Пожарная безопасность технологических процессов / Artemiev -Pozharnaya bezopasnost tekhnologicheskikh processov. Chast-2 2008

Горючую среду в процессах дегидрирования составляют горючие продукты, заполняющие реактор, и соединенный с ним регенератор, в который подается воздух, пары и газы. При повышении давления в реакторе горючие пары и газы могут попасть в регенератор, при повышении давления в регенераторах воздух может перейти в реактор (в обоих случаях могут образоваться взрывоопасные смеси).

Причины повышения давления:

−попадание воды из котла-утилизатора в систему отвода продуктов горения из регенератора;

−прекращение подачи воды в конденсаторы холодильники или при внезапном отключении компрессоров;

−образование пробок в линиях транспорта катализатора может нарушить работу системы «реактор – регенератор» и обусловить попадание газов в регенератор;

−недостаточная подача горячего воздуха в регенератор или сильное загрязнение катализатора горючими отложениями (происходит с образованием окиси углерода, которая с воздухом образует взрывоопасные концентрации).

Температура при проведении процессов дегидрирования колеблется в пределах 0 – 300 оС, давление в пределах 150 – 200 МПа. Потому характерным источником зажигания будут тепловое проявление химических процессов и нагретые поверхности оборудования.

Пути распространения пожара: взрыв, растекание горючих жидкостей, горение их на больших площадях.

Пиролиз − это разложение органических соединений, сопровождающееся их деструкцией. Пиролиз происходит под действием высоких температур (более 700 оС) и осуществляется в газопаровой фазе без доступа воздуха. Принципиальная технологическая схема пиролиза углеводородов приведена на рисунке 7.12. Пиролиз может сопровождаться процессом полимеризации.

Рисунок 7.12 – Принципиальная технологическая схема пиролиза углеводородов:

1 – углеводородное сырье; 2 – испарение; 3 – сероочистка; 4 – подогрев; 5 – пиролиз в реакторе «трубчатая печь»; 6 – подача водяного пара; 7 – процесс закалки; 8 − охлаж-

дение пирогаза и выделение смолы; 9 – сжатие компрессорами; 10 − освобождение от легких смол и паров воды; 11 – газоразделение (низкотемпературная ректификация и абсорбция; 12 – готовая продукция; 13 – возврат тяжелых УВ на пиролиз.

151

Под действием высоких температур углеводороды разлагаются с образованием предельных и непредельных углеводородов с более низким молекулярным весом. Сырьем для пиролиза являются продукты переработки нефти, попутные газы нефтедобычи и газы, выделяющиеся из нефти, природные углеводороды. Например, при пиролизе пропана получаются этилен и метан, пропилен, ацетилен и другие углеводороды. Реакция пиролиза этилена имеет вид:

С3Н8 à С2Н4+СН4

(7.4)

При пиролизе происходит целый комплекс превращений, из которых можно выделить две основные группы реакций:

−первичные реакции (реакции, связанные с распадом исходного сырья, ведущие к образованию значительного количества непредельных углеводородов);

−вторичные реакции (реакции синтеза новых углеводородов, образующихся в результате взаимодействия продуктов первичного распада).

Первичные реакции протекают при высоких температурах (чем меньше молекулярный вес углеводорода, тем более высокая температура необходима

для его разложения). Так, метан разлагается при температуре 900 °С; этан – выше 600 °С; пропан – выше 500 °С.

Вторичные реакции при пиролизе протекают по механизму дегидрирования, полимеризации и поликонденсации.

Пиролиз осуществляется в реакторах полного вытеснения (трубчатых печах) показанном на рисунке 7.13. Перед пиролизом жидкость испаряют, пары и газы очищают от сернистых соединений, подогревают и подают в змеевик печи. Пиролизный газ на выходе из реактора подвергают резкому охлаждению (закалке), чтобы прекратить реакцию, затем окончательно охлаждают, отделяют тяжелые (жидкие) углеводороды и осуществляют разделение, выделяя целевые продукты.

Рисунок 7.13 − Схемы трубчатых печей для пиролиза легких углеводородов:

а – с вертикальной конвекционной камерой; б – с вертикальной радиантной камерой: 1 – подача сырья; 2 – трубы змеевика; 3 – выход пиролизного газа; 4 – горелки.

