Тема 16 Пожежна безпека хімічних виробництв

ТЕМА 16 Пожежна безпека хімічних виробництв

 

ЛЕКЦІЯ 2

 

ПоЖЕЖНА НЕБЕЗПЕКА ВИРОБНИЦТВА ПОЛІМЕРНИХ МАТЕРІАЛІВ

 

Література:

1. М.В. Алексеев, А.Г.Исправникова. Пожарная профилактика при производстве пластических масс и химических волокон. М.– — 1986. — с. 6–20.

2. В.С. Клубань, А.П. Петров, В.С. Рябиков. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса. М: Стройиздат. — 1987. — с. 220–227.

3. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химичес ких, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. Сб. нормативно-технических документов № 30, 1990. — с.467.

4. Правила пожежної безпеки в Україні. -К.:Укрархбудінформ, 2004.

5. М.А. Алексєєв, О.М. Волков и др.. Пожарная профилактика в технологических процессах производства. М.: ВИПТШ. — 1976. — с. 255.

6. ТНТП 16–92. Мінмашпром. Цехи по переробці пластмас.

ПЛАН ЛЕКЦІЇ

ВСТУП 5 хв.

1. Виробництво поліетилену методом високого тиску. 20 хв.

2. Пожежна небезпека виробництва поліетилену методом високого тиску 45 хв.

2.1. Пожежна небезпека процесу стиснення етилену компресорами. 20 хв.

2.2. Пожежна небезпека процесу полімеризації етилену в трубчастих реакторах 25 хв.

Висновки 5 хв.

Завдання на самопідготовку 5 хв.

Вступ

Застосування полімерних матеріалів (пластмас) у народному господарстві забезпечує прогрес усіх галузей техніки. Полімери є замінниками кольорових металів, скла, шкіри, а також застосовуються як конструкційні, тепло– і звукоізоляційні, хімічно стійкі матеріали. В даний час світовий обсяг виробництва полімерів обчислюється десятками мільйонів тонн. Найбільш поширені пластмаси – поліолефіни, полістирол, полівінілхлорид, феноло– і амінопласти. На їхню частку приходиться 1/3 світового виробництва полімерів. Таке широке використання пластмас обумовлене їх властивостями. Вони легкі, деякі з них мають велику міцність та корозієстійкість тощо. Пластмаси мають малу теплопровідність (у 70-200 разів меншу ніж сталь), тому їх використовують для теплоізоляції. Деякі пластмаси мають велику морозостійкість та теплостійкість, наприклад, фторопласти можуть витримувати нагрівання за температур від -260⁰С до + 260⁰С. Мають пластмаси також добрі оптичні властивості. Проте пластмаси не позбавлені недоліків. Вони мають малу теплопровідність, незначну твердість, а також швидко „старіються”.

Пластичними масами (пластмасами) називаються конструкційні матеріали, на основі природних або синтетичних високомолекулярних сполук (полімерів), що здатні під впливом нагрівання і тиску формуватися (набувати заданої форми) і зберігати її після охолодження та припинення дії сили. Крім полімерів до складу пластичних мас входять різні добавки: наповнювачі, пластифікатори, стабілізатори, барвники, затвердники.

ПОЖЕЖНА НЕБЕЗПЕКА ВИРОБНИЦТВА ПОЛІЕТИЛЕНУ МЕТОДОМ ВИСОКОГО ТИСКУ

Пожежна небезпека процесів полімеризації етилену та поділу продуктів реакції визначається наявністю у виробництві великої кількості вихідної речовини - етилену в суміші з киснем, готового продукту - поліетилену у виді розплаву і твердих гранул, жорсткими умовами роботи технологічного устаткування, а також екзотермічністю хімічної реакції.

Приклад пожежі: У 1987 р. у м. Томську на відкритій установці виробництва ПЕ високого тиску внаслідок аварійного руйнування трубопроводу протягом 3 сек. в атмосферу було викинуто 450 кг етилену. У результаті вибуху - руйнування на площі 3000 м². Еквівалент вибуху 650 кг ТНТ.

Причина вибуху: зниження напруги в електромережі. Спочатку відкрилися запобіжні клапани реакторного блоку (тиск у реакторі 180 МПа, температура 288⁰С, реактор- трубчастого типу). Подальше розслідування установило, що був забитий полімерами викидний трубопровід.

МОЖЛИВІ ДЖЕРЕЛА ЗАПАЛЮВАННЯ

1. Утворення статичної електрики при аварійному виході газу з малих отворів під великим тиском.

