Розділ 1 Оцінка небезпеки потенційно небезпечних технологій та виробництв.

Т е м а 2. Аварії та аварійні ситуації в типових технологічних процесах та апаратах небезпечних виробництв

ЛЕКЦІЯ 10

Небезпека виникнення аварій при проведенні масообмінних процесів та їх попередження.

Навчальна мета: 1. Розглянути сутність та призначення абсорбційних та адсорбційних процесів.

2. Вивчити пожежну небезпеку процесів абсорбції та адсорбції.

3.Прививати навички самостійного інженерного підходу при розробці ефективних пожежно-профілактичних заходів.

Виховна: виховувати у курсантів відповідальність за вибрану професію, підвищувати активність щодо отримання глибоких знань з дисципліни, виховувати дисципліну та відповідальність щодо дотримання вимог наказів, розпоряджень.

Термін : 80 хвилин

Місце проведення: аудиторія за розкладом

Матеріальне забезпечення: 1. Плакати

2. Кодоскоп

3. Приклади пожеж

Харків -2014

Основна література:

1. Клубань В.С., Петров А.П., Рябиков В.С. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса М.: Стройиздат.- 1987.- с.164-167.

2. Алексеев М.В., Волков О.М. и др. Пожарная профилактика в технологических процессах прпоизводств.- М.ВИПТШ- 1976. с.242-248.

3. Общие правила взрывобезопасности для взывопожароопасных химических. Нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. Сб. норматив. докум. №30 с. 471.

4. 5. Правила пожежної безпеки в Україні. Київ. 1995.- с.80.

6. ВУПП-88. Ведомственные указания по противопожарному проектированию предприятий, зданий и сооружений нефтеперабатывающей и нефтехимической промышленности.- Сб. норм. Док. № 31.с.242.

План лекції.

Вступ 5 хв.

1.Сутність абсорбційних та адсорбційних процесів. 20 хв.

2. Пожежна небезпека абсорбційних та адсорбційних процесів. 25 хв.

3.Притипожежний захист абсорберів та адсорберів. 20 хв.

Висновок 5 хв.

Завдання на самопідготовку 5 хв.

1. Сутність абсорбційних та адсорбційних процесів

На промислових підприємствах приходиться здійснювати не тільки процеси поділу розчинів на складові їхні компоненти, але і процеси поділу газових і парових сумішей.

Для поділу й очищення газових і парових сумішей, хімічних продуктів найчастіше використовують СОРБЦІЙНІ ПРОЦЕСИ, в основі яких лежить виборча здатність до поглинання окремих компонентів суміші.

СОРБЦІЯ -поглинання газів, парів і розчинених речовин твердими тілами і рідинами, тобто це такі процеси, при яких поглинання речовини відбувається на поверхні розподілу двох фаз (газ-рідина, газ-тверда речовина, рідина-тверде тіло) незалежно від механізму поглинань.

Розрізняють наступні види сорбції:

- адсорбцію;

- абсорцию;

- хемосорбцію;

- капілярну конденсацію.

Ми з вами розглянемо процеси абсорбції й адсорбції, тому що газові і парогазові суміші, що надходять на сорбцію, і речовини, використовувані як сорбенти, часто бувають горючими; сорбційні установки в цих випадках відрізняються пожежовибухонебезпекою.

У промисловості процеси абсорбції широко застосовуються для виділення необхідних компонентів з газових сумішей (наприклад, виділення аміаку, парів бензолу й ін. речовин з коксового газу), для очищення газових сумішей від шкідливих домішок (наприклад, очищення природного газу від сірководню, для санітарного очищення газів, що відходять, від сірчистого ангідриду і т.д.), як основна технологічна стадія ряду найважливіших виробничих процесів (наприклад, абсорбція сірчаного ангідриду у виробництві сірчаної кислоти, абсорбція хлористого водню у виробництві соляної кислоти і т.д.).

АБСОРБЦІЯ - процес виборчого поглинання парів або газів з газових чи парогазовых сумішей рідкими поглиначами - абсорбентами.

Суміш парів або газів, що направляється на абсорбцію називають абсорбтивом, а речовину, що використовують як поглинач - називають абсорбентом.

Процеси абсорбції є процесами селективними, тобто виборчими. Це значить, що кожен абсорбент найкраще поглинає якісь визначені гази або пари; інші складові газові суміші їм не поглинаються або поглинаються незначно.

Ця властивість абсорбентів дає можливість у всіх випадках підібрати необхідні поглиначі і здійснити поділ гомогенної газової суміші. Якщо, наприклад, потрібно очистити природний газ, коксовий газ чи інші газові суміші від сірководню, що є шкідливою домішкою, підбирають таку рідину, що добре б розчиняла сірководень або давала б з ним нестійкі сполуки (легко руйнуються).

