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

^пруж — сила пружины, закрывающая клапан, кгс;

•$кл — площадь сечения клапана по среднему диаметру, см2;

Sh — неуравновешенная эффективная площадь диафрагмы у клапана, см2.

Ниже приведены значения S11 и 5Кл: для клапанов типа ППК4Д

по данным Гйпронефтемаша:

Условный диаметр клапана

тивная площадь диафраг­

ППКД не должно колебаться, т. е. должно быть практически постоянным и не быть выше 2 кгс/см2. Температура в аппарате и си­

стеме противодавления должна находиться в пределах от —30oC

до 100oC. При отсутствии этих условий направлять сбросы от

предохранительных клапанов типа ППКД в систему с противо­ давлением не допускается.

1 Кроме того, пределы применения клапанов типа ППКД при

сбросе в систему с противодавлением зависят от механической

прочности клапана: установочное давление клапана не может пре­

вышать условное давление клапана. Например, для клапана

ППК4Д с 0y=100 и Ру—16 кгс/см2 (ППК4Д-100-16) при давле­ нии в аппарате в момент открытия клапана, равном 10,5 кгс/см2, и давлении в системе противодавления, равном 2 кгс/см2, имеем:

Pycr= 10,5 + 7,8=18,3 кгс/см2, что для такого клапана недопустимо,

поскольку условное давление py=16 кгс/см2.

В производственных условиях нередки случаи нарушения за счет теплового расширения герметичности фланцевых соединений и разрыва трубопроводов, по которым транспортируются сжижен­

ные газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости.

На одном предприятии произошел разрыв трубопровода, по

которому перекачивалась увлажненная метилаль-метанольная фракция, содержащая также углеводороды С'4, -

103

Трубопровод с паровым спутником длиной около 500 м имел в начале и конце трассы отключающую арматуру. Однажды зимой временно прекратили откачку фракции, при этом закрыли запор­ ную арматуру на входе и выходе, а подачу пара в спутник продол­

жали. За счет теплового расширения и испарения углеводородов

в трубопроводе повысилось давление, нарушилось фланцевое со­

единение, и продукт под напором стал вытекать наружу. На значи­

тельной территории производства образовалась загазованность.

Кроме того, продукт попал в канализацию условно чистых стоков через неплотно закрытый колодец, расположенный вблизи от места аварии под эстакадой. Ценой огромных усилий удалось избежать

крупной аварии.

При аналогичных обстоятельствах случаются аварии с назем­ ными трубопроводами, по которым транспортируют сжиженные

газы и низкокипящие легковоспламеняющиеся жидкости. В этих

случаях источником резкого повышения давления обычно являет­ ся солнечная радиация.

Технические указания ТУ ПК—71 рекомендуют трубопроводы

сжиженного газа, ЛВЖ и ГЖ большой протяженности, имеющие отключающую арматуру на концевых участках, защищать от по­ вышения давления, могущего произойти вследствие теплового рас­

ширения находящейся в них жидкости. Для этого рекомендуется устанавливать на них перепускные предохранительные клапаны. Сбросы от этих клапанов, как правило, следует направлять в жид­

костной трубопровод этой же системы, соединенный с емкостным

аппаратом, имеющим паровую фазу над жидкостью. Такой способ

сброса продукта после предохранительного клапана практически

не всегда осуществим. Так, например, на одном нефтехимическом

производстве на трубопроводе сжиженного газа, подаваемого со

склада на технологическую установку, был смонтирован предохра­ нительный клапан для защиты трубопровода от завышенного дав­ ления вследствие действия солнечной радиации. Сброс сжиженного

газа с предохранительного клапана был направлен в приемный

трубопровод насоса. Эта схема оказалась неработоспособной, по­ скольку сброс с предохранительного клапана, как правило, совпа­

дал с остановкой насоса и соответствующим перекрытием запор­

ной арматуры на трубопроводе от приемной емкости. Такая схема

возможна только при условии пломбирования запорной арматуры в открытом состоянии, что в производственных условиях трудно

соблюдать. Впоследствии эту схему вынуждены были переделать:

сброс продукта после предохранительного клапана направили в се­ паратор и на свечу.

