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

должны были отключить на промывку и вместо него включать ре­

зервный.

В действительности продолжительность цикла полимеризации

в первое время не превышала 8 ч, причем давление в полимериза­ торе повышалось не постепенно, а скачкообразно. При изучении причин этого опасного явления выяснилось, что увеличение давле­

ния происходит не за счет постепенного отложения полимера на поверхности трубчатки, а вследствие забивки выводной трубы из

полимеризатора в дегазатор.

Процесс полимеризации проводится при температуре около

—IOOoC, а дегазация — в водном растворе при 500C. При кратко­ временном прекращении подачи полимеризата в выводную трубу попадали водяные пары, в результате чего в ней происходило за­ мерзание продукта. После частичной реконструкции выводной тру­

бы и уточнения технологического режима удалось несколько уд­

линить цикл полимеризации и смягчить опасное скачкообразное

повышение давления в полимеризаторе. Однако эта задача цели­

ком не решена и до настоящего времени.

Опасное повышение давления в аппаратах колонного типа, а

также в трубчатых холодильниках и кипятильниках вследствие забивки их полимерами и смолами имеет место и на других хи­ мических и нефтехимических производствах. '

Забивку аппаратов указанными продуктами можно исключить или уменьшить, если своевременно разработать меры ингибирова­

ния процессов термополимеризации непредельных соединений и за­

проектировать надежные схемы подачи ингибиторов.

Опасное повышение давления в системе возникает вследствие неправильного подбора параметров хладоагента при конденсации

увлажненных парогазовых смесей в трубчатых теплообменниках.

Иногда для более эффективного использования теплообменной поверхности выбирают хладоагент с более низкой температурой,

при этом пренебрегают удорожанием процесса и не учитывают возможность замерзания конденсирующейся воды и, как следствие этого, опасность повышения давления в системе.

Например, в производстве изопренового каучука имеется тех­

нологическая установка дегазации полимера. На этой установке из

раствора полимера отгоняется растворитель (изопентан). Процесс дегазации проводится при температуре около IOOoC с помощью

острого водяного пара. Парогазовая смесь сначала проходит через конденсаторы, охлаждаемые производственной водой, а затем по­

ступает в конденсаторы, охлаждаемые рассолом с температурой

15 С.

При разработке схемы конденсации парогазовой смеси, по-ви­ димому, предполагалось, что в конденсаторах, охлаждаемых про­

изводственной водой, сконденсируется весь или почти весь водя­ ной пар, а в рассольных конденсаторах сконденсируется раствори­

тель. Возможно, что при идеальном ведении процесса это предпо­ ложение осуществимо. Между тем в производственной практике

94

неизбежны отклонения от идеальных условий: временное повыше­

ние температуры производственной воды; колебания потоков паро­

газовой смеси; изменения состава парогазовой смеси; забивка теплообменников в трубном и межтрубном пространстве и т. п.

По указанным причинам содержание влаги в парах растворителя

после водяных конденсаторов может колебаться в широких пре­

делах. При повышенном содержании паров воды они выморажи­

ваются, образуя корку на внутренней поверхности трубок конден­ сатора. Вследствие этого ухудшается конденсация паров раствори­ теля и соответственно повышается давление в системе дегазации

полимера.

В отдельных случаях вымораживание паров воды из раствори­

теля приводит к прекращению слива углеводородного конденсата из теплообменника. Давление в системе резко завышается, откры­ ваются предохранительные клапаны, и изопентан стравливается в атмосферу. Одновременно срабатывает система автоматической

блокировки, при этом установка дегазации полимера аварийно от­

ключается.

Применение хладоносителя с температурой —15 °С в данной схеме технически необоснованно: температура кипения изопента­

на + 28 0C, следовательно, хладоагент с температурой O0C может

обеспечить достаточную степень конденсации изопентана. Ьолее

полную конденсацию изопентана из смеси с низкокипящими угле­

водородами и инертными газами, при отсутствии водяных паров,

целесообразно проводить хладоагентом с температурой —15 °С.

