double arrow

Причины образования горючей среды внутри производственных помещений

Условия работы технологических аппаратов разнообразны. Материал аппаратов, трубопроводов, их арматура и прокладка испытывают постоянное воздействие обрабатываемых веществ, нередко нагретых до высоких температур и находящихся под высоким давлением. На аппараты воздействует также окружающая среда, которая часто, особенно в химических производствах, обладает агрессивными свойствами.

Материал аппаратов и толщина стенок при проектировании подбираются таким образом, чтобы они могли противостоять воздействию обрабатываемых веществ, температуры, внутреннего давления и внешней среды. Следовательно, аварии и повреждения могут возникнуть от недостатков конструктивного характера (неудачный подбор материала, неправильный расчет) или, эксплуатационного характера (нарушение принятых режимов работы аппаратов) или при действии обеих причин одновременно. Определить истинную причину повреждения не всегда бывает просто, так как кажущаяся на первый взгляд очевидной причина повреждения в действительности может являться следствием ряда других взаимосвязанных между собой явлений.

Естественно, что предупредительные мероприятия должны быть направлены на предотвращение действительных причин повреждений и аварий.

Чтобы несколько облегчить процесс исследования причин повреждений аппаратов, необходимо изучить наиболее характерные из них. Рассмотреть эти причины одновременно и во взаимосвязи почти невозможно, поэтому мы рассмотрим их в отдельности.

Причины повреждений производственного оборудования можно разделить на три группы:

- повреждения, возникающие в результате механических воздействий на материал аппаратов и трубопроводов;

- повреждения, возникающие в результате температурных воздействий на материал аппаратов и трубопроводов;

- повреждения, возникающие в результате химического износа материала.

Механическая прочность технологического оборудования является необходимым условием для обеспечения его безопасной эксплуатации.

Прочность технологического оборудования обеспечивается правильным подбором материала с учетом характера и величин внешних нагрузок, действующих на аппарат. При этом всегда сходят из самых неблагоприятных условий работы аппарата.

При проектировании и изготовлении аппаратов принимают все меры к тому, чтобы предотвратить возможность их повреждения вследствие недостаточной механической прочности. Вместе с тем на промышленных предприятиях нередко наблюдаются повреждения и аварии аппаратов и трубопроводов.

Это происходит по многим причинам, в том числе и в результате воздействия не предусмотренных расчетом нагрузок, наличия скрытых внутренних дефектов материала, отсутствия или неисправности эффективных средств защиты аппаратов от перегрузок, а также некачественного технического надзора за оборудованием в процессе его эксплуатации. В результате не предусмотренного расчетом механического воздействия материал корпуса аппарата или трубопровода может испытывать чрезмерно высокие внутренние напряжения, способные вызвать не только образование неплотностей в швах и разъемных соединениях, но и полное разрушение аппарата или трубопровода по наиболее слабому сечению.

Причинами появления высоких внутренних напряжений могут являться завышенные против нормы внутренние давления в аппаратах (от нарушения материального баланса, теплового расширения веществ, прекращения конденсации паров и т. п.) и нагрузки динамического характера, на которые аппарат не рассчитан.

Опасность повреждения емкостных аппаратов периодического действия может возникнуть в период их заполнения. Отсутствие  регулирующих приборов, а также измерителей уровня жидкостей или давления газов, недостаточный контроль за процессом наполнения могут явиться причиной переполнения аппаратов, образования в них повышенного давления и повреждения корпуса.

Неоднократно случаи образования повышенного давления наблюдались при подаче газа в газгольдеры, когда подвижную часть газгольдера вследствие перекоса или обледенения заклинивало.

Указанные причины при отсутствии автоматических систем прекращения подачи газа в газгольдер приводили к выбросу газа наружу через гидравлический уплотняющий затвор.

Чтобы не допустить переполнения аппаратов жидкостями или газами, осуществляют контроль за операциями наполнения, а аппараты и емкости оборудуют соответствующими приборами контроля и защиты.

Повышенные давления нередко образуются при увеличении сопротивления в линиях за насосами, компрессорами или аппаратами. Это происходит при неполном открывании задвижек, а также при уменьшении сечения линий в результате отложений на стенках солей, грязи, кокса, полимеров, кристаллогидратов и т. п.

Значительное количество аварий, сопровождающихся взрывами и пожарами, происходит при пуске компрессоров с закрытыми задвижками на выкидных газовых линиях.

Уменьшение внутреннего сечения трубопровода может произойти в результате различного рода отложений.

Так, например, при низких рабочих температурах или низкой температуре внешней среды в газовых и жидкостных линиях с наличием увлажненных углеводородных продуктов возможно образование ледяных и кристаллогидратных пробок.

Нередко происходит скопление и замерзание воды в дренажных линиях, что приводит к переполнению аппаратов, емкостей и повышению в них давления.

Отложения в трубах могут происходить в результате образования твердых продуктов термического разложения органических веществ (ококсование труб) и образования полимерных соединений (особенно при нарушении температурного режима и уменьшении скоростей движения продукта). В трубопроводах могут быть также отложения механических примесей и солей, содержащихся, в транспортируемом продукте.

Повышение давления в газовых линиях нередко происходит из-за попадания в них жидкости (газовый дистиллят, водяной конденсат), образующей пробки в коленах, изгибах и наиболее низких участках.

В мерниках, резервуарах и других емкостных аппаратах повышенное давление может образоваться из-за отсутствия условий для своевременного удаления вытесняемой паровоздушной смеси при наполнении аппаратов жидкостью.

