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

прессора в нагнетательных линиях неизбежно наличие паров сма­ зочного масла, температура вспышки которых колеблется в пре­

делах 250—260 °С. t

Аварийное положение усугубилось тем, что накануне аварии был демонтирован поворотный «язык» обратного клапана. По­

этому газ из основной компрессорной станции обратным потоком попал в нагнетательный трубопровод компрессора 10 ГКН 4/1-55 и поддерживал длительное горение.

Анализ причин взрывов в картерах газомоторных компрессо­

ров 8ГК и 10ГК показал, что заполнение картера газами, образу­

ющими с воздухом взрывоопасную смесь, происходит как из-за неплотностей и зазоров в поршневой группе силовых цилиндров и

сальников компрессорных цилиндров при их неисправном состоя­ нии, так и вследствие недостаточной вентиляции сальниковых ко­ робок. Концентрация взрывоопасных газов в картерах колеблется от нуля во время остановки до 25—35% в рабочем состоянии. Ча­

ще всего взрыв в картерах газомоторных компрессоров происхо­

зомоторных компрессоров 8ГКВыведена зависимость изменения

концентрации взрывоопасных газов в картере от времени с мо­

мента пуска машины. Отмечается, что наиболее вероятным источ­

ником воспламенения газовой смеси в картерах является нагрев деталей и узлов ходовой части.

Разрушение воздушных компрессоров часто происходит от вос­

пламенения хорошо перемешанной смеси масляных паров и мас­

ляного тумана с воздухом. На основании анализа аналогичных

аварий построена графическая зависимость нижнего предела вос­

пламенения масловоздушнои смеси от диаметра капель и концен­

трации масла в воздухе, а также зависимость температуры начала

самовозгорания и начала самовоспламенения отложений от дав­

ления. Эти и другие материалы послужили основанием для опре­

деления предельно допустимой концентрации масла в воздухе. По­

становлением Госгортехнадзора СССР в зависимости от условий

эксплуатации принята допустимая концентрация масла от 60 до 140 г/кг воздуха.

На одном нефтеперерабатывающем заводе произошло разру­ шение промежуточного холодильника компрессора 5Г 300-15/30

установки каталитического риформинга. Взрыв в системе произо­ шел во время обкатки компрессора на воздухе. Оторвавшаяся сфе­

рическая часть днища колпака промежуточного холодильника про­ била стену компрессорной и отлетела на расстояние 28 м.

Безопасность эксплуатации поршневых компрессоров в зна­

чительной степени определяется предотвращением попадания

жидкости в цилиндры. ■

На установке сернокислотного алкилирования вследствие по­

падания жидкого аммиака из отделителя жидкости на прием ком­

прессора 4АГ были разрушены цилиндр, его крышка, погнут шток,

25

поломаны клапаны и поршневые кольца. Компрессор эксплуатиро­

вался при давлении на приеме 2,5 кгс/см2, давлении на нагнетании

В холодильном цехе одного нефтехимического завода были ус­

тановлены поршневые компрессоры. По проекту горизонтальный участок приемного трубопровода был проложен в конструкции по­ ла, вследствие чего образовался «мешок», в котором накапливал­

ся жидкий аммиак, когда компрессор находился в резерве. При пуске резервного компрессора жидкий аммиак из «мешка» попа­

дал в цилиндр компрессора, в результате чего ломались пласти­

ны клапанов и были случаи разрыва цилиндров. Эти разрушения

прекратились после ликвидации «мешков» на трубопроводах.

На некоторых нефтехимических заводах для компримирования

пирогаза в производстве этилена или контактного газа в производ­

стве дивинила применяют многоступенчатые поршневые компрес­

соры. Пирогаз и контактный газ всегда содержат влагу и тяже­ лые углеводороды, которые, конденсируясь в межступенчатых хо­

лодильниках, собираются в межступенчатых сепараторах и

выводятся из системы. Если конденсат своевременно не отводится

из сепараторов, возникает опасность попадания его в цилиндры

компрессора при завышении уровня конденсата в сепараторах.