Таких поглиначів декілька - етаноламінові розчини ((С₂Н₄)ОН)NH₂ - моноетаноламін), мишьяково-содові, мідно-аміачні розчини й ін. Процес поглинання в цьому випадку йде з утворенням наступних хімічних сполук

(C₂H₄OH)NH₂+H₂S--> (C₂H₄OH)NH₃SH+Q

Na₃AsО₄ H₂S-->Na₃AsS₄+4H₂O+Q

При виділенні ацетилену з газів пиролиза метану (одержання ацетилену термоокислювальним пиролізом чи электрокрекингом природнього газу) використовують такі поглиначі як диметилформамид, метилпиролідон, ацетон, метиловий спирт, зріджений аміак. При уловлюванні ароматичних сполук з коксового газу застосовують солярове масло і т.д.

На практиці абсорбент підбирають таким чином, щоб він був практично нелетучим.

Основним законом рівноваги системи газ-рідина є закон Генрі, згідно якого в стані рівноваги парціальний тиск Р розчиненого газу над розчином пропорційний його мольній частці Х в розчині:

де Р- парціальний тиск газу над рідиною;

Х - мольна частка газу, розчиненого в рідині;

- коефіцієнт пропорційності (коефіцієнт Генрі або константа Генрі, що залежить від природи речовини, що розчиняється і температури.)

Тобто розчинність газу (чи компонента, що поглинається,) у рідині при даній температурі пропорційна його парціальному тиску над рідиною.

Рушійною силою процесу абсорбції, що обумовлює перехід речовини з газу в рідину, є різниця між робочими концентраціями компонента в газі й у рідині. Якщо концентрація в газовій фазі компонента, що уловлюють, більше, ніж у рідині, значить йде процес розчинення, тобто уловлювання компонента; у противному випадку поглинений компонент буде виділяться з абсорбенту.

Процеси абсорбції, як правило, экзотермічні. Тепло, що виділяється буде підвищувати температуру процесу, що викликає зниження поглинальної здатності рідини, і умови абсорбції будуть погіршуватися.

Отже, процес абсорбції доцільно вести при зниженій температурі і підвищеному тиску.

У промисловості процеси абсорбції звичайно ведуть в апаратах колонного типу, що називаються АБСОРБЕРАМИ, чи СКРУБЕРАМИ.

АБСОРБЕРИ бувають:

-насадочні;

-тарілчасті;

-барботажного типу;

-розпилюючі розприскуючі.

М.У. Дати схему абсорберів насадочних, тарілчастих і ін.

Конструктивно вони мало чим відрізняються від ректифікаційних колон, хоча процеси, що протікають в абсорберах (утворення розчинів) протилежні процесам, що протікають у ректифікаційних колонах (поділ розчинів).

Процес зворотного витягу з абсорбенту уловленогокомпонента (процес десорбції) здійснюється по-різному.

СПОСОБИ ДЕСОРБЦІЇ:

-ректифікація (якщо на абсорбцію направляють розчин);

- агрівання чи окислювання киснем повітря (при одержанні нестійкої хімічної сполуки;

-відгін у струмі інертного газу або водяної пари.

Десорбцію здійснюють шляхом підведення тепла до абсорбенту і шляхом зниження тиску над абсорбентом. Звільнений від поглиненого газу абсорбент прохолоджується і знову повертається в абсорбери.

Процеси абсорбції і десорбції звичайно здійснюють на одній установці, що включає абсорбер і десорбер. Регенерований абсорбент повертають в абсорбер.

Принципова технологічна схема абсорбційної установки представлена на плакаті.

М.У. Показати схему абсорбційної установки.

Газова суміш, що надходить на установку, складається з компонентів А, Б и С. Компонент А необхідно виділити в чистому виді. Підбирається відповідний абсорбент, що насосом подається у верхню частину останнього (по ходу руху газу) абсорбера.

Газова суміш перед надходженням в абсорбери стискується компресором до необхідного тиску, прохолоджується у водяному холодильнику і проходить послідовно всі абсорбери, у яких здійснюється її контакт з абсорбентом. У результаті контакту компонент, що поглинається, А витягається із суміші в абсорбент, а непоглинені компоненти Б и С з останнього абсорбера направляються на утилізацію або викидаються в атмосферу. Непоглинені гази Б и С називають абгазами. Насичений абсорбент із першого по ходу руху газів абсорбера подається на десорбцію в насадочну ректифікаційну колону 4, у якій звільняється від компонента А и знову повертається в процес через теплообмінник 5. Чистий компонент А відбирається з холодильника (після ректифікаційної колони).

Висновок:таким чином, абсорбційні процеси мають величезне значення в промисловості і вирішують важливі задачі по виділенню цінних компонентів з газових сумішей, очищенню газових сумішей від шкідливих домішок, є важливими технологічними процесами у виробництві багатьох речовин і матеріалів. У свою чергу розповсюдження сорбційних процесів в промисловості та підвищена пожежна небезпека роблять актуальним їх вивчення.