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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 137

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

возможность образования кристаллогидратов при транспорти­

ровании увлажненных газов по трубопроводам в зимнее время.

Сжиженные углеводородные газы имеют высокий коэффициент объемного расширения. Это свойство жидких углеводородов не­

обходимо иметь в виду при заполнении сосудов, оставляя необхо­ димый объем для паровой фазы.

Ниже приведены определенные опытным путем коэффициенты объемного расширения некоторых сжиженных углеводородов (здесь же для сравнения приводятся аналогичные данные для ке­

росина и воды) :

Коэффициент

Среднее значение

объемного

коэффициента в интервале

 

расширения

от —20

от 10

 

при 15 °С

 

до IO0C

до 40oC

 

 

Пропан........................................

0,00306

0,00290

0,00372

Пропилен ...................................

0,00294

0,00280

0,00368

Бутан.............................................

0,00212

0,00209

0,00220

Бутилен........................................

0,00203

0,00194

0,00210

Керосин........................................

0,00095

Вода.............................................

0,00019

При отсутствии опытных данных коэффициенты объемного рас­ ширения можно приближенно определить исходя из плотности

жидкости по уравнению

Pz1 = Pz2 П + K(t2 — Z1)]

где pZ1 — плотность

жидкости при температуре t1, кг/л;

p¿2

— плотность

жидкости при температуре t2, кг/л;

ti

начальная

температура жидкости, °С;

Z2

— конечная

температура

жидкости, °С;

К — коэффициент объемного

расширения жидкости.

В

табл. IV. 1.

приведены

физико-химические свойства некото­

рых сжиженных углеводородных газов, применяемых и получае­ мых в производствах нефтехимического синтеза. Из этой таблицы

следует, что нижний предел взрываемости смесей указанных продуктов с воздухом находится в пределах 1,6—3,0 объемн.%. Для некоторых сжиженных углеводородных газов характерна ши­ рокая область воспламенения их смесей с воздухом. Например, область воспламенения смеси окиси этилена с воздухом составля­ ет 3,0—80,0 объемн.%, а при действии мощного источника зажига­

ния верхний предел воспламенения повышается до 100 объемн.%.

Воспламенение газовоздушных смесей в производственной

практике работы со сжиженными углеводородными газами проис­

ходит чаще всего от электрической искры. Минимальная энергия воспламенения некоторых паро- и газовоздушных смесей приведе­

на в табл. IV.2. і

Из таблицы следует, что минимальная энергия воспламенения газовоздушных смесей сжиженных газов в несколько раз ниже, чем легковоспламеняющихся жидкостей. Следовательно, сжижен­ ные углеводородные газы представляют большую потенциальную

опасность в эксплуатационных условиях.

190


Таблица IV.I.

Физико-химические

свойства некоторых сжиженных

 

углеводородных газов

 

 

 

 

Темпера­

 

Пределы взрывае­

Плотность

 

 

 

мости в смеси

Плотность

Вещества

тура

с воздухом, объемн. %

в жидком

газа по

кипения,

состоянии,

 

0C

 

нижний

верхний

Кг/мЗ

воздуху

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•н-Бутан........................................

—0,5

 

1,8

9,1

578,9

2,0665

Бутилен........................................

—6,75

 

1,6

9,4

594,5

1,9336

Винилацетилен ..............................

5,5

 

1,7

73,7

710,0

1,85

Дивинил........................................

—4,6

 

2,0

11,5

650,0

1,8832

Изобутан........................................

—11,7

 

1,8

8,4

557,3

2,0665

Изобутилен...................................

—7,0

 

1,8

9,6

629,4

1,9336

Окись этилена.............................

10,4

 

3,0

80,0

887,0

1,5

Пропан........................................

—42,06

 

2,1

9,5

500,5

1,5617

Пропилен ...................................

-47,75

 

2,2

10,3

514,8

1,4504

Этан.............................................

—88,63

 

2,9

15,0

548,2

1,0488

Этилен.............................................

— 103,7

 

3,0

32,0

563,0

0,974

Таблица IV.2.

Минимальная энергия, необходимая для

воспламенения

некоторых паро-

и газовоздушных смесей

 

 

 

Мини­

 

 

 

 

 

Мини­

 

мальная

 

 

 

 

 

мальная

Вещество, входящее

энергия

 

 

Вещество, входящее

энергия

воспламе­

 

воспламе­

в состав смеси

 

в состав смеси

 

 

нения,

 

 

 

 

 

нения,

 

мДж

 

 

 

 

 

мДж

Сжиженный газ

 

 

Легковоспламеняющаяся

 

 

 

жидкость 1

 

 

 

 

 

 

 

1,3-Бутадиен.........................

0,125

Этилацетат

спирт..................................

0,5

н-Бутан...................................

0,25

Бутиловый

0,5

Бутилен...................................

0,24

Метанол...................................

 

 

0,6

Нефтяной газ.........................

0,26

Ацетон........................................

 

 

0,6

Окись пропилена....................

0,14

Диоксан

спирт...................................

 

0,9

Окись этилена.........................

0,06

Этиловый

 

0,95

Пропан...................................

0,26

 

 

 

 

 

 

Пропилен..............................