К сожалению, до настоящего времени отсутствует надежная авто­ матическая система отвода конденсата из межступенчатых сепара­

торов, поэтому дренирование конденсата проводится периодиче­

ским открытием запорной арматуры. Конец дренирования опреде­

компрессорами из-за несвоевременного или неполного отвода уг­

леводородного конденсата.

При анализе аварии практически не представлялось возмож­ ным однозначно определить ее причины, так как обслуживающий

персонал обычно утверждал, что дренирование производилось в

полном соответствии с «инструкцией». Разрушения компрессоров по указанной причине практически прекратились после установле­ ния объективного контроля за дренированием конденсата. Перед дренажной арматурой установили регистрирующие манометры.

При закрытой арматуре манометр регистрирует давление соот­ ветствующей ступени компрессора, при открытии арматуры (при

дренировании) давление в дренажном трубопроводе падает, что соответственно отражается на записях регистрирующего маномет­ ра. По пикам на картограммах можно судить о частоте и полноте

дренирования конденсата.

Одной из причин разрушения компрессоров является низкое

качество изготовления отдельных его узлов и деталей. Наличие ли-

:26

тейных пор, спаев в деталях из чугуна способствует концентрации

напряжений и создает опасность внезапного разрушения. Полом­

ка коленчатого вала компрессора — явление редкое, но связанные

с этим разрушения всегда приводят к тяжелым последствиям. Ос­

ренных подшипников), неравномерное оседание рамы при плохой

заливке фундамента, значительные перенапряжения, возникающие

в случаях поломки одной из деталей шатунно-кривошипной груп­

пы. Низкое качество металла, дефекты изготовления и внутренние пороки проката (раковины, закаты, трещины) создают концентра­

цию напряжений и через некоторое время приводят к разрушению

коленчатого вала.

Плунжерные насосы и поршневые компрессоры обладают ря­ дом недостатков. Прежде всего у них опасно резкое повышение

давления в системе при нарушении некоторых правил их экс­

плуатации или в случае неисправности предохранительных уст­

ройств. Применение плунжерных и поршневых машин неизбежно приводит к вибрации трубопроводов и строительных конструкций,

которая зачастую является причиной аварии, а вызываемые ими

пульсирующие потоки затрудняют внедрение автоматического ре­ гулирования технологических процессов.

Следовательно, при проектировании сложных и ответственных

технологических процессов на основных потоках целесообразно

применять только центробежные машины.

О последствиях пренебрежения этими требованиями можно су­

дить по следующим примерам.

При синтезе демитилдиоксана в производстве изопрена шихта

(кислый водный раствор формальдегида) подается в реактор. Для

осуществления этого процесса потребовался насос с производи­ тельностью до 50 м3/ч и напором 250 м вод. ст.

Учитывая агрессивность среды, насос должен быть изготовлен из стали марки Х17Н23М2Т. Во время проектирования производ­ ства изопрена центробежные насосы требуемой характеристики не выпускались в нашей стране, поэтому проектировщики приняли к установке трехплунжерные насосы фирмы «Сигма» (ЧССР), из­ готовленные из стали марки Х18Н9Т. При освоении производства

выявилось, что

сальники плунжеров трудно поддавались герметизации, вслед­

ствие чего была постоянная утечка шихты;

цилиндры и плунжеры насосов подвергались сильной коррозии;

всасывающие клапаны насосов забивались продуктами поли­ меризации шихты (пароформом), что приводило к сокращению или даже прекращению подачи шихты в реактор;

при сокращении подачи шихты увеличивалось образование в реакторе побочных высококипящих продуктов и тяжелой смолы

(«кокса»), забивались перетоки и, как следствие этого, завыша­

лось давление в системе;

27

контрольно-измерительные приборы и средства автоматики из-за пульсирующих потоков и вибрации трубопроводов работали неудовлетворительно.