Весьма опасным случаем является образование повышенных давлений в аппаратах и трубопроводах при нагревании находящихся в них жидкостей и газов выше установленного предела. Это может произойти при отсутствии или неисправности контрольно-измерительных приборов, недосмотре обслуживающего персонала, а в некоторых случаях от лучистой энергии соседних аппаратов и даже от повышения температуры окружающей среды. При повышении рабочей температуры давление в аппаратах возрастает за счет объемного расширения веществ и увеличения упругости паров и газов. Следует различать два вида аппаратов, в которых указанные явления будут сказываться по-разному, — это аппараты, полностью изолированные, и аппараты, соединенные с другими. Естественно, что наиболее опасными будут первые аппараты, так как в них при одинаковом нагреве давление нарастает значительно интенсивнее и до более высоких пределов, чем во вторых.

При заполнении аппаратов, емкостей и баллонов жидкостью могут произойти случаи их переполнения. При этом жидкость займет весь объем аппарата и парового пространства в нем не будет. В сплошь наполненных аппаратах и емкостях, особенно если они герметично отключены от других аппаратов и емкостей, жидкости, нагреваясь, стремятся увеличиваться в объеме, но этому препятствуют стенки аппаратов. Так как жидкости практически не сжимаются, то нагревание их даже до невысоких температур вызывает очень большие внутренние давления, приводящие к повреждениям и разрыву стенок. То же получается при нагреве емкостей и баллонов, сплошь заполненных сжиженными газами. На практике было немало случаев, когда неправильное заполнение бочек и цистерн жидкостями, а также емкостей и баллонов сжиженными газами при последующем нагревании заканчивалось авариями.

Основой некоторых широко распространенных производств являются процессы испарения горючих и легковоспламеняющихся жидкостей. К таким процессам относятся: перегонка и ректификация растворов на атмосферных и вакуумных установках, концентрирование и упаривание растворов, испарение растворителей из растворов твердых веществ и т. п. Во всех указанных технологических операциях испарение жидкостей сочетается с последующей конденсацией полученного пара. Нарушение нормального процесса конденсации паров может привести к образованию повышенного давления в системе.

Если конденсация пара уменьшится или прекратится совсем, а процесс парообразования будет продолжаться, то количество пара в колонне, конденсаторе и приемнике конденсата будет возрастать. При этом давление в аппаратах увеличится, кроме того, часть несконденсировавшегося пара будет выходить наружу через открытую воздушку на емкости конденсата.

Если в аппарат с высокой рабочей температурой по какой-либо причине попадет жидкость, температура кипения которой значительно ниже температуры в аппарате, то произойдет интенсивное испарение жидкости и повышение давления.

Вода или другая низкокипящая жидкость может попасть в высокотемпературные аппараты вместе с поступающим продуктом, через неплотности теплообменной поверхности холодильников, находящихся внутри аппаратов, при неправильном переключении линий, а также в виде конденсата из паровых технологических и продувочных линий. Последнее имеет место в том случае, когда острый пар подается в недостаточно прогретые аппараты, если пар обводнен или паровая линия перед пуском пара в аппарат не освобождалась от конденсата. Наблюдались случаи, когда в аппаратах после промывки или испытания оставалась часть воды и высоконагретый продукт подавался без предварительного ее испарения.

Многие химические процессы протекают с выделением значительного количества тепла, с образованием побочных продуктов в виде паров и газов. Избыточное тепло, а также избыточные газообразные продукты своевременно отводят из аппарата, за счет чего в нем поддерживается нормальное рабочее давление.

При эксплуатации производственного оборудования неплотности и повреждения могут появиться в результате образования не предусмотренных расчетом температурных напряжений в материале стенок аппаратов и трубопроводов, а также в результате изменения механических свойств металлов под воздействием температуры.

Опасные температурные напряжения в материале возникают при резких изменениях рабочей температуры аппарата или окружающей среды, под влиянием неравномерного воздействия температуры на конструктивные элементы аппарата, а также при действии изменяющейся или неодинаковой температуры на жестко закрепленные конструкции и узлы аппаратов. Общее внутреннее напряжение, появляющееся в материале от действия полезной нагрузки и от температурных воздействий, может превысить пределы текучести, прочности и вызвать появление необратимых деформаций, разрывы стенок аппарата, трубопровода.

Механические свойства металла могут измениться в худшую сторону при действии на аппарат не предусмотренных расчетом как высоких, так и низких температур. При этом даже нормальные рабочие нагрузки могут привести к появлению необратимых деформаций и повреждению аппаратов или трубопроводов.

Под химическим износом понимают уменьшение толщины или прочности стенок аппаратов в результате химического взаимодействия материала с обрабатываемыми веществами или с внешней средой.

Находящиеся в аппаратах и трубопроводах вещества, имеющиеся в них химические примеси, используемые катализаторы, инициаторы или ингибиторы, а также среда, окружающая аппараты, могут химически взаимодействовать с материалом корпуса, вызывая его разрушение.

Разрушение металла от действия на него соприкасающейся с ним среды называется коррозией.

За последние четверть века борьба с коррозией приобрела особо важное значение, так как все шире и шире применяются высокие температуры и давления, большие скорости, агрессивные среды и т. п. Защита производственной аппаратуры от коррозии, является своего рода инженерно-техническим мероприятием, снижающим пожарную опасность процесса.

 

 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: