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

Между тем часто представляется возможным сократить или полностью исключить запорную арматуру между отдельными ап­ паратами технологического узла и соответственно сократить число

предохранительных клапанов. В таких случаях достаточно иметь

один предохранительный клапан на группу аппаратов. Предохра­

нительный клапан в этом случае следует устанавливать на том

аппарате, в котором повышение давления, с учетом гидравлическо­

го сопротивления системы, может достигнуть наибольшей вели­ чины.

В ректификационных агрегатах с выносными кипятильниками предохранительные клапаны должны устанавливаться на колон­ нах. В агрегатах с отключаемыми от колонны рабочими и резерв­ ными кипятильниками предохранительные клапаны следует уста­

навливать на кипятильниках, при этом отпадает необходимость

вустановке предохранительных клапанов на колонне.

Вряде случаев в зависимости от условий технологии на аппа­

ратах ставятся резервные предохранительные клапаны.

Решение вопроса о необходимости их установки в значительной степени зависит от срока пробега клапанов между ревизиями и, конечно, от условий эксплуатации оборудования.

Для предохранительных клапанов системы Гипронефтемаша

технические условия ТУ ПК—71 рекомендуют следующие сроки пробегов:

на аппаратах с сжатым воздухом, инертным газом и аналогич­ ными средами при температуре до 250 0C—12 мес.;

на аппаратах с неагрессивными, незагрязненными и неполи-

Установку двух предохранительных клапанов с переключаю­

щим устройством рекомендуется предусматривать в тех случаях, когда выход из строя предохранительного клапана может приве­

сти к остановке всего цеха. При этом каждый из клапанов должен обеспечивать расчетную пропускную способность, а переключаю­

щее устройство — соединять аппарат (в рабочих условиях) только

с одним из клапанов. Второй клапан должен быть в исправном

состоянии, допускающем его немедленное включение.

Складские емкости, предназначенные для хранения сжиженных газов и ЛВЖ с температурой кипения ниже 45 °С, оборудуются не менее чем двумя рабочими предохранительными клапанами,

соединенными с емкостью через переключающий кран типа KTC

112

или КТРП. При нормальном положении оба клапана должны быть соединены с емкостью, и только на время замены неисправного

клапана он отключается от нее переключающимся краном. Снятый неисправный клапан тут же заменяется заранее подготовленным исправным клапаном.

В производственной практике известны примеры, когда аппа­

раты, подключенные к одному источнику питания, имеют разное

тельного устройства, располо­ женного на стороне низкого дав­

опасного повышения давления со­

стоит также в том, что представ­

ляется возможным в некоторых случаях избежать стравливания в атмосферу пожаро- и взрывоопасных веществ. Это можно нагляд­

но показать на примере технологической схемы каталитического

расщепления диметилдиоксана в производстве изопрена.

На рис. II.3 приведена принципиальная технологическая схема

одной установки разложения диметилдиоксана в производстве

изопрена. В испаритель 1 подается диметилдиоксан, который испа­

ряется за счет водяного пара, подаваемого в трубное и межтруб­ ное пространство аппарата. Парогазовая смесь после испарителя поступает в реактор 3, заполненный катализатором. В реакторы 3, 3' и 3" также подается водяной пар, перегретый в огневой печи 4.

До поступления в печь водяной пар предварительно подогревается отходящими газами регенерации катализатора в теплообменнике 2.

На рис. II.З,а показана первоначальная расстановка предохра­ нительных клапанов на системе. При повышении давления в систе­

ме происходил выброс парогазовой смеси в атмосферу. Вследствие

пожаро- и взрывоопасных свойств диметилдиоксана и продуктов его разложения, при срабатывании предохранительных клапанов на территории цеха создавалась аварийная ситуация. Это ослож­

нялось наличием на установке печей с огневым нагревом.

Процесс разложения диметилдиоксана протекает с поглоще­

нием тепла, поэтому повышение давления в реакторах за счет

химической реакции в данном случае было исключено. Следова­

тельно, давление в системе создавалось водяным паром и диметил­

диоксаном. Из этого следует, что если на трубопроводах подачи водяного пара и диметилдиоксана установить редуцирующие

устройства и предохранительные клапаны на стороне низкого дав­ ления, то технологические аппараты будут защищены от опасного повышения давления.

На рис. II.3,6 показана расстановка предохранительных кла­ панов после реконструкции установки. При повышении давления

в системе выше допустимого срабатывают предохранительные

клапаны, при этом в одном случае в атмосферу стравится водя­

ной пар, а в другом случае в аварийную емкость (на рисунке не

показана)—жидкий диметилдиоксан.

Аналогичные технические решения могут быть реализованы

и на многих других технологических установках, что будет способ­

ствовать повышению безопасности производства.

Предохранительный клапан надежно защищает аппарат от

опасного завышения давления, если он правильно установлен.

