Адсорбирование бензина из паровоздушной среды

В остальных аппаратах количество пожароопасных веществ (в т.ч. активного угля) недостаточное для длительного и высокотемпературного пожара.На производстве имеются «дышащие»емкости.Произведем расчет гравийногоогнепреградителя для защиты дыхательной линии, установленного согласно технологической схеме.Критический диаметр огнепреградителя определяется по формуле:,где dкр - критический диаметр канала огнепреградителя, м;Рекр - критическое значение числа Пекле на пределе гашения пламени (принимают Рекр= 65);Тр, Рр - начальная (рабочая) температура (К) и давление (Па) горючей смеси; - коэффициент теплопроводности горючей смеси, Вт/м К;R – универсальная газовая постоянная для смеси газов и паров, Па/(кгК);uН – нормальная скорость распространения пламени, 10м/с,сР – удельная теплоемкость горючей смеси при постоянном давлении, Дж/(кгК)Коэффициент теплопроводности для двухкомпонентной парогазовоздушной смеси определяют по формуле: = гг + (1- г) вгде г, в - коэффициенты теплопроводности компонентов горючей смеси, Вт/(мК).г - объемная доля горючего в стехиометрической смеси, определяется из уравнения сгорания вещества в воздухе;,где n - количество молей веществ, вступивших в реакцию горения.Удельную теплоемкость горючей смеси при постоянном давлении находим из выражения:где сгг– теплоемкость горючих газов или паровсгв– теплоемкость воздухакг/(Дж.К)Определим объем паров бензина при Т = 298 К:кг/м3Универсальная газовая постоянная для смеси газов и паров;ммДля обеспечения надежности гашения пламени фактический диаметр dф каналов огнепреградителя должен быть меньше критического, т.е.: гдеКн - коэффициент запаса надежности, Кн 2.диаметр гранул принимают dгр = 34 dф.Примем значение диаметра гранул равным 3 мм.Помещение цеха, в котором расположена технологическая установка, а также расположенные на улице адсорбер и десорбер следует оборудовать стационарными системами пожаротушения. Итак, в соответствии с характеристиками используемого оборудования и обращающихся в процессе веществ, нами были рассчитаны важнейшие характеристики взрывопожаробезопасности. 3 ОСНОВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА3.1Мероприятия и технические решения, направленные на предотвращение образования горючей среды внутри технологического оборудованияПредотвращению образования горючей среды в закрытых аппаратах и емкостях с неподвижным уровнем жидкости способствуют следующие технические решения, оптимальные для решаемой задачи:1) Ликвидация газового пространствприменением емкостей с гибкими внутренними оболочками. Однако данный способ нерационален применительно к рассматриваемой задаче.2) Поддержание безопасного температурного режима посредством систем контроля и регулирования. Рабочая температура поддерживается ниже нижнего или выше верхнего температурного предела воспламенения паров жидкости. Рекомендуется поддерживать температуру свыше 25 оС., что, в целом, реализовано на предприятии.3) Введение негорючих (инертных) газов в газовое пространство аппарата – вытеснение и предотвращение испарения при помощи азота.Предотвращению образования горючей среды в закрытых аппаратах (адсорбере и насосе) с подвижным уровнем жидкости способствуют следующие технические решения:а) заполнение всего рабочего объема (реализовано в насосе);б) введение негорючих (инертных) газов в газовое пространство аппарата (введение водяного пара в адсорбер).в) контроль исправности и чистоты трубопроводов;г) регулярная смазка и контроль трущихся деталей.д) контроль и поддержание постоянства движения материальных потоков в системе при помощи автоматических приборов учета.3.2Мероприятия и технические решения, «направленные на предотвращение образования горючей среды в помещениях и на открытых технологических площадках1) Внедрение системы активного пожаротушения;2) Поддержание оптимального температурного режима;3) Введение молниезащиты для адсорберов.3.3Мероприятия и технические решения, направленные на устранение причин и условий инициирования горения1) Внедрение системы активного пожаротушения;2) Использование «дыхательных» клапанов для емкостей;3) Поддержание оптимального температурного режима;4) Поддержание оборудования в исправном состоянии, своевременное устранение неисправностей.3.4Мероприятия и технические решения, направленные на предотвращение и ограничение распространения пожара1) Применение автоматических аварийных блокировок подачи пожаровзрывоопасных веществ в трубопроводы и аппараты;2) Применение аварийных сливов из аппаратов для снижения массы пожаровзрывоопасных веществ (реализовано в емкостях).3) Применение несгораемых и трудногорючих материалов для пола и стен (бетон, кирпич). Разделение отсеков помещения несгораемыми дверями.Итак, в соответствии с характеристиками используемого оборудования и обращающихся в процессе веществ, нами были подобраны основные мероприятия и технические решения по обеспечению пожарной безопасности технологического процесса. 4 ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЁТЫВ данном разделе курсового проекта произведем определение категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности.Определение категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с НПБ 105-03 [1] следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещений к категориям, приведенным в табл. 1 [1]-от высшей (А) к низшей (Д). В качестве расчетного критерия взрывопожарной опасности следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии, исходя из проведённого анализа пожарной опасности технологического процесса, в соответствии с вариантом задания на курсовую работу.Количество поступивших в помещение веществ определяется, исходя из следующих предпосылок:а) происходит расчетная авария аппарата, содержащего наибольшее количество самого пожаровзрывоопасного вещества;Принимаем, что происходит авария накопительной емкости.б) все содержимое аппарата поступает в помещение;Принимаем, что в результате аварии и разгерметизации емкости хранения бензина, на пол цеха вылилось 18385,9 кг бензина марки АИ-76.в) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат в течение расчетного времени.