Особенности пожарной опасности ректификационных установок. Основные противопожарные меры при их проектировании и эксплуатации

При установившемся режиме работы возможность образования горючих смесей внутри ректификационных установок практически исключена., так как весь объем заполнен и образование паровоздушной смеси затруднено. Кроме того, в ректификационных колоннах флегма находится при температуре кипения, а это значит, что рабочая температура в колоннах всегда превышает значение верхнего температурного предела воспламенения, а температура во всех точках по высоте колонны равна температуре кипения флегмы, поэтому рабочее давление создают только пары кипящей жидкости. Следовательно, воздуха в колонне не должно быть и паровоздушная смесь не должна образовываться.

Опасность образования горючей среды внутри колонн и других аппаратов ректификационных установок может возникать в периоды их остановки и пуска в эксплуатацию. Например, в колпачковых и клапанных колоннах после прекращения их работы на тарелках всегда остается слой флегмы, соответствующий высоте сливных патрубков, в нижней части колонны находится большое количество высококипящего остатка. Это все негативные факторы, кроме того горючая смесь может образовываться из-за неполного удаления из системы воздуха.

Наиболее вероятна возможность самовоспламенения смеси при выходе из нижней части колонны. В процессе эксплуатации ректификационных колонн могут возникать неплотности в местах соединения отдельных конструктивных элементов. Небольшие утечки через образующиеся неплотности в корпусе часто трудно обнаружить, так как колонна имеет теплоизоляцию. Выходящий наружу продукт постепенно впитывается, пропитывает теплоизоляцию и создает все условия для самовозгорания теплоизоляции. В целом все причины повреждений ректификационных колонн можно классифицировать следующим образом.

Основные причины повреждений это - механические воздействия, температурные воздействия и химические воздействия.

К механическим воздействиям относятся повышенное давление, вибрация, эрозионный износ.

Температурные воздействия – температурные напряжения, воздействия высоких и низких температур.

Химические воздействия – химическая коррозия, электрохимическая коррозия.

В целом можно сказать, что пожарная опасность ректификационных установок определяется пожароопасными свойствами веществ, образующимися на установке, их количеством, а также режимом работы ректификационных колонн (давление, температура).

Нарушение материального баланса. Может произойти в результате увеличения подачи начальной смеси и флегмы или в результате уменьшения отбора из колонны паровой фазы и остатка. При этом будет образовываться избыточное количество паров легкокипящих компонентов, неизрасходованная теплота парообразования вызовет повышение температуры в колонне и повысится давление насыщенных паров. Увеличение подачи исходной смеси и флегмы в колонну может произойти из-за нарушения работы насосов, неисправностей в системе подачи. Уменьшение отбора – из-за образования на тарелках и паропроводах твердых продуктов термического разложения нефти и нефтепродуктов – коксообразных веществ. Кокс и кристаллогидраты откладываются на колпачках, паровых патрубках и отверстиях тарелок, тем самым, уменьшая их проходное сечение и увеличивая гидравлическое сопротивление колонны.

Нарушение теплового баланса - наблюдается при подаче исходной смеси с более высокой температурой при излишнем нагреве кубового остатка, а также при увеличении количества теплоты, подводимого с флегмой, наиболее часто причиной нарушения является уменьшение подачи хладоагента в холодильник.

Нарушение процесса конденсации паровой фазы, поступающей из колонны в дефлегматор и конденсатор одновременно приводит к нарушению и материального и теплового баланса. Это обусловлено уменьшением выхода паров из колонны, а, следовательно и количества тепла, отводимого из колонны с паровой фазой. В результате происходит рост температуры, повышается давление насыщенных паров в колонне. Основные причины – уменьшение или полное прекращение подачи хладоагента, поступление хладоагента с более высокой начальной температурой, уменьшение коэффициента теплоотдачи от пара к хладоагенту при сильном загрязнении теплообменной поверхности.

Для предупреждения образования горючей среды внутри ректификационных колонн должны быть учтены следующие особенности.

- Ректификационные колонны должны быть обеспечены системами автоматического контроля за основными рабочими параметрами и системами автоматического регулирования.

- Чтобы в процессе эксплуатации колонн избежать засорения коксом патрубков и отверстий тарелок, трубок теплообменников, а также коммуникаций необходимо преимущественно использовать схемы перегонки нефти с предварительным испарением. При этом твердые соединения и тяжелые смолы будут отдельтся от начальной смеси в колонне-испарителе.

- В случае обогрева нижней части ректификационных колонн острым водяным паром на паровых линиях необходимо предусматривать приспособления для спуска конденсата и оборотные клапаны, предупреждающие попадание горючей жидкости из колонны в паропроводы.

- Ректификационные колонны должны быть оборудованы предохранительными клапанами, обеспечивающими стравливание избыточного количества паров и газов при повышении давления.

- Чтобы не допустить вибрации колонны необходимо устанавливать на самостоятельных мощных фундаментах, не связанных с фундаментами других аппаратов.

- Для снижения эрозионного износа в месте ввода исходной смеси необходимо устанавливать специальные рассекатели потока.

- Для поддержания постоянного температурного режима в колоннах, уменьшения потерь в окружающую среду, во избежание образования в корпусе высоких температурных напряжений колонны необходимо защищать теплоизоляцией. Несущие металлические конструкции должны защищаться специальными огнезащитными покрытиями.

Пожар на ректификационных установках может быстро принимать крупные масштабы, так как значительные повреждения или аварии приводят к выходу наружу большого количества пара и жидкости, нагретой до температуры кипения. Пар, выходящий из колонны и образующийся при испарении выходящей наружу горячей флегмы, может привести к образованию опасной концентрации. Воспламенение горючей смеси паров приводит к быстрому распространению огня по всему газовому облаку и по поверхности жидкости. Локализовать пожар будет тем труднее, чем больше горючих веществ выйдет наружу, чем выше от уровня земли будет находится поврежденный участок, чем больше аппаратов и установок окажется под воздействием высокой температуры. Поэтому необходимо еще в период разработки технологической схемы и проектирования ректификационной установки не только предусмотреть защиту аппаратов от возможных повреждений, но и обеспечить снижение количеств образующихся в производстве горючих веществ до предельно допустимой величины с учетом нормальной эксплуатации, экономики и пожаровзрывобезопасности.

Дата добавления: 2014-01-11