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

при повышении давления после II ступени компрессора выше

6 кгс/см2;

при снижении давления масла, подаваемого на смазку меха­

низмов движения, ниже 1,5 кгс/см2;

при снижении расхода воды на охлаждение блока цилиндров и промежуточного холодильника ниже 5 м3/ч;

при повышении уровня жидкости в сепараторе более 30% поизмерительному прибору.

Снижение давления на приеме компрессора (образование ва­

куума) может привести к попаданию воздуха в систему за счет неплотности во фланцевых соединениях и шлангах, применяемых

при сливе и отсосе остаточного давления в цистернах. Компрес­ сор ГРС-10/7, как и все поршневые компрессоры, очень чувстви­

телен к попаданию жидкости в цилиндры. В зимнее время при сли­

ве относительно тяжелых сжиженных углеводородных газов воз­ можна конденсация паров и накопление конденсата в сепарато­

ре 3.

Проектный объем сепаратора на некоторых складах составля­ ет всего лишь 1,5 м3. В связи с тем, что сепаратор выполняет од­

новременно и роль буфера, такой малый его объем не обеспечи­ вает надежной работы компрессора: часто компрессор отключает­ ся вследствие срабатывания блокировки при изменении давления на приеме. Как правило, при освоении новых объектов в допол­

нение к сепаратору в систему подключают емкость на 25—50 м3. которая служит буфером углеводородных паров. При достаточном

объеме буфера он может также использоваться в качестве акку­ мулятора паров, отсасываемых из цистерны, при этом возможно

исключить из технологической схемы конденсатор, предназначен­

ный для конденсации последних.

В случае неисправности компрессора имеется возможность производить слив сжиженных газов из железнодорожных цистерн сжатым азотом. В этом случае стравливание избыточного давле­

ння из железнодорожной цистерны после слива продукта произво­ дится на факел. На сливо-наливной эстакаде имеется разводка,

водяного пара для отогрева цистерн и коммуникаций.

Время отсасывания паров из цистерны зависит от состава сжи­

женного газа, наружной температуры и технического состояния компрессора. На практике отсасывают пары до давления 0,5— 0,7 кгс/см2. Во время отсасывания паров из цистерны происходит

испарение жидкости, находящейся ниже уровня сливных труб за

счет собственного тепла. При этом жидкость охлаждается до тем­

пературы ниже точки кипения при данном давлении в цистерне..

После останова компрессора жидкость нагревается и, испаряясь,,

повышает давление до 1,5—2,0 кгс/см2.

Примерное время отсасывания паров из цистерн можно опре­

делить по эмпирической формуле.

Van

0τ~ vκμ

213,

Vk — теоретический объем, описываемый поршнями компрессора, м3/ч;

μ— объемный к.п.д. компрессора;

п— число цистерн под сливом.

Эта формула не учитывает некоторые факторы, в том числе коэффициент сжимаемости газов, возможность конденсации и ис­ парения сжиженных газов в определенных условиях, работу комп­ рессора при переменном давлении.

Непосредственно на отсасывание продукта из трех пропановых

цистерн компрессором ГАВ75 требуется 57 мин. Однако кроме вре­

мени на слив и на отсасывание паров из цистерн требуется время на вспомогательные операции.

Определение общего времени освобождения сжиженных газов

из цистерны позволяет правильно запроектировать сливо-наливные эстакады, тем самым исключить излишнее скопление цистерн на складах.

Слив сжиженных углеводородных газов при помощи компрес­ сора имеет следующие достоинства:

полнота опорожнения цистерны;

отсутствие потерь продуктов при сливе; возможность регулирования скорости слива перепадом давле­

ний в резервуаре и цистерне; высокая производительность.

В производственной практике встречаются технологические

■схемы слива сжиженных углеводородных газов через промежуточ­ ные емкости с последующей откачкой в резервуары. В таких слу­ чаях возникает задача обеспечения надежной работы насосов.