152

Горючую среду в процессах пиролиза составляют углеводородные газы, которые используются в трубчатых печах и нагретые значительно выше температуры самовоспламенения (при повышении температуры резко возрастает скорость и глубина пиролиза). Увеличение температуры на 15-20 оС сверх оптимального значения (800 оС) ускоряет пиролиз бутана, пропана и этана примерно в 2 раза. При высокой температуре увеличивается скорость реакций распада углеводородов до углерода и водорода, что сопровождается интенсивным коксообразованием. Увеличение содержания тяжелых углеводородов в сырье без соответствующей корректировки температуры может привести к интенсивному образованию кокса и прогару труб.

Специфические источники зажигания: открытый огонь пиролизных печей, раскаленные поверхности труб реакторов и кладка печей, самовозгорание сульфидов железа и др.

Путями распространения пожара, как правило, являются газовоздушные смеси.

7.3.2 Требования пожарной безопасности при проведении эндотермических процессов

Специфические требования пожарной безопасности при проведении процесса дегидрирования (регламентируют [20, 25]):

−конструкции реактора должны быть изготовлены из специальных стойких к коррозии и эрозии материалов;

−подача исходного сырья должна регулироваться автоматически;

−температурный режим, состояние циклонов, уровнемеров катализатора, электрофильтров необходимо контролировать постоянно;

−скорость подачи воздушного потока должна регулироваться таким образом, чтобы исключался унос катализаторной пыли;

−для разбавления взрывоопасных концентраций окиси углерода необходимо устройство систем подачи азота в регенератор;

−дымовые газы должны контролироваться на содержание окиси углерода.

Специфические требования пожарной безопасности при проведении процесса пиролиза (регламентируют [20, 25]):

−подача сырья в змеевик должна регулироваться автоматически;

−для исключения коксообразования необходимо разбавление сырья

паром;

−трубы змеевиков должны быть изготовлены из высококачественных жаростойких сталей;

−во избежание перегрева сырья в трубчатых подогревателях необходимо автоматически регулировать ее температуру, а также температуру пиролизного газа на выходе его из закалочных аппаратов;

−печи пиролиза должны быть оборудованы стационарными системами паротушения и паровой завесой.

153

Вопросы для самопроверки

1.Объясните назначение и сущность процесса хлорирования, нарисуйте схему реактора, охарактеризуйте пожарную опасность и назовите требования пожарной безопасности при проведении процесса хлорирования.

2.Объясните назначение и сущность процесса гидрохлорирования, охарактеризуйте пожарную опасность и назовите требования пожарной безопасности при проведении процесса гидрохлорирования.

3.Охарактеризуйте пожарную опасность и назовите требования пожарной безопасности процесса полимеризации, приведите примеры реакций полимеризации, перечислите основные способы полимеризации.

4.Охарактеризуйте пожарную опасность и назовите требования пожарной безопасности при проведении процессов полимеризации.

5.Объясните назначение и сущность процесса дегидрирования, приведите примеры реакций дегидрирования.

6.Начертите схему реактора с «кипящим» слоем катализатора, охарактеризуйте пожарную опасность и назовите требования пожарной безопасности к реакторам с «кипящим» слоем катализатора.

7.Объясните назначение и сущность процесса пиролиза углеводородов, охарактеризуйте пожарную опасность и назовите требования пожарной безопасности пери проведении процессов пиролиза углеводородов.

154

ГЛАВА 8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЖАРНЫЙ НАДЗОР ЗА ОБЕСПЕЧЕНИЕМ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВ

В Республике Беларусь органом, осуществляющим надзор за обеспечением пожарной безопасности промышленных предприятий, в том числе и технологических процессов производств, является государственный пожарный надзор (далее – ГПН). Органы ГПН при осуществлении надзора руководствуются [1, 2] и надзорную деятельность за обеспечением пожарной безопасности технологических процессов производств органы ГПН осуществляют по двум направлениям: на стадии проектирования (при рассмотрении проектной документации проектируемых производств) и на стадии эксплуатации предприятий (при проведении пожарно-технических обследований).