Установочное давление для перепускных предохранительных

клапанов на жидкостных трубопроводах должно приниматься по

расчетному давлению трубопровода с коэффициентом 1,05. При

этом необходимо учитывать противодавление в системе сброса, принимаемое равным расчетному давлению аппарата, в который производится сброс.

104

В случае транспортирования по трубопроводам сжиженных га­

зов сброс от предохранительных клапанов может быть направлен

также в факельную сеть.

Для обеспечения возможности ревизии перепускных предохра­

нительных клапанов допускается установка перед , ними и после них отключающих запорных вентилей, опломбированных в откры­ том состоянии. На время отключения предохранительных клапанов

на ревизию следует предусматривать мероприятия по исключению повышения давления, при этом межцеховой трубопровод должен быть соединен с емкостью, имеющей паровую фазу над жидкостью.

Следует учитывать, что наличие теплоизоляции на межцеховых трубопроводах в значительной степени снижает опасность повыше­ ния давления от солнечной радиации. Если по условиям произ­

водства возможно освобождение трубопровода от продукта, то это

значительно снижает вероятность завышения давления от обогрева или солнечной радиации.

Пропускная способность предохранительных клапанов

Площадь проходного сечения предохранительных клапанов, при

прочих равных условиях, определяется максимально возможным

количеством продукта, которое может образоваться в аппарате за

счет нагрева или химической реакции, а также максимально воз­ можным поступлением продукта в аппарат из питающего источни­ ка при отсутствии расхода из аппарата. Таким образом, достовер­

ность подсчета площади проходного сечения предохранительных

клапанов, зависит от правильного определения количества продук­ та, подлежащего стравливанию клапанами при опасном повыше­ нии давления в агрегате или трубопроводе.

В технических указаниях ТУ ПК—71 даются рекомендации по

определению количества паров, газов или жидкости, которые сле­ дует принимать при расчетах проходных сечений предохранитель­

ных клапанов применительно к конкретным условиям.

Предохранительный клапан, установленный на газо- и паро­

проводах после редуцирующего устройства, должен обеспечить стравливание пара или газа при условии полностью открытого ре­ дуцирующего клапана и отсутствия расхода после него.

Предохранительный клапан, установленный на нагнетательном трубопроводе после поршневой машины (компрессор, насос),

должен обеспечить стравливание газа или жидкости при от­

сутствии расхода и рассчитан по полной производительной ма­

шины.

Контрольный предохранительный клапан, установленный на напорном трубопроводе от центробежного насоса, подающего жид­

кость в складские емкости сжиженного газа или ЛВЖ с темпера­ турой кипения ниже 45 0C, подбирается так, чтобы он мог обеспе­ чить при установочном давлении, равном расчетному давлению

105

емкости, перепуск жидкости в закрытую систему в количествах,

соответствующих производительности насоса при напоре, равном

установочному давлению клапана на емкости.

Предохранительный клапан, установленный на емкостной ап­

паратуре, должен обеспечить стравливание паров (газов) исходя из условий подачи в емкость продукта при закрытых выходах из нее. Количество паров принимается по максимально возможному объему подаваемой в емкость жидкости (например, по наибольшей производительности насоса) или по максимально возможной пода­

че газа (например, по наибольшей производительности компрес­

сора).

Рабочие предохранительные клапаны, устанавливаемые на складских емкостях для сжиженных газов и ЛВЖ с температурой

кипения ниже 45 °С, подбираются-исходя из условий, которые мо­

гут возникнуть при пожаре вблизи емкости при закрытых выхо­

дах из нее. Для емкостей, предназначенных для хранения ЛВЖ

с температурой кипения ниже 45 0C и имеющих защитное водяное оросительное устройство, количество паров, подлежащих стравли­

ванию, допускается принимать с коэффициентом 0,5.

