Приклад

Процес ректифікації гасу здійснюється в ректифікаційній колоні (продуктивність 17800 кг/год) безперервної дії висотою 33 м і діаметром 3,6 м при температурі 940°С і тиску 0,6 МПа. В колону подається 98,4 кг/с нафти. Реакція екзотермічна і потребує охолодження реакційної маси. Об'єм рідини в колоні становить V = 99,7 м³. Компоновка процесу - відкрита, колона знаходиться поза приміщенням.

Оцінка можливої небезпеки

При можливій розгерметизації колони, наприклад, при аварійному припиненні подачі охолоджуючої води в систему, відбудеться викид в навколишнє середовище перегрітих продуктів ректифікації гасу (t_кип. = 117 °С) в кількості

m = V · ρ = 99,7 · 894,7 = 83670,0 кг.

Автоматичне відключення подачі гасу в колону відбудеться через τ = 120 с, тому додатково із трубопроводів буде викинуто

m₂ =q. τ = 98,4 · 120 = 11808,0 кг.

Загальна кількість речовини, яка миттєво переходить у пароподібний стан, становить:

m = m₁ + m₂=83670,0 + 11808,0 = 95478 кг.

Внаслідок вибуху пароповітряної суміші утворюється зона надлишкового тиску, в яку потрапляє виробниче приміщення із цегли, розташоване на відстані 25 м від колони, газопровід із газом, розташований на залізобетонній естакаді на відстані 90 м, на відстані 150 м - цегляна триповерхова адміністративна споруда заводоуправління. Визначаємо значення надлишкового тиску в місці розташування об'єктів. Оскільки кількість ГПС не перевищує 100 т, використовуємо формулу (6.25)

формула академіка М.А.Садовського

= 890, 9 кПа (6.25.)

де m – маса тротилового заряда, кг.

Очевидно, що дану формулу можна використовувати і при вибуху конденсованих вибухових речовин.

Визначають ступінь руйнувань і характеристику будівель та обладнання із табл. Д1. Результати розрахунків зводимо в таблицю

Об'єкт	Значення надлишкового тиску. кПа	Ступінь руйнува-ння	Характеристика руйнувань
Виробниче приміщення	890,9 приймаємо 900	Повне	У споруді повністю зруйновані всі ос­новні несучі конструції і перекриття, повністю знищене технологічне. Люди, що працю­ють на виробництві – загинуть.
Трубопровід із газом	567, 0 приймаємо 570	Повне	Трубопровід повністю розірваний і де­формований.
Адміністративна споруда	22	Середнє	Зруйновані найменш міцні частини кон­струкції будови: люди отримаєть слабку ступінь контузії.

Висновки:

1. Внаслідок вибуху пароповітряної суміші буде повністю зруйнована виробнича споруда, що примикає, трубопроводи із стиснутим газом розірвані, всі люди - загинуть.

2.Люди, що працюють в адміністративній споруді заводоуправління під час вибуху не постраждають.

Варіант 7. Оцінка інженерної обстановки при вибухах поза приміщенням

Однією із причин великих виробничих аварій і катастроф є вибухи, які на промислових підприємствах супроводжуються обвалом і деформаціями споруд, пожежами, виходами з ладу енергосистем. Найчастіше спостерігаються вибухи котлів в котельнях, газів, апаратів, продукції і напівфабрикатів на хімічних підприємствах, пари бензину і інших складових палива, лакофарбовових розчинників, нерідкі випадки вибуху побутового газу.

Уражаючим фактором любого вибуху є ударна хвиля. Дія ударної хвилі на елементи споруд характеризуються складним комплексом навантажень: прямий тиск, тиск відбиття, тиск обтікання, тиск затікання, навантаження від сейсмовибухових хвиль. Дію ударної хвилі прийнято оцінювати надлишковим тиском у фронті ударної хвилі Р (кПа).

Одна з методик полягає у оцінці значення надлишкового тиску вибухової хвилі, яка виникає при вибуху суміші повітря з вуглеводневими газами: метаном, пропаном, бутаном, етиленом, пропіленом і т.п.

При вибуху газоповітряної суміші утворюються три зони:

1. Зона детонаційної хвилі з постійним значенням надлишкового тиску ΔР_І = 1700 кПа і радіусом

м, (7.20.)

де m – маса газу, що вибухнув (т);

2. Зона дії продуктів вибуху радіусом

м, (7.21.)

надлишковий тиск в межах зони змінюється згідно з формулою

кПа, (7.22.)

де r – відстань від епіцентру вибуху до даного об’єкту, що розташований у зоні.

3. Зона повітряної ударної хвилі r_ІІІ>r_ІІ. Значення надлишкового тиску у цій зоні знаходиться з наступних формул:

при Ψ ≤ 2 кПа, (7.23.)

при Ψ > 2 кПа, (7.24.)

де - допоміжний коефіціент.

, де L – відстань від епіцентру вибуху до ОГД.

Дана методика придатна для розрахунку значення надлишкового тиску при вибуху газоповітряної суміші з масою газу, що перевищує 100 т. При меншій масі газу рекомендується використовувати формули для звичайних тротилових зарядів. Слід зауважити, що питома теплота згоряння вуглеводневих сполук на порядок вища від тротилу, тому значення надлишкового тиску і енергія вибуху парогазоповітряної суміші також вищі, однак це справедливо тільки для ідеально змішаної стехіометричної суміші, на практиці ж погане перемішування призводить до того, що в реакції приймає участь лише близько десятої частини маси вуглеводневої сполуки, при невідомих значеннях можна приймати ΔР = 900 кПа. Для визначення надлишкового тиску у фронті ударної хвилі при вибуху тротилу можна використовувати формулу академіка М.А.Садовського

, (7.25.)

де m – маса тротилового заряда, кг.

Очевидно, що дану формулу можна використовувати і при вибуху конденсованих вибухових речовин.