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

В целях уменьшения загрязнения атмосферы и сокращения по­ терь продуктов Министерство нефтеперерабатывающей и нефтехи­ мической промышленности и Министерство химического и нефтя­

ного машиностроения по согласованию с Госгортехнадзором уста­

новили нормы превышения расчетного (рабочего) давления над нормальным технологическим давлением в аппаратах и емкостях, снабженных предохранительными клапанами.

Расчетное (рабочее) давление в сосудах и аппаратах должно

превышать нормальное технологическое давление в следующих

пределах:

для сосудов и аппаратов, в которых хранятся или обрабатыва­

ются нейтральные вещества,— на 10%, но не менее чем на 1 кгс/см2.

Для сосудов и аппаратов со взрывоопасными или высокоток­

сичными веществами:

при установке на этих аппаратах одной системы предохрани­ тельных клапанов —на 10%, но не менее чем на 2 кгс/см2;

при установке на этих аппаратах двух систем предохранитель­

Кратковременное превышение давления в сосуде в пределах

до 10% от расчетного (рабочего) во время действия предохрани­ тельных клапанов не учитывается при расчете сосуда (аппарата) на прочность. Если исполнительная толщина стенки аппарата (без

учета прибавки на коррозию) выше расчетной, рекомендуется оп­

ределять допустимое рабочее давление в аппарате исходя из при­

нятой толщины стенки.

При определении допустимого рабочего давления должно при­

ниматься во внимание действие не только внутреннего давления, но и ветровых, сейсмических, весовых и других нагрузок.

В ТУ ПК—71 указанные нормативные материалы уточняются применительно к промышленности синтетического каучука:

для аппаратов, содержащих негорючие или нейтральные про­

дукты, величина расчетного давления принимается большей на

10%, но не менее чем на 1 кгс/см2 выше режимного давления;

для аппаратов, предназначенных для огневзрывоопасных про­

дуктов или токсичных веществ, оборудованных приборами автома­ тического регулирования давления и температуры, величина рас­ четного давления должна приниматься большей на 10%, но не ме­

нее чем на 2 кгс/см2 выше режимного давления; ■

для аппаратов, предназначенных для огневзрывоопасных или токсичных веществ, не имеющих автоматического регулирования

давления и температуры или блокировки с источником давления, величина расчетного давления должна приниматься большей на

15%, но не менее чем на 3 кгс/см2 выше режимного давления. Расчетное давление для аппаратов с режимным давлением ме­

нее 0,5 кгс/см2 следует принимать равным 0,6 кгс/см2.

90

Для унифицирования конструкции аппаратов ТУ ПК—71 ре­

комендуют принимать расчетное давление аппаратов по следующе­

му ряду: 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10,0; 16,0; 20,0; 25,0; 40,0;

64,0; 80,0 кгс/см2. Там же приведена таблица минимальных рас­ четных давлений, принимаемых для аппаратов колонного типа,, работающих под внутренним давлением, установленных на открытых площадках на бетонных и железобетонных фунда­

ментах.

Технологические процессы и их аппаратурное оформление, при­

нятые в промышленности синтетического каучука, характерны для многих нефтехимических и других родственных производств. По­

этому нормативные положения, принятые в ТУ ПК—71, могут

быть рекомендованы для руководства при проектировании и экс­

плуатации и других пожаро- и взрывоопасных производств.

При конструировании аппаратов, которые полностью заполня­ ются по условиям технологического процесса жидкой фазой и в которых исключена возможность повышения давления за счет хи­ мической реакции или обогрева, расчетное давление следует при­ нимать по максимальному давлению в питающем источнике. О по­ следствиях нарушения этого требования можно судить по аварии,,

происшедшей на одном нефтехимическом заводе в цехе получения триизобутилалюминия.

Первоначальной стадией синтеза триизобутилалюминия явля­

ется приготовление толуольной суспензии алюминия. Для этого в

один аппарат заливают заданное количество толуола, а в другой—1 загружают порошок алюминия, который затем передавливается

азотом в первый аппарат. Этот способ приготовления суспензии

при соблюдении определенных требований в принципе является

безопасным, но технологическая схема передавливания порошка

алюминия была построена неудачно. Во-первых, для передавлива­ ния применялся водород при исходном давлении 65—70 кгс/см2^

при расчетном давлении в аппаратах 6 кгс/см2; во-вторых, на под­ водящем трубопроводе водорода после редуцирующего приспособ­ ления и на аппаратах отсутствовали предохранительные клапаны.