Таким образом, адсорбированный бензин продолжает поступать в разгерметизированную емкость со скоростью 0,42 м3/мин.Расчетное время определяется из НПБ 105-03 [1], исходя из того, что из-за отсутствия автоматической системы отключения запор задвижек и слив бензина из емкости производится ручным способом. При ручном способе перекрытия задвижек время работы трубопроводов равно 300 с.Таким образом, в рабочее помещение из трубопроводов поступит:где q – производительность насоса, м3/мин,τ – время, с,60 – переводной коэффициент из мин. в с.м3Определим массу вытекшего через трубопроводы бензина:кгКритерием оценки взрывопожарной и пожарной опасности помещения является избыточное давление взрыва. Для керосина избыточное давление взрыва определяется по формуле (1) НПБ 105-03.где Рmах - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, принятое равным 900 кПа; Р0 - начальное давление, принятое равным 101 кПа; т - масса паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ), кг; кгZ - коэффициент участия горючего во взрыве, для легковоспламеняющихся и горючих жидкости, нагретых до температуры вспышки и выше равный 0,5;Vcв - свободный объем помещения, м3; Vж = V0. (1 – ε1)= a.b.h. (1 – ε1)где ε1 – коэффициент заполнения объема помещения, 0,4.м3г,п - плотность газа или пара при расчетной температуре tp, кгм-3, вычисляемая по формуле:где М - молярная масса, 95,3 кг.кмоль-1; V0 - мольный объем, равный 22,413 м3кмоль-1; tp - расчетная температура помещения, принятая равной 35°С. кг/м3Сст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле:где β - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания; пC, пH, пO, пX - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего; Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным 3.Рассчитаем массу испарившегося бензина. т = WFиТ,                                                      где W - интенсивность испарения, кгс-1м-2; Для ненагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле                               где  - коэффициент, принимаемый по табл. 3 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения. При скорости воздухообмена 0,8 м/с при t = 350С получим по таблице 3 НПБ 105-03методом линейной интерполяции:Рн - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости tp, равное 39,65 кПа.Fи - площадь испарения, м2, определяемая в соответствии с п. 7 в зависимости от массы жидкости тп, вышедшей в помещение.Согласно НПБ 105-03, 1 л бензина разливается на площади 1 м2 пола помещения. Площадь испарения 22,8 + 2,1 = 24,9 м3 бензина равна 24900 м2, что превышает площадь помещения. Следовательно, Fи равна площади помещения:Fи = а .b                                                    Fи =24 . 36 = 864 м2кгс-1м-2т = 0,00179 .864 . 3600 = 5586,3 кгПри этом с учетом установленной вентиляции, массу т горючих газов или паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, следует разделить на коэффициент К, определяемый по формуле:К = АТ + 1,                                               где А - кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с-1; Т - продолжительность поступления горючих газов и паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в объем помещения, принимается равной 3600 с.К = 0,0028 . 3600 + 1 = 11,0 кгТеперь, когда все величины, входящие в уравнение 3.3 известны, определим избыточное давление взрыва бензина:> 5 кПаТаким образом, в соответствии с НПБ 105-03, нами была определена категория помещения цеха адсорбции паров бензина в соответствии с характеристиками веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении и применяемого оборудования. Наиболее взрывопожароопасным материалом являются пары бензина АИ-76, а наиболее опасной аварийной ситауацией является разгерметизация емкости хранения бензина АИ-76.Категория помещения, установленная в соответствии с расчетами: А взрывопожароопасная.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ данной работе нами былпроведен комплексный анализ взрывопожарной безопасности цеха адсорбции паров бензина из парогазовой смеси с поливиниловым спиртом.Рассмотрена сущность технологического процесса улавливания паров бензина из паровоздушной смеси.Проведен анализ пожарной опасности адсорбера, насоса и емкости-сборника бензина. В частности, в рамках проыеденного анализа было установлено, что наибольшую опасность представляют адсорбер и накопительные емкости для бензина.В соответствии с проведенными инженерными расчетами, в третьем разделе работы были подобраны соответствующие для данного технологического процесса мероприятия и технические решения по обеспечению пожарной безопасности технологического процесса.В заключительной части данной работы расчетным путем по методике, изложенной в НПБ 105-03, было проведено определениевзрывопожароопасности помещения с емкостями бензина А-72. Так как избыточное давление взрыва парогазовой смеси, образующейся при утечке бензина из накопительных емкостей, составляет 265,2 кПа, что значительно больше 5 кПа, то данное помещение относится к категории А: «взрывопожароопасное помещение».СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫНПБ 105-03. Нормы пожарной безопасности. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. – М.: МЧС России, 2003. – 20 с.ГОСТ 12.1.004-91.ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.-М.: Госстандарт России, 1992.-78с.ГОСТ 12.1.044-84. СТ СЭВ 1495-79. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. –М.: Издательство стандартов, 1985. – 30 с.Алексеев М.В., Волков О.М., Шатров Н.Ф. Пожарная профилактика технологических процессов производств. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1986. – 476 с.Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ.изд.: в 2 книгах / А. Н. Баратов, А.Я. Корольченко, Г.Н. Кравчук и др. – М.: Химия, 1990. – кн.1 – 496 с., кн.2 – 384 с.Описание существующих методов очистки воздуха от вредных газообразных примесей [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.air-cleaning.ru/d_method_rev.phpСеменова И.В. Промышленная экология. Учебник для студ. высш. учеб.заведений. — М.: Издательский центр «Академия@, 2009. — 528 с.