Оценка пожарной опасности процесса производства полиэтилена методом низкого давления

           - предел текучести   материала корпуса и труб, мПа.

     Делать  вывод о недопустимости  жесткого соединения корпуса и трубок кожухотрубчатого холодильника-компенсатора невозможно, так как неизвестны  пределы  текучести материалов корпуса и  труб.

    Если  согласно расчету окажется, что жесткое  соединение корпуса и трубок теплообменника недопустимо, необходимо применять аппараты, имеющие температурные компенсаторы. Наиболее  часто теплообменные аппараты оборудуют линзовыми компенсаторами и компенсаторами  типа «плавающая головка».

    Снижение  температурных напряжений достигается  путем  уменьшения разности температур  между отдельными конструктивными элементами и подбора соответствующих материалов при конструировании отдельных узлов аппаратов с примерно одинаковыми коэффициентами линейного расширения.

    Также температурные напряжения возникают  в трубопроводах, которые определяются по формуле:

s_t = aЕDt=1,2´10^-5´2,1´10⁶´30=756 кг/см²

где s_t - температурные напряжения, кг/см²;

a - коэффициент линейного расширения,°С^-1(для стальных труб a_t =     =1,2´10^-5°С^-1);

Е - модуль упругости материала, кг/см²(для стальных труб Е = 2,1´10⁶).

Dt - изменение температуры, °С; 

       Рассмотрим причины, приводящие к химическому износу материала (коррозии) аппаратов.

     Стенки  полимеризатора и трубопроводов  подвержены коррозии, так как в растворителе и циркулирующем этилену имеется небольшое количество соляной кислоты, образующейся при взаимодействии диэтилалюминийхлорида и четыреххлористого титана с той влагой, которая все же имеется в растворителе и этилене. Для защиты от коррозии стенки полимеризатора покрывают кислотостойким лаком или эпоксидной смолой, а трубопроводы целесообразно применять из нержавеющей стали.

     Исходя  из основных закономерностей  коррозионных процессов, используют следующие  направления борьбы с ней:

    - применение коррозионно-устойчивых металлов;

    - изоляция металлов  от агрессивной  среды защитными  покрытиями;

    - уменьшение коррозионной  активности среды;

    - использование неметаллических  химически стойких  материалов;

    - катодная и протекторная  защита. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Анализ возможности  появления

характерных технологических  источников зажигания

  Специфичными  источниками воспламенения при  полимеризации этилена могут быть случаи самовозгорания суспензии, разряды статического электричества, неисправности и несоответствие электропривода к мешалкам смесителей и промежуточных   емкостей.

    Самовозгорание  суспензии может произойти в  тех случаях, если мельчайшие частички полимера с находящимся на их поверхности адсорбированным катализатором будут иметь возможность испарять растворитель, т. е. подсыхать в воздушной среде. При испарении растворителя концентрация катализатора в массе будет увеличиваться, так как он обладает меньшей испаряемостью (температура кипения растворителя равна 80°С, а диэтилалюминийхлорида 208°С), и, кроме того, значительная его часть адсорбирована поверхностью частичек полимера. Когда концентрация катализатора по отношению к растворителю будет около 40%, температура самовоспламенения смеси окажется равной 18—20°С, и в этот период произойдет загорание массы. Такие условия могут создаться при небольших утечках, когда частички полимера, проходя через теплоизоляцию, будут отфильтровываться, при остановке аппаратов на чистку, когда имеются отложения полимеров на стенках, а также при авариях и серьезных повреждениях, когда происходит выброс суспензии и ее распыление в воздухе.

    Рассмотрим  подшипники перегруженного вала смесителя-разбавителя при отсутствии  охлаждения.

    Температуру подшипника при работе с перегрузкой  и недостаточном  охлаждении определяют по формуле:

где Т_п - максимальная температура подшипника, К;

Т_В - температура окружающей среды (воздуха), К;

Q_тр - мощность сил трения при работе подшипника, Вт;

a - коэффициент теплообмена между поверхностью подшипника и средой, Вт/(м²К);

F - поверхность корпуса подшипника, м².

      Величину  Q_тр определяем по формуле:

где f - коэффициент трения

N - радиальная сила, действующая на подшипник, Н;

d - диаметр шейки вала, м;

n - число оборотов вала, об/мин;

    В данный смеситель-разбавитель поступает 20% раствор триэтилалюминия с температурой самовоспламенения около 70°С, следовательно при попадании растворителя на корпус подшипника произойдет его самовоспламенение.

    Чтобы избежать перегрева подшипников, осуществляют следующие мероприятия. Во всех случаях целесообразно вместо нагревающихся сверх нормы подшипников скольжения применять подшипники качения. Большое внимание должно уделяться систематической смазке подшипников. Хорошо смазывать подшипники это не значит подавать больше масла. Нормальная смазка предполагает использование того сорта масла и в том количестве, которое установлено правилами эксплуатации  для данного подшипника, при строгом соблюдении сроков смазки. Для контроля  за температурой подшипников можно покрывать их поверхность термочувствительными красками, изменяющими свой цвет при нагревании.   