К тому же аппаратчик после загрузки в аппарат порошка алюми­

ния закрыл крышку и закрепил ее только двумя шпильками вме­

сто восьми. Резьба шпилек и гаек имела износ. При передавлива­

нии порошка алюминия в результате возросшего давления внутри

аппарата была сорвана резьба шпильки и гайки крепления крыш­

ки загрузочного люка, изломана вторая шпилька и отброшена

крышка люка. При разрушении болтового соединения образова­

лась искра и произошел хлопок с последующим загоранием водо­

рода и алюминиевого порошка. Аппаратчик получил ожоги.

При расследовании аварии не удалось точно определить повы­

шение давления в аппарате по сравнению с рабочим, так как дав­

91

ление водорода после редуцирующего устройства на картограмме

вторичного прибора не регистрировалось в течение двух суток,

предшествовавших взрыву.

Из приведенного примера следует, что если расчетное давление

аппарата меньше давления источника питания, необходимо преду­

сматривать дополнительные меры защиты аппарата от опасного повышения давления в нем. В отдельных случаях, когда это не связано со значительными затратами, целесообразно принимать расчетное давление аппарата равным давлению источника пита­ ния.

ГЛАВА 2

КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ ОПАСНОГО ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В АППАРАТАХ

Причиной опасного повышения давления может быть неудач­ ная конструкция внутренних устройств аппарата.

На рис. ILl показана конструкция испарителя, запроектиро­ ванного в технологической схеме получения формальдегида на -одном производстве. В штуцера 5 подается воздух, в штуцер 6— метанольно-водная шихта, в штуцер 7 — водяной пар. Метанольно­

воздушная смесь выходит через штуцер 9 и через перегреватель

направляется в контактный аппарат на каталитическое окисление,

которое проводится при 630—650 °С.

Пары метанола с воздухом образуют взрывоопасные смеси

(нижний предел воспламенения 6,0, верхний предел — 34,7 объ-

емн.%; минимальная температура самовоспламенения метанола—

436 0C).

Во избежание взрыва в контактном аппарате процесс окисле­ ния метанола проводят при его концентрации в метанольно-воз­ душной смеси значительно более высокой, чем концентрация для верхнего предела взрываемости. Заданная концентрация метанола

в смеси обеспечивается температурным режимом в испарителе: чем ниже температура в испарителе, тем ниже концентрация ме­

танола в метанольно-воздушной смеси при заданном режимном

давлении в испарителе. Эти условия в значительной степени опре­ деляются конструкцией испарителя: в нем не должно повышаться давление; испаритель должен надежно сепарировать капельную'

жидкость из метанольно-воздушной смеси.

Между тем принятая конструкция испарителя не обеспечивала выдерживания заданного режима работы. Насадка (кольца Pa-

шига) в отбойной части аппарата частично крошилась и перекры­

вала металлическую сетку, установленную на трубе обратного

стока жидкости. При этом жидкий метанол накапливался в отбойни­ ке, создавая дополнительное сопротивление прохождению мета­ нольно-воздушной смеси и повышая давление в испарителе. По ме-

92

ре достижения определенного значения давления в испарителе

происходил выброс жидкости из отбойника в контактный аппарат

и резкое повышение температуры в испарителе. Вслед за этим дав­

ление в нем понижалось, темпе­

разрабатывали технологию получения высокомолекулярного бутил­

каучука, то не предполагалась возможность забивки полимериза­

тора и выводного трубопровода полимерами. Поэтому при офор­ млении технологической схемы и конструировании полимеризатора

не предусматривали специальных мер против забивки. Последствия

просчетов в научно-исследовательских и проектно-конструктор­ ских работах выявились во время освоения производства.

Первоначальным регламентом предполагалось, что продолжи­

тельность цикла полимеризации должна составлять примерно

20 ч. В течение этого времени должно было происходить отложе­ ние полимера на поверхности внутренней трубчатки, постепенное

в связи с этим увеличение давления. Поэтому полимеризатор

93