Сжиженные углеводородные газы по своему составу неодно­ родны и в смеси имеют компоненты с высокой и низкой темпера­ турой кипения. Во всасывающем трубопроводе насоса давление

может падать, чем вызывается вскипание жидкости, при этом вна­ чале испаряются низкокипящие компоненты. Остающаяся жид­ кость обогащается компонентами с меньшим давлением паров. Это приводит к уменьшению давления паров в смеси у насоса, и, следовательно, создается перепад давлений по отношению к ре­

зервуару. Такой перепад давлений обеспечивает подлавливание

жидкой фазы к насосу, чем уменьшает парообразование. Частичное испарение сжиженного газа у насоса приводит к ох­

лаждению жидкости, что уменьшает давление образующихся па­ ров и, следовательно, еще увеличивает перепад давлений между резервуаром и насосом.

Таким образом, избыток давления в резервуаре над давлением паров жидкости у входа в насос обеспечивает подъем жидкости

по трубопроводу, преодоление гидравлического сопротивления

этого трубопровода и создание у входа в насос условий, необхо­

димых для нормальной его работы.

Избыточное давление в резервуаре по отношению к давлению паров углеводородов при заданной температуре должно состав-

214

лять примерно 0,5—1,0 кгс/см2. Оно создается главным образом

за счет подлавливания парами углеводородов, работающим ком­ прессором или инертным газом.

Срыв работы насоса может происходить при большей чем нор­

мальная производительность, когда увеличиваются скорости дви­

жения жидкости в подающем к насосу трубопроводе. При этом

увеличивается сопротивление, происходит падение давления и вскипание жидкости. Срыв работы насоса может быть также при

малой производительности из-за вскипания жидкости в насосе от повышения ее температуры.

Срывы работы насосов по указанным причинам можно избе­

жать за счет обоснованного подбора производительности насосных агрегатов, путем устройства перепускного трубопровода с нагне­

тательного на всасывающий трубопровод или на расходную ем­

кость, а также правильным расчетом диаметра всасывающего тру­

бопровода. ⅞

ГЛАВА 4

СКЛАДЫ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ

Рациональная планировка складов

При размещении складов сжиженных углеводородных газов

необходимо учитывать возможное воздействие их продуктов в ава­

рийных ситуациях на жилые массивы, водоемы, производственные

и вспомогательные предприятия, расположенные в районе складов. Описанный ниже пример из производственной практики под­

тверждает обоснованность этих требований.

На одном нефтехимическом предприятии сырьевой склад сжи­

женного бутана размещался непосредственно на территории ос­

новного производства в 300 м-от технологических огневых печей.

Однажды во время слива бутана из железнодорожных цистерн

сорвался сливной резиновый шланг, вследствие чего на террито­

рии склада создалась смесь паров продукта с воздухом взрывной концентрации, которая, двигаясь по направлению ветра, вскоре достигла огневой печи. Произошел взрыв и загорание бутана на

сливной эстакаде.

В данном случае удалось предотвратить крупную аварию бла­

годаря оперативным действиям обслуживающего персонала, ко­ торый своевременно отключил очаг загорания запорной армату­

рой. Однако работники, оказавшиеся в момент взрыва в районе между складом и технологической установкой, получили ожоги.

О воздействии аварийных ситуаций на складах сжиженных га­

зов на смежные объекты видно из описания пожара, имевшего

место на одном французском нефтеперерабатывающем заводе.

215-

На складе, расположенном на территории завода, хранились

в основном бутан и пропан. При пожаре взорвались один за дру­

гим пять сферических резервуаров с пропаном и бутаном. Оскол­ ки резервуаров разлетались в разные стороны, некоторые из них

весом в несколько тонн были отброшены на расстояние до 600 м,

вызывая новые очаги пожаров. Пожар продолжался с утра до позднего вечера. В результате аварии тяжело травмировано

77 чел., из них 15 со смертельным исходом. Уничтожено 10 000 т

нефтепродуктов. Разрушению подверглись жилые кварталы, мно­

гие жители остались без крова. Убытки составили 10 миллионов

франков.

В 1944 г. в Кливленде (США) произошел взрыв и за взрывом последовал пожар на складе сжиженных газов, в результате ко­ торого погибло 130 и ранено 225 чел., а материальный ущерб со­

ставил 6—8 миллионов долларов. Сначала взорвался цилиндриче­

ский резервуар, затем последовало несколько других взрывов. По­ жар распространился на обширную территорию площадью около

0,5 кв миль (около 650 000 м2), на которой находились жилые до­ ма, торговые предприятия, заводы, железнодорожные составы и

другие объекты. Пожар длился 10 ч.