    Также источником воспламенения может  быть тепловое проявление электрической энергии. Источники воспламенения от теплового проявления  электрической энергии могу возникнуть при несоответствии электрооборудования (электродвигателей, силовых электрических сетей) характеру воздействующей на него среды; в случае несоблюдения  правил устройства и эксплуатации электрооборудования; при неисправностях и повреждениях, вызываемых механическими причинами, а также действием химически активных веществ, влаги и т.п. Тепловое действие электрического тока  может проявиться в виде электрических искр и дуг, чрезмерного перегрева двигателей, контактов,  отдельных участков электрических сетей и электрического оборудования, а также аппаратов при перегрузках и больших переходных сопротивлениях, в виде перегрева в результате теплового проявления токов  индукции и самоиндукции, при искровых разрядах статического и атмосферного электричества, в результате нагревания вещества и материалов от диэлектрических потерь энергии.

    Перегрузка  электрических сетей  и машин вызывается увеличением механической нагрузки на электродвигатели, а также подключением к электрическим сетям дополнительных токоприемников, на которые сети не рассчитаны. Увеличение силы тока в сетях и машинах приводит к выделению большого количества тепла, воспламенений изоляции. Опасные последствия перегрузки наблюдаются при неправильно выбранной или неисправной защите  сетей плавкими вставками или автоматами.

    Переходные  сопротивления  возникают чаще всего в  местах, где провода и кабели некачественно присоединяются к машинам и аппаратам или  токопроводящие жилы соединяются  друг с  другом холодной скруткой, а также в местах плохого контакта. В местах переходных  сопротивлений  выделяется значительное  количество тепла. От нагрева мест переходных сопротивлений могут загореться электроизоляция, а  также  рядом  находящиеся горючие  вещества.

      Индукционное и электромагнитное воздействие  атмосферного электричества способствует появлению   значительных  электрических потенциалов на производственном оборудовании, трубопроводах,  строительных конструкциях.   Отсутствие или неисправность систем заземления аппаратов и конструкций, могут привести  к образованию опасных искровых разрядов. 
 
 

7. Возможные пути  распространения  пожара 

     Пожары  на производстве методом низкого давления  протекают в сложных условиях с быстрым распространением огня на соседние аппараты и участки, и, зачастую, принимают характер катастрофы с огромным материальным ущербом. Наличие больших объемов легковоспламеняющихся и горючих жидкостей приводит к тому, что пожар на установках может принять значительные размеры. Условиями распространения горения на установке являются: разливы по территории установки горючих и легковоспламеняющихся жидкостей; разветвленная сеть промышленной канализации при неэффективности гидравлических затворов в колодцах; отсутствие аварийных сливов из емкостных аппаратов, линий стравливания смесей из аппаратов; разветвленная сеть трубопроводов при отсутствии на них гидравлических затворов. При пожаре возможен взрыв, так как имеет место образование взрывоопасных концентраций в них. Испарение паров легковоспламеняющихся жидкостей и газов будет создавать газовоздушную смесь, которая при ветреной погоде будет перемещаться к возможному очагу пожара.

     По  производственным коммуникациям пожар  и взрыв распространяются в тех случаях,  если  внутри  трубопроводов, траншей, туннелей или лотков образовалась горючая среда, когда трубопроводы с этой  горючей  средой работают  неполным сечением, когда  имеются горючие отложения  на поверхности труб,  каналов,    если в системе находятся жидкости,  способные разлагаться с воспламенением  под воздействием высокой  температуры или давления.

    Чтобы предотвратить распространение огня  по производственным  коммуникациям  применяют сухие огнепреградители, в виде гидравлических затворов,  затворы  из твердых измельченных материалов, автоматические  задвижки и заслонки, водяные завесы, перемычки, засыпки и т. п.

   Определим расчетом необходимый диаметр гасящего отверстия огнепреградителя

   Определим диаметр гасящего канала огнепреградителя:

   d=0.5·d_кр=0,5·1,75=0,875мм

               d_кр=1,75мм (ГОСТ Р12.3.047-98, приложение Р, таб. Р3 ) 

   Тогда диаметр зерен гравия будет равен:

   d_гр=4d

   d_гр=4·0,875=3,5мм

    Определенный  расчетом тип огнепреградителя предполагается установить на линиях стравливания газовоздушных смесей из аппаратов(полимеризатора). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. Расчет категории  производственного  помещения

по  взрывопожарной и  пожарной опасности

    Помещение мерников и разбавителей катализаторного комплекса. Размеры помещения 40 8 8 м. Свободный объём помещения V_св= V_пом-V_ап=0,8*2560=2048м³. Площадь помещения F=40*8=320м². Степень заполнения аппарата - 0,65. Расстояние трубопровода до задвижки 6 м. Кратность вентиляции 6 1/ч. Скорость воздуха 0,5 м/с.

      При определении избыточного  давления  взрыва в качестве  расчетного варианта аварии принимается  разгерметизация смесителя-разбавителя с последующим разливом растворителя на пол. Происходит испарение бензина и циклогексана. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (Москва) согласно СНиП 2.01.01-82 t_р= 37°С.  Плотность паров при t_р= 37°

Паров бензина

=3,82 кг м^-3

Паров циклогексана

=3,31 кг м^-3

1. V_ж =0,8(3,141,6 ² )/423,14 0,05²/46==0,378м³ =378л (истечение жидкости из трубопровода не принимается в расчет так как, затруднен расчет расхода жидкости при поступлении его самотеком)