- •Процессы и аппараты защиты окружающей среды
- •Процессы и аппараты защиты окружающей среды
- •Введение
- •1.Методические указания к выполнению курсовой работы
- •1.1.Общие положения
- •2. Методичекие рекомендации
- •2.1. Описание технологического процесса
- •2.2. Анализ пожаровзрывоопасных свойств веществ и материалов, обращающихся в производстве
- •2.3. Оценка пожаровзрывоопасности среды внутри аппаратов при их нормальной работе
- •2.4. Пожаровзрывоопасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу при нормальной работе
- •2.5. Анализ возможных причин повреждений технологических аппаратов
- •2.6. Анализ характерных технологических источников зажигания
- •2.7. Возможные пути распространения пожара
- •2.8. Определение категории производственного объекта по взрывопожароопасности
- •2.9. Пожарно-техническая экспертиза технологической схемы. Разработка или предложения инженерных решений по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологического процесса.
- •2.10. Разработка пожарно-технической карты
- •Пояснительная записка к курсовой работе
- •Методическое руководство по выполнению курсовой работы Введение
- •Выбор варианта курсовой работы
- •Оценка пожароопасных свойств веществ, обращающихся в производстве.
- •Оценка взрывоопасности среды внутри емкостей и аппаратов при их нормальной работе, а также в период остановки и пуска
- •Опасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкции
- •Анализ возможных причин повреждений аппаратов и разработка необходимых средств защиты.
- •Анализ причин появления характерных источников зажигания и разработка необходимых средств защиты
- •Возможные пути распространения пожара и средства защиты
- •III. Обоснование категории взрывопожароопасности помещений
- •Принципы, положенные в основу расчетного метода определения категории производства
- •Определение категории производства для помещений с наличием горючих газов
- •Определение категории производства для помещений с наличием горючих жидкостей
- •Краткие выводы о работе
- •IV. Рекомендации по составлению карты пожарной опасности
- •Пояснительная записка к курсовой работе
- •Краткое описание технологического процесса производства
- •1. Оценка пожароопасных свойств обращающихся в производстве веществ
- •3. Опасность аппаратов, из которых возможен выход горючих веществ без повреждения их конструкции
- •4. Анализ возможных причин повреждений аппаратов и разработка необходимых средств защиты
- •5. Анализ причин появления характерных источников зажигания и разработка средств защиты
- •6. Возможные пути распространения пожара
- •III. Обоснование категории взрывопожароопасности производства
- •IV. Выводы
- •I. Аппараты с лвж и гж:
- •II. Аппараты с горючими газами
- •III. Периоды пуска и остановки
- •IV. Аппараты с дыхательными устройствами
- •V. Для аппаратов с сальниковыми уплотнениями
- •VI. Нарушение нормального процесса конденсации паров
- •VII. Попадание в высокотемпературные аппараты жидкостей с низкой температурой кипения
- •VIII. Гидравлические удары.
- •Библиографический список
- •Процессы и аппараты защиты окружающей среды
- •394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
3. Опасность аппаратов, из которых возможен выход горючих веществ без повреждения их конструкции
К таким аппаратам могут быть отнесены резервуар с этилбензолом и компрессоры.
При эксплуатации резервуара с этилбензолом в период его наполнения будет выбрасываться наружу взрывоопасная концентрация паров этилбензола, так как температура жидкости в резервуаре 200 С, а температура вспышки этилбензола тоже 200 С, т.е. tраб =tвсп.. Объем взрывоопасной смеси в окружности дыхательной линии резервуара зависит от количества вытесненных паров при его большом дыхании. Потери за цикл «большого дыхания» определяют по формуле:
Gб= (V1-V2) Pраб/ Tраб·φs ·(Mпара/848), где
V1 –объем резервуара, равный по заданию 1000 м3;
V2 – объем парового пространства после заполнения, равный 0,1· V1 , м3;
Pраб – давление в резервуаре, равное по заданию 1,01 атм. (10100 кг/м3);
Tраб - температура жидкости в резервуаре, равная 273+20 =293 К;
Mпар – молекулярный вес паров этилбензола, равный 108;
φs – концентрация паров этилбензола при температуре жидкости, равной 200С;
φs= Ps / Pобщ , где
Ps – давление насыщенных паров этилбензола при tраб=200С;
Pобщ – общее давление в резервуаре, 775 мм рт.ст.;
Давление насыщенных паров определяют по справочным данным, а при их отсутствии можно определить расчетом по формуле Антуана:
lgPs = A – B/CA + t
где А, В, СА – константы Антуана, соответственно равны: 7,94; 2113; 273.
lgPs = 7,94-2113/273+20 = 0,73.