2. Самозапалювання при залповому викиді і змішанні з повітрям гарячих газів, температура яких залежить від теплового режиму процесу.

3. Самозаймання масла, масляних відкладень..

4. Контакти відкритих електродвигунів, що іскрять.

5. Палаючі смолоскипи.

6. Высоконагріті поверхні (печі пиролизу).

7. Іскри при ударах і терті, проведени ремонтних робіт.

8. Іскри двигунів автомобільного транспорту при неповному згорянні палива й ін.

ШЛЯХИ ПОШИРЕННЯ ПОЖЕЖІ

1. По газоповітряній хмарі.

2. По поверхні масла, що розлилося, при аваріях маслосистем.

3. По “масляному тумані”, що утворюється при витіканні під тиском.

4. По технологічним комунікаціям, трубопроводам.

5. По будівельних конструкціях, технологічному устаткуванню.

6. По уламкам палаючих матеріалів, що розлітаються при вибухах.

 

2.2. Пожежна небезпека процесу полімеризації етилену у трубчастих реакторах.

2.2.1. Пожежна небезпека процесу полімеризації этилена

Полімеризація етилену є пожежовибухонебезпечним процесом і обумовлюється наступними обставинами:

– у процесі полімеризації беруть участь горючі матеріали: е тилен, ініціатори (кисень або органічні перекиси), толуол (для чищення трубок реактора використовують толуол – ЛЗР із Т_сп. = 5°С, Т_нпв=0°С, Т_впв=З0°С, Т_{самосп.}=550°С; пари толуолу важчі повітря і можуть накопичуватися внизу приміщення), поліетилен – на повітрі окисляється (при Т=20°С и вище починає окислятися і розкладатися з виділенням окису вуглецю і етилену, Т_самов.= 420°С). Пил поліетилену в суміші з повітрям утворює вибухонебезпечні концентрації. Нижня межа вибуху складає 12,6 г/м³, Т_самов.=800°С (для зваженого пилу). Сильний діелектрик, дає розряди статичної електрики;

– процес полімеризації здійснюється під великим тиском (150– 250 МПа) з одночасним нагріванням газу в реакторах до 200°С;

– процес полімеризації супроводжується, виділенням великої кількості тепла (тепловий ефект реакції складає 96,37 кДж/моль перетвореного етилену). При полімеризації тільки 1% етилену температура газу зростає майже на 20°С;

– полімеризація етилену супроводжується (при підвищеній температурі) утворенням газоподібних продуктів (метану, ацетилену, водню), що утворюють з окислювачем вибухонебезпечні суміші.

ГОРЮЧЕ СЕРЕДОВИЩЕ в полімеризаторі при його нормальній роботі не утворюється.

Основна небезпека розглянутого процесу зв'язана з можливістю утворення горючої суміші при виході горючих речовин назовні в результаті ушкодження технологічного устаткування через підвищення тиску і вибухове розкладання етилену. Кількість етилену в сучасному промисловому агрегаті полімеризації с трубчатими реакторами складає близько 8000 кг, якому відповідає теплота згоряння 3,8 10 кДж/кг.

Температура в зоні реакції може підвищиться при зниженні інтенсивності відводу тепла в результаті утворення на теплообмінній поверхні відкладень або збільшенні швидкості хімічної реакції.

ПРИЧИНАМИ ПОЖЕЖ І ВИБУХІВ НА УСТАНОВКАХ ДЛЯ ОДЕРЖАННЯ ПОЛІЕТИЛЕНУ ВИСОКОГО ТИСКУ МОЖУТЬ БУТИ:

– вибухове розкладання етилену при недостатньому відводі тепла;

– розкладання поліетилену з виділенням водню і вуглецю при підвищенні температури;

– утворення підвищеного тиску при надходженні етилену з завищеною кількістю кисню (йде розкладання етилену на метан і вуглець);

– полімеризація етилену в апаратурі і трубопроводах, не розрахованих для цієї мети, що може привести до небезпечного росту температури і розкладанню етилену, а також до забивання апаратури продуктами полімеризації; забруднення теплообмінної поверхні реактора приводить до порушення теплообміну і росту температури (на внутрішніх стінках трубок реактора може відкладатися полімер, а також вуглець, що виділяється при розкладанні етилену у виді мілкодисперсної сажі, що вимагає складного очищення), у процесі полимеризаии при русі по трубах зверху вниз реакційна суміш змінює свою в'язкість, у результаті чого знижується швидкість її руху й у змійовику можуть утворюватися навіть пробки;

– несправність редукційного клапана від підвищеного тиску.