Предохранительные клапаны для подземных резервуаров с сжиженными газами могут иметь рабочее сечение, равное 30—

40% от рабочего сечения клапанов, рассчитанных для установки наземных резервуаров.

Предохранительный клапан, установленный на аппарате, пол­

ностью заполненным жидкой фазой, и не рассчитанный по дав­

лению питающего источника, подбирается так, чтобы он мог обес­

печить перепуск жидкости, исходя из условий подачи в аппарат продукта при закрытых выходах. Объем жидкости, подлежащей

перепуску, принимается по максимальной подаче продукта.

Предохранительные устройства, установленные на полимериза­

торах при непрерывном процессе, должны обеспечить перепуск жидкости в случаях ее теплового расширения в отключенном от

батареи полимеризаторе. Это возможно при условии, если на ли­

ниях подачи эмульсии (шихты) установлены предохранительные

клапаны, обеспечивающие сброс жидкости при закрытых выходах

из батареи.

Предохранительные клапаны, установленные на ректифика­

ционных колоннах, подбираются так, чтобы они могли обеспечи­

вать стравливание всего количества паров, поступивших и обра­

зовавшихся в колонне. Пропускная способность предохранитель­

ных клапанов, как правило, определяется по производительности

кипятильника. В случае если питание ректификационной колонны производится продуктом в парообразном состоянии, то общее ко­

личество паров, на которое должна рассчитываться пропуская спо­

собность предохранительного клапана, должно быть равно сумме количества паров от кипятильника и количества паров, поступаю­

щих на питание колонны. Для ректификационных агрегатов, в ко­ торых подогрев кубовой жидкости осуществляется острым паром,

106

количество паров для определения проходного сечения предохра­ нительного клапана принимается равным расчетному количеству

паров, поступающих в куб колонны.

Организация сброса продуктов от предохранительных клапанов и мембран

Надежность действия предохранительных клапанов и разрыв­

ных *мембран в значительной степени зависит от правильного вы­

бора способа сброса продуктов от предохранительных устройств

и монтажа выхлопных трубопроводов.

Прежде всего это относится к конструкции и расчету выхлоп­

ного трубопровода от предохранительного клапана. Если на ап­

парате монтируется несколько рабочих предохранительных клапа­

нов, предпочтительно иметь для каждого клапана отдельную вы­

хлопную трубу диаметром не менее диаметра выхлопного его патрубка. Однако при этом часто возникают трудности в разме­

щении трубопроводов и подключении их к сепаратору, кроме того,

это приводит к удорожанию строительства.

Согласно ТУ ПК—71 допускается объединение выхлопных труб от предохранительных клапанов в общем коллекторе. При этом,

если сброс продуктов направляется в атмосферу через стояки и свечи, сопротивление сбросного трубопровода должно быть ми­

нимальным и не превышать 5% от установочного давления. При сбросах в закрытую систему давление в сбросном трубопроводе

должно быть практически постоянным. Колебание давления в нем допускается в пределах на 10% меньше и на 5% больше от дав­

ления в закрытой системе.

Объединение выхлопных труб от предохранительных клапанов

в общий коллектор недопустимо, когда продукты стравливания от­

личаются по степени ядовитости (например, нейтральные и ядо­ витые среды), а также если возможно химическое взаимодейст­

вие между ними.

Площадь сечения объединенного выхлопного трубопровода от

предохранительных клапанов, рассчитанных на одновременную

параллельную работу, должна приниматься не меньше суммы

площадей выхлопных патрубков этих клапанов.

В случаях объединения выхлопных труб от предохранительных

клапанов, установленных на разных аппаратах и не рассчитанных

на одновременную работу, площадь сечения общей линии сброса

от этих клапанов должна быть не менее 25% от суммарного сече­ ния площадей выхлопных патрубков всех клапанов, присоединен­

ных к этой линии. Высота выхлопных стояков от предохранитель­ ных клапанов должна быть не менее чем на 3 м выше самой высо­

кой точки здания цеха или самой высокой рабочей площади откры­ той установки, а высота выхлопных свечей, устанавливаемых на

* См. стр. 120 и далее.

107