8.1 Надзор за соблюдением требований пожарной безопасности на стадии проектирования производств

Проектная документация на строительство объектов производственного назначения − это система взаимоувязанных документов, разработанных в соответствии с нормативной документацией, служащая основой для строительства объектов.

Разработка проектной документации на строительство объектов промышленности выполняется разработчиками, имеющими лицензию на право проектирования данного вида объектов. Разработка проектной документации разработчиками, не имеющими лицензии на право выполнения проектных работ для строительства объектов на территории Республики Беларусь (при наличии у них профессиональных полномочий, полученных в другой стране), может выполняться с обязательным участием в качестве генпроектировщика разработчика, имеющего лицензию Республики Беларусь. Основанием для разработки проектной документации является решение соответствующего органа исполнительной власти о предварительном согласовании места размещения объекта, на основе утвержденных (одобренных) обоснований инвестиций в строительство или иных предпроектных материалов, договора, задания на проектирование, материалов инженерных изысканий и заключения органа ГПН. При проектировании объектов строительства учитываются решения, принятые в утвержденной градостроительной документации – региональных планах, генеральных планах городов, других поселений и территорий, детальных планах части поселений жилых, промышленных и других функциональных зон. При проектировании особо сложных и уникальных зданий и сооружений заказчиком совместно с соответствующими научно-исследовательскими и специализированными

155

организациями разрабатываются специальные технические условия, отражающие специфику их проектирования, строительства и эксплуатации.

В проектную документацию согласно [18] входят: при двухстадийном проектировании – архитектурный проект и строительный проект, при одностадийном – строительный проект с выделенной утверждаемой архитектурной частью.

Архитектурный проект строительства объектов производственного назначения, состоит из следующих разделов:

−общая пояснительная записка;

−генеральный план и транспорт;

−технологические решения;

−организация и условия труда работников. Управление производством

ипредприятием;

−архитектурно-строительные решения;

−инженерное оборудование, сети и системы;

−организация строительства;

−охрана окружающей среды, экологический паспорт объекта;

−инженерно-технические мероприятия гражданской обороны;

−мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций;

−сметная документация (по объектам бюджетного финансирования либо по заданию заказчика);

−эффективность инвестиций (по заданию заказчика).

Основные чертежи:

−принципиальные схемы технологических процессов;

−технологические планировки по корпусам (цехам) с указанием размещения оборудования и транспортных средств;

−схемы грузопотоков.

Сведения о технологическом процессе проектируемого производства содержатся в разделе «Технологические решения», который содержит:

−данные о производственной программе; краткая характеристика и обоснование принятых решений по технологии производства, данные о трудоемкости (станкоемкости) изготовления продукции, механизации и автоматизации технологических процессов; состав и обоснование применяемого оборудования, в том числе импортного; решения по применению малоотходных и безотходных технологических процессов и производств, повторному использованию тепла и уловленных химреагентов; число рабочих мест и их оснащенность; характеристика межцеховых и цеховых коммуникаций;

−предложения по организации контроля качества продукции;

−решения по организации ремонтного хозяйства;

−данные о количестве и составе вредных выбросов в атмосферу и сбросов в водные источники (по отдельным цехам, производствам, сооружениям);

156

−технические решения по предотвращению (сокращению) выбросов вредных веществ в окружающую среду; оценка возможности возникновения аварийных ситуаций и решения по их предотвращению;

−вид, состав и объем отходов производства, подлежащих утилизации и захоронению;

−топливно-энергетический и материальный балансы технологических процессов;

−потребность в основных видах ресурсов для технологических нужд. Во введении объясняют выбор метода производства, его мощность в

целом, технологические особенности, мощность устанавливаемых агрегатов, обосновывают новизну и полноту решаемых вопросов, а также общие представления о пожаровзрывоопасности производства, а также дают характеристику исходного сырья, вспомогательных материалов, готовой продукции, отходов производства (с указанием основных физико-химических констант, пожаровзрывоопасных и токсичных свойств). Затем описывается технологическая схема (по стадиям процесса) с приборами контроля и регулирования, указывается последовательность операций, связи машин и аппаратов, их характерные особенности; основные технологические показатели (температура, давление, концентрация); приводятся решения по утилизации отходов, обезвреживанию сточных вод и выбросу паров и газов в атмосферу. Значительное место в пояснительной записке отводят материальным и тепловым расчетам оборудования, выбору, расчету и описанию основных технологических аппаратов. Материальные расчеты производятся на одну тонну готового продукта или в пересчете на часовую производительность. Приводятся таблицы материальных балансов по основным аппаратам, схема материальных потоков.

