Пожарная безопасность установки первичной перегонки нефти (стр. 2 из 6)

- Мазут - горючая жидкость. Плотность 890-995 кг/м³, скорость выгорания 6 см/ч, скорость нарастания прогретого слоя 24-42 см/ч, температура прогретого слоя 230-300⁰С, температура пламени 1000⁰С, t_всп= 140⁰С, t_с = 380⁰С, температурные пределы воспламенения нижний 138⁰С, верхний 145⁰С.

Из анализа пожароопасных свойств веществ видно, что в данном производстве применяются вещества, которые могут образовать горючую среду в аппаратах, в помещениях насосных и на территории установки.

3. Оценка пожаровзрывоопасности среды внутри аппаратов при их нормальной работе

Внутри технологического оборудования при нормальных условиях для образования взрывоопасных концентраций должны выполняться два условия:

-наличие паровоздушного пространства;

-наличие жидкости при температуре, лежащей в интервале температурных пределов воспламенения (3.1).

t_нвп– 10⁰С ≤ t_раб ≤ t_впв+10⁰С, (3.1)

где t_раб – рабочая температура жидкости в аппарате, ⁰С,

t_нпв, t_впв– соответственно нижний и верхний пределы воспламенения жидкости с запасом надежности

10⁰С.

Для проверки условий образования взрывоопасных концентраций в аппаратах составляем таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Оценка пожаровзрывоопасности среды внутри аппаратов

Наименование аппарата и вид жидкости	Наличие паровоздушного пространства	Рабочая температура оС	Температурные пределы воспламенения		Заключение
			tн-10 оС	tв+10 оС
1	2	3	4	5	6
Резервуар с нефтью	есть	25	-31	+2	Взрывоопасная концентрация образуется
Трубчатые печи, нефть	нет	345	-31	+2	Взрывоопасная концентрация не образуется
Насосы горячие	нет	25	-31	+3	Взрывоопасная концентрация не образуется
Насос ДТ	нет	30	680	129	Взрывоопасная концентрация не образуется
Холодильник-конденсатор (бензин)	нет	30	-46	+3	Взрывоопасная концентрация не образуется
Холодильник ТС	нет	30	10	67	Взрывоопасная концентрация не образуется
Холодильник ДТ	нет	40	680	129	Взрывоопасная концентрация не образуется
Холодильник мазута	нет	40	128	155	Взрывоопасная концентрация не образуется
Газосепаратор	есть	30	-46	+3	Взрывоопасная концентрация образуется
Ректификационная колонна	нет	100-350	-46	+3	Взрывоопасная концентрация образуется

Из проведенного анализа делаем вывод, что при нормальном режиме работы в аппаратах: резервуар с нефтью, предварительный испаритель, газосепаратор данного производства есть взрывоопасные концентрации, так как имеется паровоздушное пространство или температурный режим выше верхнего предела воспламенения с учетом коэффициента надежности.

4. Пожаровзрывоопасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкций.

Взрывопожароопасные концентрации образуются при остановке работы аппаратов или трубопроводов в результате неполного удаления жидкостей, паров или газов из внутреннего объема системы, а при пуске аппаратов и трубопроводов - в результате недостаточного удаления воздуха.

Непосредственными причинами образования взрывоопасных концентраций при остановке аппаратов являются:

-неполное удаление из аппарата огнеопасных жидкостей. Если в резервуаре осталась горючая жидкость, то удалить ее последующей продувкой очень сложно;

-недостаточная продувка водяным паром или инертным газом внутреннего пространства аппаратов и трубопроводов от оставшихся жидкостей и паров;

-негерметичное отключение от подлежащих остановке аппаратов соединенных с ними трубопроводов с огнеопасными жидкостями или газами.

Просачиваясь через негерметичные задвижки, пары жидкостей постепенно накаливаясь, могут образовать взрывоопасные концентрации даже в полностью опорожненных и правильно продутых аппаратах и трубопроводах.

Нефть – легковоспламеняющаяся жидкость темно-бурого цвета, представляющая собой смесь углеводородов. Плотность 840-880 кг/м³ ,температура вспышки t_всп=-35⁰С, температура самовоспламенения t_с=320⁰С, температурные пределы воспламенения нижний – 21⁰С, верхний - 8⁰С, скорость выгорания 9-12 см/ч, скорость прогрева слоя и его нарастания 24-36 см/ч, температура пламени 1100⁰С, температура прогретого слоя 130-160⁰С.

Оценку пожаровзрывоопасности среды внутри технологического оборудования производят согласно ГОСТ 12.1.044-89 . Для того чтобы среда внутри резервуара была горючая необходимо соблюдение следующего условия:

,

где:

% и %.

где j_н,в – нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени и равны для нефти соответственно 0,9-5,36%(Правдинская спр. Баратова табл. 5.46). Рабочая температура 25°С,

.

Тогда

.

j_s – концентрация насыщенных паров, которая приблизительно равна рабочей концентрации в резервуаре j_р, т.е.

,

где: Р_р – рабочее давление в аппарате 1 ^. 10⁵ Па (по условию); Р_s – давление насыщенных паров, определяется по формуле:

170,2 кПа.

Следовательно,

Отсюда делаем вывод, условие 0,9 < 1,67 < 5,36 соблюдается, следовательно, среда в аппарате пожаровзрывоопасная.

При нормальной работе хранилищ нефти возможен выход горючих паров в случае нагрева при изменении температуры окружающего воздуха. В этом случае имеет место «малое» дыхание. При «малом» дыхании количество выходящих паров определяют место по следующей формуле:

где G_м – масса горючих паров, вышедших из емкости, кг; V_св – величина свободного объема, м³; Р_р – рабочее давление, Па; Т₁ – начальная температура, К; Т₂ – конечная температура, К; j₁ – начальная концентрация насыщенных паров, об. доля (%); j₂ – конечная концентрация насыщенных паров, об. доля (%); j_ср – средняя концентрация насыщенных паров, об. доля (%); М – молярная масса, кг ^. моль^-1.

Отсюда объем взрывоопасной смеси

j^н_г,без – безопасная концентрация паров, кг ^. м^-3.

Безопасную концентрацию горючих паров определяем по уравнению:

где: j^н_{г, без.} – безопасная концентрация паров, об. доля (%); V_t= 22,413 м^3. кмоль^-1 – объем, занимаемый 1 кмоль паров.

Безопасную концентрацию горючих паров определяем по уравнению:

j^н_{г, без}= 0,9 (j_н- 0,7R)

где: j_н – нижний концентрационный предел распространения пламени, %; R = 0,3 – воспроизводимость метода определения показателя пожарной опасности.

Затем принимаем взрывоопасную зону цилиндрической формы, где высота равна диаметру. Диаметр зоны взрывоопасных концентраций определяем по формуле:

Определим объем взрывоопасной зоны при наиболее опасном случае выхода паров нефти при следующих исходных данных:

· начальная температура 25°С

· конечная температура 40°С

Определяем давление насыщенных паров при начальной и конечной температуре:

Р_Н1=

170,2 кПа.

Р_Н2=

252.3 кПа.

Определяем рабочую концентрацию паров нефтепродуктов при начальной и конечной температурах:

j_{Р 1}= 1,702/ 101,325 ^. 100= 1,679 об. доля.

j_{Р 2}= 2,523/ 101,325 ^. 100= 2.49 об.доля.

Определим среднюю рабочую концентрацию:

j_ср=

об. доля.

Определяем массу горючих паров вышедших из резервуаров при «малом» дыхании:

G_М=