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

а

δ

Рис. II.23. Технологическая схема приготовления каталитического комплекса

стереорегулярной полимеризации диенов:

ɑ — до аварии; б —после реконструкции; 1, 2 — мерники; 3, 4 — гидрозатворы.

сается наличия вентиля К, который практически сводит на нет весь смысл азотного «дыхания» и защиты аппаратов от опасного

повышения давления в них. Второй вероятной причиной разрыва

мерника могла быть сильная забивка воздушки и огнепреградите­

ля после гидрозатворов. Действительно, компонент А постоянно содержит до 0,3% нерастворимых примесей, а азот — в небольших

количествах кислород и влагу. При взаимодействии компонента А с кислородом и водой, содержащихся в азоте, он разлагается с об­

разованием нерастворимых в компоненте продуктов.

Предположение о забивке воздушки частично подтвердилось

при ревизии гидрозатворов: затворяющая жидкость (веретенное масло) содержала много нерастворимых примесей. Наличие осад­

ка в стояке установить не удалось из-за специфических свойств компонента А. Объединение линий стравливания азота из гидроза­

творов 3 и 4 в один стояк с одним огнепреградителем значительно

осложнило условия работы аппаратуры. При такой схеме возмо­

жен переброс (переток) затворяющей жидкости из одного гидро­ затвора в другой, чем нарушаются гидростатические условия схе­

мы.

Не исключена вероятность разрыва мерника при сливе компо­ нента в реактор. Из опроса обслуживающего персонала выясни­ лось, что гидростатический напор в мерниках с учетом противо­

давления реактора не всегда обеспечивает слив компонентов с за­

данной скоростью. Особенно это наблюдается в конце слива при

низком уровне компонентов в мерниках. В таких случаях аппарат­

чики применяли подлавливание компонента азотом из трубопро­ вода до дроссельного устройства, что позволяла действующая схема. Из этого следует, что принятое в схеме после дросселиро­

вания давление азота в 300 мм вод. ст. было явно недостаточно для обеспечения нормальных условий слива компонентов.

Вентиль Н, установленный на трубопроводе азота низкого дав­ ления (после дроссельного устройства), также потенциально сво­

дит на нет принцип азотного «дыхания». Когда вентиль H нахо­

дится в закрытом состоянии, подача азота в гидрозатворы и, сле­

довательно, в мерники прекращается и компоненты могут контактироваться с воздухом.

ского комплекса после реконструкции.

Всхеме отсутствуют вентили К и Н; гидрозатворы 3 и 4 имеют отдельные воздушки; мерники 1 и 2 выполнены в виде аппаратов

срасчетным давлением 6 кгс/см2; давление азота после дроссель­

ного устройства принято 0,2 кгс/см2.

Вдополнение к техническим мероприятиям предусмотрен стро­ гий порядок контроля за состоянием воздушен и огнепреградите-

лей, а также ревизии гидрозатворов. Состояние воздушен проверя­ ется при каждом заполнении мерников по манометрам, установ­ ленным на мерниках. При отсутствии забивки воздушен и

144

огнепреградителей давление в мерниках во время приема продук­

тов не должно превышать установочного давления, принятого для

регулятора азота. Определена периодичность ревизии гидрозатво­ ров и огнепреградителей.

Продолжительная безаварийная эксплуатация реконструиро­

ванного узла приема и дозировки компонентов каталитического

комплекса в сочетании с осуществленными организационными ме­

роприятиями позволяет рекомендовать указанную технологиче­

скую схему для внедрения.

НЕКОТОРЫЕ ОБОБЩЕНИЯ ПО РАЗДЕЛУ

Широкое применение оборудования, работающего под давле­

нием, большие значения давления и вакуума, используемых в со­

временных технологических процессах, требуют совершенствования и увеличения степени надежности средств защиты аппаратуры и

коммуникаций от опасностей, возникающих при нарушениях за­

данных параметров'давлений.

Как всегда в случаях, связанных с разработкой мер защиты от возникновения аварийных ситуаций, представляется необходимым установление и уточнение нормативных данных, характеризующих

допустимые границы параметров, определяющих безопасность про­ цесса. И в данном случае требуется уточнить и привести в систему

нормативы, характеризующие давление в разных аспектах его при­

менения, начав с унификации многочисленных модификаций опре­

деления термина давления, применяемых как в нормативных до­

кументах, так и в технической литературе.

Опасное повышение давления в оборудовании может вызы­

ваться неудачной конструкцией аппаратов и коммуникаций, не­

правильной их компоновкой, ошибочным подбором параметров

тепла и холода, недостатками в водоснабжении, непринятием мер

против образования полимеров и смол, препятствующих прохож­ дению технологических потоков, и многими другими причинами

технологического характера. Их предотвращение легче всего ре­

шается и должно осуществляться на стадии проектирования.

Устройствами, обеспечивающими безопасность оборудования,

работающего при повышенных давлениях среды, где превышение

давления сверх допустимого может вызвать разрушение аппара­ туры и коммуникаций или недопустимое нарушение технологиче­

ского процесса, являются предохранительные клапаны и разрыв­

ные предохранительные мембраны. В отношении предохранитель­

ных клапанов Госгортехнадзор СССР в «Правилах устройства и

безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» определяет область их применения, правила установки и обслу­

живания, а также область допустимых давлений и их градации.

Порядок применения мембран регламентируется пока еще ведом­

ственными нормативными документами.

К предохранительным клапанам предъявляются следующие основные требования:

клапан должен безотказно срабатывать при достижении в сис­ теме заданного предельного давления;

воткрытом состоянии пропускать рабочую среду в таких коли­

чествах, чтобы давление в системе достигало рабочего и не могло

больше повышаться;

при снижении давления в системе до величины меньшей рабо­

чего давления клапан должен закрываться;

взакрытом состоянии затвор клапана должен сохранять пол­ ную герметичность.

Эксплуатация имеющихся конструкций предохранительных

клапанов показывает, что указанные выше основные требования

не всегда выполняются в степени, удовлетворяющей промышлен­ ность, и нужны новые разработки в этом направлении.

Существенное значение имеет определение числа клапанов,

устанавливаемых на оборудовании. Поскольку почти все конструк­ ции клапанов в процессе эксплуатации теряют герметичность и,

следовательно, загазовывают окружающее пространство, жела­ тельно уменьшение их числа. C другой стороны, увеличение числа

клапанов повышает степень надежности их защитного действия.

Известное значение для защиты оборудования имеет также разме­

щение клапанов. Желательно найти как общие, так и локальные оптимальные решения, устраняющие эти противоречия.

Большое значение для решения ряда вопросов, связанных с уменьшением потерь продукта и загазованности территории, име­

ют так называемые контрольные предохранительные клапаны. Они сбрасывают продукт в закрытую или факельную систему и их ус­ тановочное давление принимается на 5%, но не менее чем на

1 кгс/см2 ниже расчетного (рабочего). Это значительно снижает общие выбросы в атмосферу.

Система контрольных клапанов возникла первоначально в неф­ теперерабатывающей промышленности и определена «Рекоменда­ циями по установке предохранительных клапанов РПК—66», ут­

вержденными Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехи­ мической промышленности и согласованными с Госгортехнадзором

СССР. В данное время эта система применяется и другими мини­ стерствами и ведомствами. Рекомендации РПК—66 требуют вне­ сения некоторых коррективов, относящихся к комбинированному

действию предохранительных клапанов и мембран.

Все более широкое использование в технологических процес­ сах высоких давлений и, в частности, применение высоконапорных

центробежных насосов, увеличение скоростей жидкостных и газо­

вых потоков повышает требования к надежной работе обратных

клапанов. Расширяющееся применение жидких сред, содержащих

твердые включения или способных к побочным реакциям полиме­ ризации, нарушают действие обратных клапанов, поэтому необхо­

димы новые разработки этих защитных устройств. В значительной

146

мере это относится и к скоростным клапанам, число типов и конст­

рукций которых недостаточно для обеспечения разнообразных ус­

ловий производства.

Относительно новым и в то же время актуальным является

применение в качестве средств защиты от превышения допустимо­

го давления защитных предохранительных мембран. Мембраны

лишены недостатков, свойственных предохранительным клапанам,

таких, как большая инерционность, особенно ощутимая в процес­

сах, протекающих с взрывной скоростью, нежелательная чувстви­

тельность к некоторым средам, нарушение герметичности после

срабатывания и др. Поэтому мембраны приобретают все большее и большее распространение в промышленности. Однако вряд ли будет правильным противопоставлять мембраны предохранитель­

ным клапанам; есть основания предполагать, что их совместное применение в различных комбинациях позволит найти наибо­

лее эффективную защиту аппаратуры, работающей под давлени­

ем.