0,17

 

 

 

 

 

 

Пожаро- и взрывоопасность сжиженных углеводородных газов усугубляется также их повышенной способностью электризовать­ ся. Условно принято, что если удельное объемное электрическое

сопротивление участвующих в технологическом процессе веществ

превышает IO6 ом-см, то электризация их представляет опасность вследствие возможных искровых разрядов. Между тем жидкие уг­

леводороды, в том числе сжиженные углеводородные газы, имеют

удельное объемное электрическое сопротивление, значительно боль­ шее указанной величины, а именно IO10—IO18 ом-см.

Для защиты от проявлений статического электричества разра­

ботана система мероприятий. Прежде всего необходимо обеспе­ чить отвод зарядов статического электричества путем заземления.

191


Все металлические и электропроводные неметаллические части тех­

нологического оборудования и коммуникаций должны быть за­

землены независимо от того, применяются ли другие меры защиты от статического электричества. Сливо-наливные стояки и резино­

вые шланги эстакад для заполнения и слива железнодорожных цистерн также должны быть заземлены. В тех случаях, когда за-

 

земление

оборудования

не

 

предотвращает

 

накопления

 

опасных количеств

статическо­

 

го электричества, иногда целе­

 

сообразно

повышать

относи­

 

тельную влажность воздуха до

 

65—70%. В ряде случаев осу­

 

ществляется

 

нейтрализация

 

зарядов статического

электри­

 

чества

путем

ионизации

воз­

 

духа в непосредственной бли­

 

зости от поверхности заряжен­

 

ного

материала.

В

техниче­

 

ской

литературе [38]

имеются

 

подробные описания процессов

 

электризации и способов пред­

 

отвращения

опасных

проявле­

 

ний статического электричест­

 

ва. В 1972 г. опубликованы пе­

 

реработанные «Правила защи­

 

ты от статического электриче­

 

ства в производствах химиче­

 

ской, нефтехимической и неф­

 

теперерабатывающей

промыш­

 

*ленности. »

 

 

свойством

 

Характерным

Рис. IV.1. График зависимости давления

многих

сжиженных

газов

яв­

паров сжиженных углеводородных газов

ляется

быстрый рост давления

от температуры (знаком + отмечены

паров с повышением

темпера­

критические точки).

туры (рис.

IV.1).

Эту особен­

 

ность

сжиженных

газов

сле­

 

дует

строго

учитывать

при

проектировании и эксплуата­

ции технологических схем и конструировании аппаратов.

На одном складе сжиженных газов слив изобутана из желез­

нодорожных цистерн производился при помощи паров изобутана, для чего был смонтирован вертикальный трубчатый испаритель с

* Опубликованы в Справочнике по охране труда и технике безопасности

в химической промышленности. Новые и пересмотренные правила и

инструк­

ции по устройству и эксплуатации оборудования и по промышленной

санита­

рии. Μ., «Химия», 1972, с. 50.

 

192


расчетным давлением 10 кгс/см2. Испарение изобутана осущест­

влялось водяным паром с температурой около 200 °С, который по­

давался в межтрубное пространство. На крышке аппарата был

установлен предохранительный клапан, отрегулированный с уче­

том расчетного давления аппарата.

Однажды во время очередного слива изобутана появился про­

пуск газа во фланцевом соединении днища испарителя, в связи

с чем прекратили слив. Начальник смены поручил дежурному сле­

сарю устранить пропуск газа. При подготовке аппарата к ремонту ограничились перекрытием запорной арматуры на изобутане и во­

дяном паре, при этом предварительно стравили давление паров

изобутана. Спустя несколько минут после того, как слесарь при­

ступил к ремонту, произошел разрыв аппарата. Слесарь, находив­

шийся под аппаратом, был травмирован.

При изучении обстоятельства аварии выявилось, что были допу­ щены грубые нарушения правил безопасной эксплуатации произ­ водства:

предохранительный клапан на аппарате был отключен заглуш­

кой;

отключение трубопроводов изобутана и водяного пара произве­

дено только перекрытием запорной арматуры, без установки за­ глушек, в связи с чем продолжалось поступление в аппарат водя­

ного пара через не полностью закрытую задвижку.

Вместе с тем следует считать необоснованным применение во­

дяного пара с такими высокими параметрами для испарения изо­

бутана. Как следует из рис. IV. 1, при температуре пара 200 0C в

аппарате могло создаться давление около 90 кгс/см2.

После описанной аварии на этом складе сжиженных газов ис­

ключили схему слива изобутана из железнодорожных цистерн го­

рячими парами изобутана. Вначале ее заменили схемой выдавли­

вания при помощи инертного газа, а затем установили специаль­ ный компрессор для выдавливания сжиженных газов компримиро­

ванными газами изобутана.

Таким образом, учитывая значительное увеличение давления

паров сжиженных углеводородных газов с повышением темпера­

туры, следует подбирать аппараты с расчетным давлением, близ­

ким или равным давлению паров при максимальной температуре

теплоносителя. Безопасность эксплуатации аппаратов может так­

же обеспечиваться подбором теплоносителя с параметрами, иск­ лючающими повышение давления паров газа выше расчетного дав­

ления аппарата.

По санитарно-гигиенической характеристике большинство сжи­

женных углеводородных газов является наркотиками, однако си­ ла их действия относительно невелика из-за малой растворимости

в крови. Практика показала, что вдыхание в течение 10 мин воз­

духа, содержащего 1 объемн.% углеводородных газов, не вызывает никаких симптомов отравления. Они могут вызвать удушье только при очень высокой концентрации вследствие уменьшения содержа­

13—659

193