На основании материальных расчетов определяют количество стандартного и нестандартного оборудования в соответствии с выбранной мощностью, режимом работы, кинетикой процессов, материальными потоками, теплотехническими расчетами, нормами производительности и пробегов оборудования. Здесь же приводится краткое описание основных аппаратов.

Расчету и описанию подлежат все основные, стандартные и нестандартные аппараты и машины, предусмотренные технологической схемой и отличающиеся по производительности и конструкции от ранее запроектированных и работающих в промышленности. При выборе конструкций аппаратов, определении их размеров стремятся найти оптимальный их объем, минимальное количество типов и размеров.

Графический материал включает принципиальную технологическую схему и чертежи компоновки технологического оборудования, т.е. планы, поперечные и продольные разрезы зданий и наружных установок с размещением оборудования по этажам и основным площадкам. На планах и разрезах указывают привязку оборудования к осям здания, размеры разрывов между оборудованием, проходы, площадки для обслуживания, лестницы; на аппаратах и машинах – позиции, принятые на технологической схеме, приводится экспликация оборудования. Для стандартного оборудования указывают каталог или номенклатуру завода-изготовителя.

157

Раздел «Технологические решения» дает возможность понять существо процесса. Как он осуществляется, позволяет установить, какие вещества обращаются в производстве, при каких параметрах, какие аппараты представляют наибольшую пожаровзрывоопасность, в каких аппаратах имеются горючие концентрации паров или газов, из каких аппаратов даже без повреждения можно ожидать выход наружу горючих веществ, установить характерные причины возможных повреждений. Указание об имеющихся средствах защиты дает возможность критически оценить их и при недостаточности предложить дополнительные средства. Если для решения каких-либо вопросов технологической схемы недостаточно, привлекают рабочие чертежи аппаратов, компоновочных узлов, планы и разрезы установок, схемы прокладки трубопроводов и т.п.

Материал раздела «Технологические решения» работниками ГПН используется для оценки пожарной опасности аппаратов (при определении возможных причин их повреждения, образования источников зажигания), их конструктивного устройства и имеющихся средств защиты, проверки соблюдения противопожарных норм при размещении производственного оборудования в зданиях, на открытых этажерках и площадках; определения предельной площади застройки, изоляции пожаровзрывоопасных участков производства от неопасных, наличия защиты от растекания жидкостей при авариях, правильности размещения подсобных и вспомогательных помещений. Используя планы и разрезы зданий и открытых этажерок, можно проверить соответствие предусмотренных путей эвакуации людей на случай пожара требованиям пожарной безопасности.

Проектные материалы на соответствие их требованиям пожарной безопасности проверяются органами ГПН по всем составным частям проекта. Однако проверка начинается, как правило, с рассмотрений технологической части, т.к. технология производства, ее специфические особенности, определяют технические решения всех других частей проекта.

При работе с проектами должна соблюдаться определенная последовательность, при которой каждый предыдущий этап работы следует рассматривать как подготовительную стадию для последующих этапов.

При рассмотрении проектов следует придерживаться определенной системы. Весь процесс рассмотрения проекта делится на следующие этапы:

I – подготовка к рассмотрению проекта; II – рассмотрение проекта;

III – оформление предписания по результатам проверки проекта. Подготовка к рассмотрению проекта заключается в подборе соответст-

вующих нормативных документов и ознакомлении с ними, изучении необходимых вопросов (например, пожаровзрывоопасности производства) по литературным источникам и в предварительном ознакомлении с проектными материалами.

На втором этапе в определенной последовательности рассматривают проектные материалы, одновременно выявляются допущенные нарушения нормативных документов при проектировании.