На производстве создались тяжелые и опасные условия труда. Обслуживающий персонал вынужден был работать в противогазах

в течение всей смены.

Для улучшения работы плунжерных насосов привлекались вы­

сококвалифицированные инженеры специализированных организа­ ций насосостроения, но положение оставалось без существенных

изменений. Неудовлетворительное освоение процесса синтеза ди­

метилдиоксана отражалось и на работе других цехов, поскольку

они являлись звеньями единой технологической цепочки. Учиты­

вая большое значение производства изопренового каучука, обес­ печением конструирования и изготовления работоспособных насо­ сов занялись руководители соответствующих министерств.

В течение 6 месяцев были запроектированы, изготовлены и смон­

тированы центробежные насосы требуемой характеристики, стой­

кие против агрессивного действия шихты. Это в значительной мере

■определило дальнейшее успешное освоение синтеза диметилдиок­

сана.

Аналогичная ситуация создалась при освоении процесса поли­ меризации изопрена и дегазации его полимера. Для перекачки полимера были запроектированы роторные насосы, выпускаемые

■одной иностранной фирмой. Известно, что при работе роторных

насосов наблюдается значительная вибрация трубопроводов и

строительных конструкций, поэтому на некоторых заводах они

заменены шестеренчатыми насосами. Однако такие насосы имеют ограниченные технические и эксплуатационные характеристики и относятся к насосам объемного класса, следовательно, не исклю­

чается возможность опасного повышения давления в системе.

В настоящее время роторные и шестеренчатые насосы заменяются

винтовыми насосами. Следует также отметить, что освоение и внедрение в производство отечественных центробежных насосов

.для перекачки вязких растворов явно затянулось.

ГЛАВА 2

КОМПЕНСАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ЛИНЕЙНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В ТЕПЛООБМЕННИКАХ И ТРУБОПРОВОДАХ

При подборе теплообменных аппаратов, предназначенных для

эксплуатации в условиях разности температуры теплоносителя и

обогреваемой среды не более 350 0C, могут применяться трубчат­

ки жесткой конструкции. Для поглощения тепловых линейных из­ менений элементов теплообменных аппаратов при большой раз­

28

менники с U-образными трубами непригодны для эксплуатации с коксующимися средами из-за невозможности чистки труб.

На рис. 1.7 показана конструкция теплообменника кожухотруб­ ного с плавающей головкой. В соответствии с ГОСТ 14246—69 эти

теплообменники применяют для нагрева и охлаждения жидких и газообразных сред в технологических процессах нефтеперерабаты­

вающей, нефтехимической, химической и смежных отраслей про­

мышленности. Теплообменники изготовляют с диаметром кожуха

Рис. 1.7. Конструкция теплообменника кожухотрубного с плавающей головкой:

1 — крышка распределительной камеры; 2 — камера распределительная; S — кожух; 4 — трубы теплообменные; 5 — крышка кожуха; 6 — крышка плавающей головки; 7 —опора.

от 325 до 1400 мм на условное давление от 16 до 64 кгс/см2 в труб­

ном или межтрубном пространстве в пределах рабочих темпера­ тур от —30 до 450 °С. Использование таких теплообменников обес­ печивает поглощение тепловых линейных изменений и условия

чистки в случае наличия коксующихся сред. Однако этот тип теп­ лообменников имеет существенный конструктивный недостаток,

который ограничивает область их применения. При нарушении

герметичности в крышке плавающей головки 6 происходит смеше­ ние потоков трубного и межтрубного пространства. О последстви­

ях такого нарушения можно судить по следующему примеру. На

одном из нефтехимических предприятий каталитическое разложе­ ние диметилдиоксана до изопрена проводили по технологической

схеме, представленной на рис. 1.8.

В испаритель 1 подается диметилдиоксан, который испаряется за счет подачи водяного пара в межтрубное пространство испа­

29