Надежность оборудования, систем диагностики и управления для обеспечения безопасности химических производств

Совершенствование технических систем и технологических процессов

Современные технологические процессы химической промышленности являются сложными. Они характеризуются высокими температурами и давлениями, использованием значительного числа компонентов, высокой их концентрацией. В ряде процессов наряду с основной реакцией протекают побочные. Они затрудняют получение целевого продукта и могут привести к созданию опасных ситуаций. Некоторые процессы протекают с выделением большого количества тепла. Аварийные состояния могут создаваться как при повышении параметров процесса, так и при их снижении.

1.Многостадийные и одностадийные технологические процессы. Одностадийные технологические процессы позволяют не только повысить эффективность производства, но и повысить его безопасность. Это обусловлено тем, что улучшается управление технологическим процессом, облегчается переход от периодических к непрерывным схемам производства, уменьшается число аппаратов, емкостей, коммуникаций.

Применяемый ранее многостадийный технологический процесс получения окиси этилена включал в себя водное хлорирование этилена с последующей обработкой промежуточного продукта щелочью. В качестве побочного продукта получалась соляная кислота:

Нецелесообразность этого способа с точки зрения безопасности определялась тем, что в процессе участвовал токсичный хлор, в производстве обращались агрессивные вещества (хлор, щелочи, кислоты), но процесс был легкоуправляемым на всех стадиях.

Другой одностадийный способ прямого окисления этилена кислородом воздуха по схеме:

не применяли, поскольку он является неустойчивым и заканчивается взрывом, который наблюдали во время проверки на опытных установках. После разработки надежных путей отвода тепла реакции и управления процессом этот способ внедрили в промышленность.

2.Периодические и непрерывные технологические процессы. Периодические процессы проводят в аппаратах, в которые через определенные промежутки времени загружают исходные материалы и из которых после переработки выгружают конечный продукт.

Непрерывные процессы характеризуются тем, что поступление исходных материалов в аппараты и выгрузка конечных продуктов происходят одновременно и непрерывно, при этом все стадии процесса разобщены, т.е. осуществляются в различных частях одного аппарата или в различных аппаратах, составляющих одну производственную установку.

Непрерывные процессы имеют технологические преимущества:

1.Отсутствуют затраты времени на загрузку исходных материалов и выгрузку готовой продукции.

2.Процесс более стабилен и устойчив.

3.Оборудование компактнее и имеет большую производительность.

Однако переход к непрерывному процессу требует, чтобы тоннаж производства был больше некоторой определенной величины, иначе выгоды непрерывного процесса не могут проявиться в должной мере. Для непрерывного процесса также необходимо, чтобы номенклатура сырья и производимой продукции были стабильны.

С точки зрения безопасности непрерывное производство также имеет преимущества:

1.Устраняется контакт персонала и окружающей среды с реагирующими веществами.

2.Непрерывный процесс характеризуется равномерностью, устойчивостью и постоянством, что устраняет необходимость постоянно регулировать технологические параметры. Это уменьшает возможность ошибок со стороны персонала.

3.Механизация и автоматизация опасных и вредных процессов. При частичной механизации отдельные производственные операции или виды работ, наиболее трудоемкие, выполняются машинами и механизмами, но при этом остается небольшая доля ручного труда.

При комплексной механизации ручной труд заменяется механизмами на всех основных и вспомогательных операциях технологического процесса и только на отдельных нетрудоемких операциях остается ручной труд, механизация которого не имеет существенного значения. Более высокой ступенью совершенствования технологического процесса является частичная или полная его автоматизация.

Для автоматизации производственных процессов используют средства автоматического контроля и сигнализации, защиты и блокировки, управления и регулирования.

Приборы автоматического контроля следят за рабочим процессом машин и аппаратов, регистрируют параметры технологического процесса и дают возможность персоналу своевременно принять необходимые меры, исключающие отклонение процесса до опасных пределов и возможность возникновения аварии. На основе приборов автоматического контроля в условиях производства применяют три вида технологической сигнализации: контрольную, предупредительную и аварийную.

Приборы автоматической защиты не только сигнализируют об опасностях, связанных с отклонением от нормального хода рабочего процесса, но и при предельных значениях параметров частично или полностью останавливают процесс, прекращают подачу сырья или теплоносителя, стравливают избыток паров и газов в атмосферу, осуществляют выпуск продукта или обеспечивают другие меры ликвидации опасности.

Автоматическая блокировка относится к особому виду автоматической защиты, она служит для предупреждения возможности неправильных или несвоевременных включений и отключений машин и аппаратов, в результате которых могут произойти аварии.

Автоматическое управление обеспечивает включение аппаратов и агрегатов, их остановку, торможение, реверсирование и строгое соблюдение последовательности операций по заранее заданной программе.

Приборы автоматического регулирования обеспечивают без участия человека поддержание заданных параметров технологических процессов, не допускают их отклонения от заранее установленного безопасного значения.

4.Состав веществ, участвующих в технологическом процессе. Постоянство состава сырья и вспомогательных материалов, поступающих в производство, является условием нормального течения технологического процесса. Технологическим регламентом определяются качественные показатели продуктов всех видов, применяемых в производстве. Эти показатели выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить стабильность и безопасность технологического процесса. Отклонение от них может привести к нарушению хода процесса и к аварийному состоянию.

Например, при разделении газов крекинга и пиролиза нефтепродуктов значительную опасность представляет оксид азота (II). При высоких давлениях и низких температурах он превращается в оксид азота (IV) и азотистый ангидрид. Последний, реагируя с ненасыщенными углеводородами, образует нитросоединения, которые могут разлагаться в теплообменной аппаратуре, что приводит к росту давления и возможному разрушению аппаратов. Азотистые соединения также отравляют катализаторы.

Соблюдение технологических требований, предъявляемых к качеству воды, также способствует улучшению условий безопасности.

5.Замена токсичных и огнеопасных веществ менее вредными и опасными. На предприятиях химической промышленности в производстве полиэтилена низкого давления метанол, являющийся основным промывным раствором, заменяют изопропиловым спиртом. Замена метанола (ПДК = 50 мг/м³) изопропиловым спиртом (ПДК = 200 мг/м³) привела к значительному оздоровлению условий труда, уменьшению негативного воздействия на окружающую среду, оказалось возможным регенерировать спирт, уменьшить количество шлама, а его удаление сделать безопасным.

Дата добавления: 2014-01-04