При очередном останове производства на капитальный ремонт

произвели реконструкцию системы конденсации парогазовой смеси

установки дегазации полимера. При этом смонтировали дополни­ тельные водяные конденсаторы. Для снижения забивки конденса­

торов крошкой каучука установили сепараторы. Рассольные кон­ денсаторы перевели на охлаждение за счет непосредственного

испарения в межтрубном пространстве аммиака. Пары аммиака

стали отсасывать компрессором 4АГ, который вырабатывает хла­ доагент с параметром OoC.

Система конденсации парогазовой смеси заработала более ус­ тойчиво. Однако нельзя считать, что реконструкция системы кон­

денсации парогазовой смеси была доведена до конца. Температу­ ра испарения аммиака зависит от давления, при котором происхо­ дит отсос его паров. Для точного выдерживания температуры

испарения аммиака необходимо иметь регулятор давления или га­

рантировать постоянство давления на приеме холодильных ма­ шин. Второй способ менее надежен, так как постоянство давле­

ния определяется нагрузкой на компрессор, которая зависит от

многих факторов.

Замена параметра хладоагента для конденсации парогазовой

смеси не могла полностью решить задачу устойчивости конденса­

ции парогазовой смеси, поскольку не исключена возможность под­

мерзания. Впоследствии смонтировали регулятор давления паров

95

аммиака и тем полностью исключили подмерзание конденсаторов.

Для более полного улавливания паров изопентана «хвостовой»

конденсатор стали охлаждать рассолом с температурой —15 uC.

Опасное повышение давления в кожухотрубных аппаратах вследствие необоснованного выбора хладоагента возможно не только при реализации технологических схем конденсации парога­ зовых смесей. Известны многочисленные аварии с холодильника­

ми, в которых охлаждаются увлажненные жидкости.

Предотвращение опасного повышения давления в аппаратах в

таких случаях возможно при условии технически обоснованного

выбора хладоагента с нужными параметрами и обеспечении авто­ матического регулирования их значений.

Опасное повышение давления в аппаратах зависит от надеж­ ности водоснабжения предприятия в целом и каждой технологи­

венного выполнения работ при строительстве сооружений водо­

снабжения большие промышленные комплексы оставались без во­ ды, что вызывало серьезные нарушения в технологических

процессах и в том числе аварийное повышение давления в аппарату­ ре. Один такой характерный случай был описан в гл. 3 разд. I.

Одной из причин неудовлетворительного водоснабжения являют­ ся ошибки в гидравлических расчетах внутриобъектных водопро­ водных сетей. Это можно наглядно иллюстрировать на примере

из производственной практики.

На нефтехимическом предприятии из одного коллектора по­

ступала вода на установку ректификации углеводородов и в холо­

дильный цех. Основными потребителями производственной воды

на указанных объектах были дефлегматоры (установка ректифи­

кации) и конденсаторы (холодильный цех). Однако водопотребители находились в неравных условиях: дефлегматоры ректификации были установлены на высоте 18—24 м, а конденсаторы холо­ дильного цеха — на высоте около 10 м. При уменьшении количест­

ва циркулирующей воды основная масса воды поступала на кон­

денсаторы холодильного цеха, где она использовалась не эффек­

тивно, а на ректификационных агрегатах происходило повышение

давления в колоннах, нарушалась четкость разделения компонен­

тов и т. п. Подобного рода просчеты не единичны.

На одном нефтехимическом предприятии технологические ус­

тановки, расположенные на значительном удалении от насосной

водоснабжения, практически оказались без воды. Если на установ­

ках, расположенных вблизи насосной, перепад давления прямой и обратной воды составлял 15—18 м, то на отдаленных установках

перепад был всего лишь 3—4 м, что явно недостаточно для нор­

мальной работы. Такое положение создавалось вследствие неудач­

ного гидравлического расчета сетей водоснабжения, а также из-за

расположения блока водоснабжения за пределами производствен­

ной зоны.

96

Типовая схема регулирования давления в ректификационных

колоннах состоит в том, что на линии обратной воды (охлаждаю­

щего рассола) устанавливается регулирующий клапан, работаю­

щий от импульса давления верха колонны. При увеличении на­

личивается расход охлаждающего агента, при этом давление в ко­

лонне остается неизменным.

В производственной практике известны случаи, когда вследст­ вие недостатка воды нарушается выдерживание режимного давле­ ния в ректификационных колоннах. Заниженная подача охлажда­

ющей воды на дефлегматоры возможна даже при наличии доста­

точной мощности оборотного водоснабжения предприятия в целом.