Предохранительные клапаны всех типов должны быть уста­

новлены только в вертикальном положении. Входной патрубок

клапана должен располагаться снизу. На вертикальных аппара­

тах клапаны следует, как правило, устанавливать на верхнем дни­ ще, а на горизонтальных аппаратах — на верхней образующей

цилиндра. Диаметр штуцера на аппарате или трубопроводе дол­

жен быть не менее диаметра входного патрубка предохранитель­ ного клапана. При установке нескольких параллельно работающих

клапанов возможно применение коллектора, непосредственно при­ соединенного к аппарату через патрубок, сечение которого должно

быть не менее 1,25 суммарной площади сечения клапанов, уста­

навливаемых на нем.

При определении сечения присоединительных трубопроводов

длиною более 1000 мм необходимо также учитывать их сопротив­ ление.

Отбор рабочей среды из патрубков (и на участках присоедини­

тельных трубопроводов от сосуда до клапанов), на которых уста­ новлены предохранительные клапаны, не допускается, так как при дренировании сжиженных газов из присоединительных тру­

бопроводов они замерзают и перекрывается сечение трубопро­

вода.

114

Контрольные предохранительные клапаны

Количество и фазовый состав продуктов аварийного стравли­

вания, а также частота открытия предохранительных клапанов трудно поддаются учету и расчету, в связи с чем весьма затрудни­ тельно проектировать систему для сбора этих продуктов, в осо-

Вкипятильник 2 поступает пе­

щена предохранительными клапанами. Отвод паров при открытии

клапанов выполнен в атмосферу.

Однажды при аварийном выходе из строя питающего электро­

кабеля рабочий насос 5, а также резервный (на рисунке не пока­

зан), отключились, вследствие чего прекратилась подача флегмы

на верх колонны и откачка дистиллята из флегмовой емкости 4.

Дефлегматор и емкость заполнились конденсатом. Давление в ко­

лонне стало быстро расти, открылись предохранительные клапаны,

и парожидкостная смесь растворителя стала стравливаться в ат­

мосферу. Несмотря на то, что своевременно прекратили подачу

пара в кипятильник, стравливание паров через предохранительные

клапаны вследствие тепловой инерции системы продолжалось еще

около часа. На значительной территории предприятия создалась аварийная загазованность атмосферы углеводородами.

Определим количество изопентана, которое стравливалось при открытии предохранительных клапанов, установленных на колонне.

Известно, что пропускная способность предохранительных кла­

панов, устанавливаемых на ректификационных агрегатах, как пра­

вило, определяется по производительности кипятильников. Количе­

где F — поверхность кипятильника, м2;

⅛ — расчетный коэффициент теплопередачи в кипятильнике, ккал/(м2-ч-°С); tπ — расчетная температура «греющего» агента (для водяного пара tn при­ нимается равной температуре насыщения при расчетном давлении пара; при этом разность температур tπ — t,κ не должна приниматься

более 40 9C), °С;

⅛ — температура кипения кубовой жидкости при абсолютном давлении,

0C;

q — теплота испарения кубовой жидкости при температуре /ж, ккал/кг.

Пользуясь формулой, находим для случая, описанного выше,

что через предохранительные клапаны могло стравиться свыше

7000 м3/ч паров изопентана.

Для сбора указанного количества паров изопентана потребова­ лось бы соорудить емкость (газгольдер) объемом около 10 000 м3.

При этом для безопасности производства следовало бы газгольдер

установить на значительном удалении от технологической установ­

ки и предусмотреть способ возврата изопентана в производство

(компримирование, конденсация, перекачка и т. д.).

Следовательно, сбор продуктов сброса от предохранительных

клапанов, установленных на аппаратах большой производительно­ сти, в «закрытую» систему нерационален как экономически, так и

по соображениям безопасности. Однако следует учитывать, что при

сбросе газов в атмосферу создается большая опасность для всего предприятия.

Инженерный поиск оптимального решения данной проблемы привел к варианту установки контрольных предохранительных

клапанов.

Контрольные предохранительные клапаны устанавливают па­ раллельно с рабочими. Установочное давление для контрольного предохранительного клапана принимается на 5%, но не менее чем на 1 кгс/см2, ниже установочного давления рабочего клапана. Газы

из контрольных клапанов стравливают главным образом на факел.

Описанный способ стравливания газов при опасном завышении давления в аппаратах довольно давно применяется в нефтеперера­

батывающей промышленности. «Рекомендации по установке предо­

хранительных клапанов РПК-66», обязательные при проектирова­ нии нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, опреде­

ляющие порядок установки контрольных клапанов, утверждены Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической про­ мышленности СССР 26 апреля 1967 г. В них внесены некоторые изменения, согласованные с Госгортехнадзором СССР 17 февраля

1970 г. Однако в «Правилах устройства и безопасной эксплуатации

116