ШЛЯХИ ПОШИРЕННЯ ПОЖЕЖІ

1. По газоповітряній хмарі.

2. По поверхні розплавленого поліетилену.

3. По дзеркалу толуолу, що розлився.

4. По вентиляційних системах

5. По технологічних трубопроводах, устаткуванню, скупченню матеріалів.

При тривалому зберіганні поліетилену в бункері з нього виділяється етилен і створюється небезпека загоряння етиленуа та поліетилену. Для видалення залишкового етилену застосовують продувку бункерів повітрям. Поліетилен, будучи сильним діелектриком, при заповненні і спорожнюванні бункерів дає розряди статичної електрики.

У практиці експлуатації виробництва відзначалися вибухи в бункерах – дозаторах пневмотранспорту поліетилену, мали місце випадки загоряння поліетилену в змішувачах при наповненні їх поліетиленом без відповідної продувки повітрям, що приводило до нагромадження етилену, що виділяється з поліетилену. Відзначені також вибухи в системі піддуву повітря в аналізаторні бункери. горючі етиленоповітряні суміші займаються від розряду статичної електрики.

При згорянні поліетилену виділяється велика кількість тепла – 11000 ккал/кг, тобто більш ніж у 2 рази в порівнянні з деревиною.

Отже, в умовах пожежі буде висока температура і можливо розтікання розплавленого поліетилену, що буде сприяти поширенню пожежі по виробничих приміщеннях.

ВИСНОВОК: Таким чином, виробництво поліетилену методом високого тиску є пожежовибухонебезпечним процесом, тому що пов'язане з обертанням великої кількості горючого газу і ЛЗР, а також застосуванням високих температур та тиску.

 

ЗАВДАННЯ НА САМОПІДГОТОВКУ

1. М.В. Алексеев, А.Г.Исправникова. Пожарная профилактика при производстве пластических масс и химических волокон. М.– 1986. — с. 6–20.

2. В.С. Клубань, А.П. Петров, В.С. Рябиков. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса. М: Стройиздат. — 1987. — с. 220–227.

3. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химичес ких, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. Сб. нормативно-технических документов № 30, 1990. — с.467.

4. Правила пожежної безпеки в Україні. — Київ. — «Укрархбудінформ». — 1995. – с.80–84.

5. М.А. Алексєєв, О.М. Волков и др.. Пожарная профилактика в технологических процессах производства. М.: ВИПТШ. — 1976. — с. 255.

6. ОНТП 16–92. Мінмашпром. Цехи по переробці пластмас.

 

Приклад пожежі при виробництві етилену. Завод в Буденновске, производящий 70% всего полиэтилена в России.

Авария на химическом производстве произошла из-за утечки горючей смеси

Утечка горючей смеси, произошедшая в одном из цехов по производству этилена стала причиной крупного пожара на заводе «Ставрополе» в Буденновске. Напомним, авария на химзаводе произошла 15 декабря, в цехе №1 началось возгорание. Следом загорелись цеха №2 и №3.Пламенем было охвачено почти 1000 квадратных метров территории, однако пожар уже локализован. 10 человек эвакуировано (подробности и видео аварии смотрите здесь).

- Обращаем особое внимание граждан города Буденновска на то, что у них не должно быть никакого повода для беспокойства за свое здоровье, - рассказали в пресс-службе Северо-Кавказского регионального центра МЧС. - По данным ОАО «ЛУКОЙЛ» во время возгорания превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ не произошло. Это подтверждается данными стационарного поста контроля за состоянием атмосферного воздуха, расположенного в 400 метрах от границы санитарно-защитной зоны предприятия в непосредственной близости от жилых кварталов города. Контроль атмосферного воздуха проводится по 13 показателям.

Кроме этого специалисты предприятия проводят постоянный мониторинг с помощью ультрафиолетового трассового газоанализатора, который одновременно определяет концентрацию 38 основных примесей в атмосферном воздухе на уровне миллиардных долей. В автоматическом режиме замеры воздуха производятся вдоль границ предприятия.

По данным стационарного поста, расположенного в центре Буденновска, в городе также не зафиксировано превышения ПДК вредных примесей.

ТЕМА 16 Пожежна безпека хімічних виробництв

 

ЛЕКЦІЯ 2