Файл: Брейман, М. И. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах.pdf

√ - *4 C L. IH •

УДК (614.838.+614.841.34):66

Б 87

Μ.И. Брейман

Б87 Инженерные решения по технике безопасности в пожаро­ ві взрывоопасных производствах. Μ., «Химия», 1973.

344 с., 102 рис., список литературы 62 ссылки.

На основе большого фактического материала, собранного автором в процессе освоения и эксплуатации нефтехимических предприятий, в книге приводится анализ основных направле­ ний работы по предотвращению опасностей, могущих возник­ нуть в пожаро- и взрывоопасных производствах. Исходя из этого анализа даются рекомендации и направления для выбо­ ра оптимальных инженерных решений, обеспечивающих умень­ шение газовыделений, защиту аппаратуры от опасного повы­ шения давления, увеличение степени безопасности при хране­ нии, транспортировании и применении сжиженных углеводород­ ных газов и легковоспламеняющихся жидкостей. Рассматри­ ваются мероприятия по эксплуатации факельных систем и без­ опасности работы с алюминийалкилами.

Помимо материалов, взятых из практики отечественной промышленности, автор использует также зарубежные мате­ риалы.

В книге приводятся справочные данные, редко встречаю­ щиеся в литературе и полезные для развития положений, вы­ двигаемых автором.

© Издательство «Химия», 1974

РАЗДЕЛ ɪ

ИСТОЧНИКИ ЗАГАЗОВАННОСТИ И ИХ УСТРАНЕНИЕ

Безопасность эксплуатации современных химических, нефтехи­ мических и нефтеперерабатывающих предприятий, а также обес­

печение нормальных условий труда в значительной степени зависят

от того, как предотвращаются выделения пожаро- и взрывоопас­ ных, а также токсичных продуктов производства в атмос­ феру и производственные помещения. На этих предприятиях по­

лучаются и применяются в больших количествах легковоспламе­

няющиеся жидкости с низкой температурой вспышки и взрыво­ опасные газы в сжиженном и газообразном состоянии. В паро- и газообразном состоянии такие вещества образуют взрывоопасные

смеси с воздухом при низких концентрациях. Эти смеси взрыва­

ются при импульсах небольшой интенсивности, создавая при этом большое давление на стенки аппаратов/ емкостей и на строитель­ ные конструкции зданий. Например, применяющиеся в промыш­

ленности синтетического этилового спирта и синтетического каучу­

ка сжиженные газы (бутан, бутилен, пропан, пропилен, дивинил,

хлористый метил, этилен) ацетилен, метан водород и др. образу­ ют взрывоопасные смеси с воздухом уже при содержании их в ко­

личестве 0,75—5,0 объемн.%'. Минимальная энергия (в мДж), не­

обходимая для воспламенения паро- и газовоздушных смесей, со­

ставляет для бутана, пропана, бутилена 0,24, метана 0,28, ацетиле­

на и водорода 0,011. Давление взрыва этилена, ацетилена и во­

дорода при нормальных исходных давлениях этих веществ состав­

ляет соответственно 8,86; 10,3 и 7,39 кгс/см2; бутана и пентана со­

ответственно 8,6 и 8,65 кгс/см2; метана — 7,2 кгс/см2.

При производстве некоторых продуктов на этих предприятиях применяются вещества с пирофорными свойствами (алюминийал-

килы, металлический натрий, калий, литий и др.), перекисные со­ единения.

Санитарно-гигиеническая характеристика указанных промыш­

ленных предприятий в числе других факторов определяется при­

менением ,или получением в них токсичных веществ преимущест­

венно наркотического действия иногда с более или менее выра­

женным раздражающим действием. В некоторых производствах в больших количествах применяются сильнодействующие ядовитые

вещества (нитрил акриловой кислоты, сероводород, хлористый ме­

тил и др.) и вещества резкораздражающего и кожного действия

(диметилдихлорсилан, алкилхлорсиланы и др.). При нарушениях

3

технологического режима и при авариях возникает опасность газо-

выделений, вызывающих отравления, химические ожоги и обмора­ живания. і

Высокие параметры ведения технологических процессов (дав­ ление, вакуум, температура), огромные единичные мощности аг­

регатов, большое многообразие технологического и насосно-ком­

прессорного оборудования в значительной мере осложняют зада­ чу исключения утечек продуктов производства в атмосферу и

производственные помещения.

Инженерный анализ причин загазованности должен способ­

ствовать их устранению или уменьшению и созданию безопасных и здоровых условий труда на производстве.