158

При проверке соблюдении требованиям пожарной безопасности в проекте обычно используют метод сопоставления предусмотренных технических решений с решениями, определяемыми соответствующими техническими нормативными правовыми актами и на основании такого сопоставления устанавливают соответствие проектных решений нормативным требованиям пожарной безопасности. Эта работа в объеме технологической части проекта предусматривает проверку:

1.Правильности определения категории производственных помещений, зданий по взрывопожарной и пожарной опасности и наружных установок по пожарной опасности, а также класса взрывоопасных (пожароопасных) зон;

2.Соответствия требованиям пожарной безопасности предусмотренной системы предотвращения пожара, в том числе:

Экспертиза соответствия способов по исключению горючей среды, включающая проверку соответствия:

−применяемых веществ требованиям пожарной безопасности;

−количества горючих веществ и материалов, одновременно находящихся в помещениях или непосредственно у оборудования;

−способов транспортирования и подачи горючих жидкостей к рабочим

местам;

−пожаробезопасности технологического оборудования;

−способов мойки и обезжиривания изделий;

−способов удаления пожароопасных отходов;

−необходимость и места установки автоматических газоанализаторов и их пробоотборных устройств (защита автоматических газоанализаторов от воздействия местных перегревов, сильных потоков воздуха, электромагнитных полей, вибрации, механических повреждений; величина порога срабатывания автоматических газоанализаторов; наличие дистанционной передачи показаний на щиты средств измерения и автоматизации; наличие системы сигнализации (световой и звуковой) при неисправности системы автоматики);

−способов изоляции горючей среды от источников зажигания;

−устройств аварийного слива горючих жидкостей (аварийного выпуска горючих паров и газов).

Экспертиза соответствия способов исключения источников зажигания от теплового проявления механической, химической, электрической энергий, открытого огня, искр и нагретых поверхностей.

3. Соответствия требованиям пожарной безопасности предусмотренной

системы противопожарной защиты технологического оборудования,

втом числе:

−огнепреграждающих устройств в оборудовании;

−средств, предотвращающих (ограничивающих) разлив и растекание горючих жидкостей при авариях (неисправностях) технологического оборудования;

−устройств аварийного отключения и переключения установок и коммуникаций;

159

−правомерности принятых архитектурно-планировочных решений с учетом технологической связи и пожарной опасности производственных участков, расположения людей, технологического оборудования и материальных ценностей;

−размещения пожароопасного оборудования в изолированных помещениях;

−расстановки технологического оборудования с учетом обеспечения безопасности людей, в том числе обеспечение минимальных размеров путей эвакуации;

−мест размещения аварийных задвижек и вентилей на трубопроводах, транспортирующих горючих жидкостей;

−прокладки технологических коммуникаций.

При рассмотрении проектных материалов рабочие записи с анализом соответствия проектных материалов нормативным требованиям рекомендуется вести в виде таблицы 8.1.

Таблица 8.1

Анализ соответствия проектных материалов требованиям технических нормативных правовых актов

№ п/п	Что проверяется	Принято по	Требуется	Ссылка на	Выводы
		проекту	по ТНПА	ТНПА

Предварительные выводы по каждому вопросу обобщаются, а затем излагаются в предписании ГПН на имя руководителя проектной организации.

8.2 Надзор за соблюдением требований пожарной безопасности на стадии эксплуатации производств

Основной формой надзора за соблюдением требований пожарной безопасности на стадии эксплуатации производств являются пожарно-технические обследования (далее – ПТО). Задача ПТО – определение соответствия технологии производств требованиям пожарной безопасности. ПТО включает подготовительный, проверочный и заключительный этапы. В подготовительный этап входит: планирование сроков проведения ПТО, определение должностных лиц, участвующих в ПТО, распределение между ними обязанностей, предварительное ознакомление с предприятием, изучение соответствующих технических нормативных правовых актов, изучение материалов о пожарах и авариях, имевших место на данном предприятии, материалов предыдущих ПТО (по наблюдательным делам), организацию совещаний членов комиссии по проведению обследования, разработки плана и маршрута проведения обследования.

160