Известен случай пожара группы наземных стальных резервуа­

ров объемом по 175 м3 каждый. В процессе пожара один из них ве­ сом около 50 т взрывом был поднят на высоту 60 м и пролетел не­ сколько сот метров, обливая все на своем пути горящей жидко­ стью.

В качестве последнего по времени примера можно назвать

взрыв резервуара, содержащего 136 м3 сжиженного пропана, на автозаводе компании «Дженерал Моторе» (США). В результате

взрыва возник пожар на заводе площадью 33 га, причем 3500 ра­ бочих были вынуждены прекратить работу.

Описанные выше аварии, а также многие другие заставили

проектирующие организации пересмотреть нормативные требова­

ния по проектированию и эксплуатации наземных складов сжи­

женных углеводородных газов.

Так, например, Гипрокаучук разработал проект «Противопо­ жарных норм и технических условий строительного проектирова­ ния заводов синтетического каучука и синтетического спирта»

[42], согласованный с органами государственного пожарного над­

зора. В соответствии с этими «Нормами и техническими условия­

ми» сырьевые и товарные склады сжиженных углеводородных га­

зов должны располагаться на расстоянии не менее 500 м от объ- -ектов производственного назначения с учетом преобладающего направления ветров (с подветренной стороны по отношению к

этим объектам).

Наземные склады сжиженных газов следует располагать, как

правило, на более низких участках земли по отношению к насе­

ленным пунктам, а также зданиям и сооружениям самого пред­

приятия.

216

Сырьевые и товарные склады должны размещаться, как пра­

вило, на расстоянии не менее 500 м от берегов рек и водоемов.

При расположении указанных складов на меньшем расстоянии от

берегов рек их необходимо размещать ниже (по течению реки)

населенных пунктов, верфей, затонов и прочих сооружений, на расстоянии не менее 500 м от них. При отсутствии такой возмож­ ности склады могут быть расположены выше по течению рек на

расстоянии не менее 3000 м.

Все эти требования по проектированию складов сжиженных углеводородных газов преследуют цель максимальной локализа­

ции очагов аварии на складах и снижения воздействия аварий на смежные объекты.

Технические средства тушения пожаров, имеющиеся в настоя­

щее время на химических, нефтехимических и нефтеперерабаты­ вающих заводах, могут локализовать развитие пожара, но почти

никогда не в состоянии потушить его.

Опыт показывает, что при пожаре наземных резервуаров сжи­ женных углеводородных газов в равной степени опасно как по­

тушить пожар, так и оставить его непотушенным. В первом слу­

чае после ликвидации пламени пары сжиженных газов, рассеи­

ваясь по окрестности и накапливаясь в пониженных местах, могут

вызывать взрывы и пожары при появлении импульса взрыва. Во-

втором случае пламя может нагреть соседние резервуары до со­ стояния, при котором возможен взрыв. Наибольшая опасность

возникает при пожаре, когда происходит нагрев емкости откры­

тым огнем; в этом случае резкое повышение давления в емкости может быстро привести к ее разрыву.

Для разработки эффективных средств защиты резервуаров,,

зданий и сооружений от воздействия теплового излучения при

пожаре необходимо установление научно обоснованных противо­

пожарных разрывов, за пределами которых сохраняется безопас­ ная для конструкции докритическая температура.

Сотрудниками ВНИИпромгаза было проведено исследование по определению противопожарных разрывов на модельных емко­

стях диаметром 1,2 и 2,5 м, глубиной до 1 м. Модель сооружалась в грунте и имитировала наиболее опасный случай, когда перекры­

тие изотермической емкости снесено взрывной волной. Сжижен­

ный газ содержал около 90 объемн. % пропана. Уровень налива

колебался от 30 до 80 см. Экспериментальные работы проводи­

лись при температуре воздуха около 150C, скорости ветра 0,5—

4,2 м/с.

Врезультате исследований установлено, что характер горения

вемкостях диаметром ≥2 м соответствует турбулентному режи­ му и не зависит от диаметра, температура факела колеблется в

пределах 1250—1270°С, средний диаметр факела равен диаметру d емкости, средняя его высота составляет 2,5 d.

При проведении экспериментов определяли удельные тепловые

потоки замерами на тепловоспринимающих экранах. Параллельно-

217