ГЛАВА 1

НАДЕЖНОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ

Аппараты и коммуникации в химической, нефтехимической и

нефтеперерабатывающей промышленности эксплуатируются под воздействием активных сред в широком диапазоне температур и

давлений. Безопасность эксплуатации такого оборудования опре­ деляется главным образом его способностью противостоять этим

жестким условиям.

В последние годы уделяется большое внимание вопросам тео­ рии и практики повышения надежности оборудования и коммуни­ каций.

Требования достижения высокой надежности нередко вступа­ ют в противоречие с другими существенными характеристиками оборудования, такими, например, как технологичность изготов­

ления, транспортабельность, сокращение металлоемкости, умень­

шение стоимости и т. п. В этих условиях наиболее важным явля­ ется:

дальнейшее повышение качества металла, применяемого для изготовления оборудования;

определение объективных характеристик работоспособности ме­ талла аппаратов в эксплуатационных условиях;

разработка технологии изготовления аппаратов с повышенны­ ми показателями качества;

уменьшение последствий аварийных разрушений оборудования

за счет совершенствования методов организации и оснащения ре­

монтно-восстановительной службы действующих предприятий.

Повышение надежности оборудования и коммуникаций воз­

можно также за счет более полного выявления потенциальных

очагов аварий на стадии конструирования и испытания.

В этой главе приведены некоторые сведения, имеющие своим назначением систематизировать и обобщить накопившийся опыт

4

по повышению надежности оборудования и коммуникаций в хими­ ческой, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышлен­

ности. <

Температурные напряжения и надежность аппаратов

В производственной практике известны случаи разрушения ап-

паратов вследствие усталости металла от повторно-периодической нагрузки, усугубленной дополнительными напряжениями от зна-

чительной разницы между температура­ ми стенки и штуцера аппарата.

Исследования, проведенные Всесоюз­

ным научно-исследовательским институ­

близкого расположения штуцеров), циклические знакопеременные нагрузки (режим работы «реакция—регенерация») и остаточные

напряжения, возникающие при сварке вновь устанавливаемых

штуцеров взамен отбракованных, приводят к местным разрушени­

ям реакторов и снижению их длительной эксплуатационной на­

дежности.

На одной из установок гидроформинга произошло разрушение

реактора, изготовленного из стали 20К с толщиной стенок 46 мм,

при гидравлическом испытании зимой при температуре окружаю­

щего воздуха —20 0C. Реактор до разрушения работал 53 940 ч при давлении углеводородной смеси и газов 23 кгс/см2 и темпера­ туре стенок 90—120oC.

Разрушение (рис. 1.1) имеет вид трещины, проходящей через

верхнюю сферическую часть и сварочные швы штуцеров. Излом

ния нагрузок в течение длительной службы, нарушившие микро­

сплошность металла корпуса. При гидравлическом испытании на

холоде произошел разрыв металла. Для начала его катастрофиче­

ского разрушения потребовалось наличие трех условий: определен­

ного напряжения, дефектов (несплошностей) в металле и воздей­

ствие низкой температуры, имевшей место в процессе испытания.

Чтобы устранить воздействие низкой температуры, необходимо

строго выполнять требования «Регламента проведения в зимнее

5

время пуска, остановки и испытаний на плотность аппаратуры хи­

мических, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, а

также газовых промыслов и газобензиновых заводов». Этот нор­

мативный документ согласован с Госгортехнадзором СССР и ут­

вержден Министерством химического и нефтяного машинострое­

ния и распространяется на аппаратуру, изготовленную в соответ­

ствии с OCT 26-291—71 «Сосуды и аппараты сварные стальные.

зимнее время таких аппаратов, работающих под давлением, дол­

жен осуществляться с соблюдением требований, вытекающих из

при понижении температуры стенки должно соответствовать тре­ бованиям схемы. Скорость подъема или снижения температуры

рекомендуется не более 30 °С/ч, если нет других указаний в техни­

ческой документации.

Достижение давления pɪ и р2 рекомендуется осуществлять по­

степенно, прибавляя по 0,25 pɪ (или р2) в течение 1 ч с 15-минут­ ными выдержками давлений на ступенях 0,25 p↑ (р2), 0,5 p (ρ2) и

0,75 pi (p2)∙

При необходимости испытания аппаратов на плотность под ра­

бочим давлением в зимнее время необходимо выполнять все тре­

бования, предъявляемые к пуску. Рекомендуется по возможности пуск, остановку и испытания проводить при температурах окружа­

ющего воздуха выше O0C, а при температурах воздуха ниже OvC

следует прогревать аппарат.

6