Такая ситуация создается при недостаточном сечении трубопрово­

дов прямой и обратной воды к дефлегматору, при малом диаметре

регулирующего клапана на трубопроводе обратной воды после дефлегматора, а также из-за завышенного подпора в сетях обрат­

ной воды оборотного водоснабжения. Это можно наглядно пока­ зать на примере ректификации циркулирующего растворителя в

производстве изопренового каучука.

Конденсация паров растворителя после ректификационной ко­ лонны производится в двух дефлегматорах, обвязанных последова­

тельно по продукту и охлаждающей воде. Пары растворителя из ректификационной колонны поступали в первый дефлегматор, в

котором частично конденсировались. Окончательная конденсация

происходила во втором дефлегматоре. Охлаждающая вода снача­

ла подавалась во второй дефлегматор, затем в первый, откуда она самотеком сливалась в общезаводскую сеть обратной воды.

На трубопроводе обратной воды после первого по ходу паров

дефлегматора был установлен регулирующий клапан для обеспе­ чения выдерживания заданного давления в колонне.

В процессе освоения производства выявилась потребность в значительном увеличении нагрузки на указанный ректификацион­

ный агрегат. При проверочном расчете определилось, что узким

местом в агрегате являются дефлегматоры. Для повышения эф­ фективности дефлегматоров изменили их обвязку с тем, чтобы ох­ лаждение осуществлялось не по последовательной схеме, как

раньше, а по параллельной; при этом была сохранена первона­

чальная схема регулирования. Подводящие трубопроводы прямой

и обратной воды сохранились прежними.

Однако это изменение схемы обвязки дефлегматоров оказалось

практически бесполезным, так как увеличить подачу воды на деф­ легматоры не представилось возможным. По-прежнему давление в колонне часто завышалось. Регулирующий клапан практически

всегда находился в полностью открытом состоянии, поэтому дав­ ление в колонне стало неуправляемым: оно менялось в широких пределах в зависимости от температуры воды и нагрузки по

сырью.

Процесе ректификации удалось сделать стабильным только с увеличением сечения трубопровода обратной воды после дефлег­

маторов до общего коллектора обратной воды.

Из приведенных примеров следует, что безопасность эксплуата­

ции пожаро- и взрывоопасных производств в значительной степе­

ни зависит от решения вопросов водоснабжения как в целом по предприятию, так и по каждой технологической установке, и агре­

гату в отдельности еще на стадии проектирования предприятия.

ГЛАВА 3

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ КЛАПАНЫ

Предохранительные клапаны являются основным предохрани­

тельным устройством, предназначенным для защиты аппаратов и коммуникаций от опасного повышения давления.

Классификация и область применения предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны общего назначения изготовляют

двух типов: пружинные и рычажно-грузовые.

В пружинных клапанах тарелка прижимается к седлу корпуса

пружиной. В рычажно-грузовых клапанах усилие, прижимающее

тарелку к седлу корпуса, создается грузом через рычажное уст­

ройство.

По конструкции предохранительные клапаны разделяют на полноподъемные и неполноподъемные в зависимости от подъема

золотника.

Пружинные предохранительные клапаны, в зависимости от ти­ па пружин и устройства золотникового блока, могут быть полно­ подъемными и неполноподъемными. Рычажно-грузовые предохра­ нительные клапаны бывают только неполноподъемного типа.

Предохранительные клапаны по конструкции выхлопа подраз­ деляют на герметичные и негерметичные. Все пружинные предо­

хранительные клапаны конструкции Гипронефтемаша относятся к типу герметичных клапанов. Все рычажно-грузовые клапаны не

имеют герметичного выхлопа, поэтому они являются негерметич­ ными.

Герметичные пружинные предохранительные клапаны системы Гипронефтемаша в зависимости от конструкции делятся на урав­ новешенные и неуравновешенные.

К уравновешенным клапанам относятся предохранительные кла­

паны ППК и СППК; к неуравновешенным клапанам — клапаны

ППКД, имеющие специальную диафрагму, защищающую пружи­ ну клапана от непосредственного соприкосновения со средой.

Пружинные предохранительные клапаны типа ППК-4 изготов­

ляют с устройством (рычагом) для проверки исправностей дейст­

98