Недостатком . мембран является необходимость замены тела мембраны после каждого срабатывания и условность расчета раз­ рушающего давления: расчетным путем можно ориентировочно определить лишь усредненную величину разрушающего давления.

Если первый недостаток трудно или вообще не устраним, то мето­ ды расчета разрушающего давления могут и должны быть усовер­ шенствованы до степени, допускающей возможность их практиче­

ского применения. Используемые в данное время эксперименталь­

ные методы определения разрушающего давления для конкретной изготовленной партии мембран также нуждаются в усовершенст­

вовании и унификации.

Предложено большое число типов конструкций мембран и ви­ дов материалов для их изготовления, что совершенно не оправда­

но. В то же время нет четких критериев, определяющих целесооб­ разность применения тех или иных типов мембран и видов мате­

риалов для конкретных производственных условий. По-видимому,

еще мал опыт их применения и сегодня сделать это затруднитель­

но. Но задача четкой классификации мембран и определения ус­ ловий их использования должна быть поставлена и решена воз­

можно быстрее, так как от этого зависит расширение их внедрения в промышленность.

Широкое применение мембран сдерживается недостаточной

разработкой теоретических и практических вопросов их изготовле­

ния и применения, плохой информацией о существующих разра­ ботках и особенно отсутствием промышленного производства мем­ бран. Нужно, чтобы ряд отдельных технологических и проектных институтов занялся этим вопросом применительно к требованиям своей отрасли, была расширена система информации и обмена опытом и чтобы в министерствах и ведомствах были определены

предприятия, могущие квалифицированно обслуживать мембрана­

ми свои предприятия с учетом их специфики.

РАЗДЕЛ III

ФАКЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Факельные системы нефтеперерабатывающих и нефтехимиче­ ских предприятий предназначены для улавливания технологиче­ ских выбросов пожаро- и взрывоопасных, а также токсичных га­ зов и паров. Факельные системы уменьшают загрязнение атмосфе­

ры промышленных предприятий и окружающей их территории вредными, пожаро- и взрывоопасными выделениями производст­

ва и в ряде случаев позволяют уменьшить потери сырья и эко­

номить топливный газ.

В факельные системы сбрасывают углеводородные газы при аварийных ситуациях на технологических установках, от контроль­ ных предохранительных клапанов, установленных на технологиче­

ских аппаратах и резервуарах со сжиженными газами, и в других

случаях. Следовательно, безопасность эксплуатации технологиче­

ских установок, цехов и производства в целом в известной степе­ ни зависит от состояния соответствующих факельных систем. В то

же время и сами по себе факельные системы представляют боль­ шую потенциальную опасность возникновения на них аварий, не­

жели технологическое оборудование.

Между тем до настоящего времени не разработаны норматив­

ные материалы по проектированию, монтажу и эксплуатации фа­

кельных систем. «Временное положение для проектирования сбро­

са горючих газов на факельные установки от технологических

■установок, аппаратуры заводов синтетического спирта и синтетиче­ ского каучука», утвержденное Главкаучуком в 1967 г., имеет ог­

раниченное назначение и не может быть рекомендовано для неф­

техимической и нефтеперерабатывающей промышленности в

целом.

В последние годы Всесоюзным научно-исследовательским про­ ектным институтом нефтеперерабатывающей промышленности

(ВНИИПИнефть) проведена работа по обследованию факельных

систем некоторых нефтеперерабатывающих заводов. Кроме того,

было опрошено двадцать один нефтеперерабатывающий и нефте­

химический завод и ряд институтов с целью выявления существу­

ющего положения на факельных системах. В результате этого оп­

роса было установлено, что каждый завод решает вопросы строи­

тельства факельных систем по собственной инициативе, зачастую

без достаточного инженерного обоснования, i

На Волгоградском нефтеперерабатывающем заводе установки АВТ, термического крекинга, деасфальтизации, коксования и ка­

149,