Следовательно, Ps =5,4 мм рт. ст., тогда φs =5,4/775 = 0,007 объемные доли.
Подставляя полученные данные, будем иметь:
Gб =(1000 – 0,1·1000)·(10100/273+20)·0,007·108/848 =29,2 кг/цикл.
Это количество паров этилбензола образует следующий объем взрывоопасной смеси паров с воздухом (Vм3):
V= Gб /0,5·φнкпв , здесь φнкпв нижний предел распространения пламени, г/м3.
В данных о свойствах этилбензола дано значение φнкпв = 0,9% объемных, в весовых единицах это будет:
φвеснкпв=( φобъемнкпв·М /v)·10=(0,9·108/24)·10 = 40,5г/м3, где
v – объем килограмма молекулы при 200С, м3,
Тогда V=29,2·1000 /0,5·40,5 = 1457 м3.
Такой объем взрывоопасной смеси даже для наружного резервуара представляет большую опасность, каждое «дыхание» резервуара приводит к значительным безвозвратным потерям и загрязняет воздушную среду. Для уменьшения потерь резервуар имеет на дыхательной трубе дыхательный клапан, но наиболее рациональное решение – применение резервуаров с плавающей крышей (что уже было предложено ранее).
При эксплуатации насосов и компрессоров может иметь место утечка жидкостей или газа через неплотности сальникового уплотнения вала. Это может привести к образованию опасных концентраций в помещениях. Объем взрывоопасной смеси можно определить расчетом, зная количество выходящего наружу продукта.
Т ак, например, количество этилбензола (G, кг/ч), выходящего через сальниковое уплотнение насоса, будет равно:
G = 0,05·d·γ ·k·√Н ,
d– диаметр вала насоса, по заданию равен 0,03 м;
γ – объемная масса этилбензола, равная 70 кг/м3;
k – коэффициент, показывающий, какая доля жидкости испаряется, выходя наружу. Примем k=1;
Η – давление, создаваемое насосом, равное 15 мм вод.ст.
Подставляя, получим:
G= 0,05·0,03·870· 1·√15=5,75кг/ч
Если все это количество этилбензола испарится, то при наличии работающей вентиляции в помещении насосной образуется взрывоопасная смесь в объеме (V):
V=G/φнкпв·n=5,75·1000/40,5·10= 14м3/ч,
где n – кратность воздухообмена, равная по заданию 1/ч.
Это составит: (V/П)· 100= (14/6·16·4)·100 = 3,65 % от объема помещения.
Для снижения этой опасности необходимо применить торцевое уплотнение вала или устроить местные отсосы паров от сальников насоса (тем более пары токсичны), а неиспарившуюся жидкость смывать водой в специальные отстойники.
Из компрессора количество воздуха, выходящего через сальник на стороне нагнетания, можно примерно определить по формуле:
G1=A√P
G1 – количество газа, выходящего через сальник, г/ч на 1мм периметра штока;
A – коэффициент для высоколетучих жидкостей и газов при нормальном состоянии сальников, принимают ≈ 5;
P – давление на линии нагнетания в ати. По заданию Р=0,5 ати.
Следовательно, G1=A√P =5·√0,5 = 3,5 г/ч на 1 мм периметра.
Всего выйдет G = G1πd =3,5·3,14·30 = 330 г/ч , где
d – диаметр вала компрессора, мм.
Это количество водорода может образовать местную взрывоопасную концентрацию в объеме помещения (без учета действия вентиляции):
V =G/0,5·φнкпв =330/0,5·4= 165 м3
Такое количество выходящего через сальники водорода, как показывают расчеты, представляет очень большую опасность, и поэтому устройство местных отсосов сальников необходимо. Система вентиляции должна включаться автоматически перед пуском компрессора и останавливаться только после остановки компрессора.