Пожарная безопасность. 4

Содержание.

Введение………………………………………………………………….    2

                                        Введение.

Защита промышленных предприятий от пожаров и взрывов неразрывно связана с изучением пожаро-взрывоопасности технологического процесса производства. Без выявления причин возникновения и распространения пожара или взрыва нельзя провести качественно пожарно-техническое обследование объектов, исследование имевших место пожаров и взрывов, а следовательно необходимости дальнейшего улучшения защиты объектов.

Разработка эффективной противопожарной защиты предполагает, помимо знаний в общей методике  анализа пожарной опасности, наличие глубокого понимания сущности  технологии и пожароопасных свойств обращающихся в производстве веществ.

Используемые в производстве вещества обычно претерпевают ряд физических и химических превращений: нагреваются, охлаждаются, реагируют друг с другом и т.д. Все эти процессы используют в большинстве  современных производств и поэтому называются основными технологическими процессами. Наиболее распространёнными в промышленности пожароопасными являются процессы нагрева, ректификации, абсорбции и сушки.

Целью курсового проекта является осуществление анализа пожарной опасности технологического процесса и разработка мер противопожарной защиты. Метод анализа пожарной опасности и защиты технологических процессов производств основан на выявлении в производственных условиях причин горючей чреды, источником зажигания и путей распространения огня.

Таким образом, при анализе пожарной опасности и защиты технологических процессов производств необходимо:

а) Выяснить, ккакие вещества и в каком количестве обращаються в производстве, каковы их основные физико-химические свойства. Поэтому необходимо выяснить химический состав, температуру кипения, плотность паров по воздуху, температуру вспышки, нижний и верхний температурные пределы воспламенения (взрыва), концентрационные пределы воспламенения (взрыва), температуру воспламенения и самовоспламенения, теплоту горения, токсичность, средства для тушения.

б) Установить пожаро-взрывоопасность среды внутри производственного оборудования с учетом свойств веществ и режима работы аппаратов.

в)  Установить по каким причинам может происходить выход горючих веществ из аппаратов и трубопроводов наружу, т.е. выявить возможные причины повреждений и аварий аппаратов и к каким последствиям это может привести.

г) Выявить причины появления источников зажигания и пути распространения пожара.

д) По всем рассмотренным вопросам определить основные направления противопожарной защиты.

В нашем случае объектом анализа пожарной опасности выступает технологический процесс получения полиэтилена (пропилена).

1. Исходные данные.

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.

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

В полимеризаторе обращаются пары пропилена, бензина А-76 и циклогексана.

Процесс полимеризации происходит под избыточным давлением 0.36 МПа, при рабочей температуре в аппарате (полимеризаторе) = 750С. 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 А-76 + 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 А-76:

                            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).

5. Пожаровзрывоопасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкций.

Особенностью технологического процесса полимеризации является то, что полимеризатор работает под избыточным давлением.

Из емкости полимеризатора выхода газа и паров не будет.

Сборник суспензии: при изменении уровня суспензии в аппарате  возможен выход паровоздушной смеси через дыхательную линию. Проведем анализ, является ли он пожаровзрывоопасным:

Т нпв ≤ Т

Температура суспензии в сборнике 66 0С, т.е.

660С > -340С

следовательно, выброс паровоздушной смеси через дыхательную систему пожаровзрывоопасен.

Количество горючих паров, выходящих из сборника за один цикл при «большом» дыхании равен:

              Gδ = Vж··φs· [кг/цикл]

где, Gσ – количество выходящих паров из заполняемого жидкостью аппарата, кг/цикл; Vж – объем поступающей в аппарат жидкости, м куб.; Рр – рабочее давление в аппарате, Па.

Величину Vж можно определить, зная геометрический объем аппарата Vан и степень его заполнения Vж = ε∙Vан

Vж = ε ∙Vап

Vап = ПД²∙H/4=3.14∙2.12∙2,6/4= 9 м куб.

ε - степень заполнения аппарата примерно равно 0,9

Vж = 0,9∙9= 8,1 м куб

Концентрация насыщенного пара при рабочей температуре:

φs = ps ∙pp = 3,79 ∙ 105  /12 ∙ 104 = 0,008

ps = 10³∙ 10(А – В/(tр +Са)

ps = 10³∙ 10(8,41944 – 2629,65/(66+384,195))              = 986,28 Па

pр = 0,12МПа = 12∙ 104   Па

М ≈100

Количество выходящих паров из заполняемого жидкостью аппарата: