования, которые могут привести к повреждению механизмов и деталей машин с последующим высеканием искр, или интенсивному трению. При обработке волокнистых материалов необходимо применять меры к предупреждению наматывания их на детали машин и механизмов;

12. Производить систематическую смазку трущихся и вращающихся частей машин и механизмов, а также осуществлять контроль за их нагревом и чистотой;

13. Предусматривать защиту производственного оборудования с ГГ, ЛВЖ и ГЖ от прямого действия солнечных лучей.

Способы предотвращения распространения пожара по производственным коммуникациям:

Для предотвращения распространения пожара по производственным коммуникациям применяются различные по устройству и принципу действия огнезадерживающие устройства.

Устройства, ограничивающие распространение пожара:

1. Сухие огнепреградители;

2. Жидкостные огнезатворы;

3. Затворы из твердых измельченных материалов;

4. Автоматические заслонки и задвижки.

Также необходимо обеспечить следующие мероприятия для ограничения распространения пожара:

1. Применять для строительства негорючие строительные материалы;

2. Уменьшить горючую загрузку помещений;

3. Использовать огнезащитную обработку металлоконструкций;

4. Выбор правильной технологической схемы производства;

5. В помещениях 2,3 установить системы аварийной вентиляции;

6. Предусмотреть в мерниках(2,5), смесителе-разбавителе(1), полимеризаторе(8), циклонном отделителе(10), сборнике суспензии(21) ;

7. Установить в помещениях 1,3 устройства подачи звукового и светового сигналов от приборов газового анализа;

8. Для газгольдера(26), смесителя-разбавителя(1), сепараторов(13,16), сборника суспензии(19) предусмотреть защиту от избыточного давления;

9. Необходимо установить защиту дыхательной линии в мерниках(2,5);

10. А также в мерниках(2,5), смесителе-разбавителе(1), сепараторов(13,16), сборника суспензии(19) предусмотреть азотную защиту.

Учитывая данные мероприятия по исключению образования горючей среды, образования источника зажигания, а также возможности распространения пожара, мы сможем обеспечить безопасность данного технологического производства.