Вопрос 27
Вопрос 1. Снижение количества горючих веществ и материалов в технологии при проектировании производства.
Количество обращающихся в производстве горючих веществ во многом зависит от выбора метода осуществления технологического процесса и его технологической схемы. Известно, что одно и тоже конечное вещество можно получить из различного сырья и различными способами. Так, например, синтетический этиловый спирт получают прямой и сернокислотной гидратацией этилена, бутадиен можно получить из этилового спирта по методу академика С.В. Лебедева, а также дегидрированием бутана, являющегося продуктом переработки нефти, и т. д. При обосновании предполагаемого нового метода производства-какого-либо вещества учитывают не только его эффективность и экономичность, но и вопросы пожаро-взрывобезопасности.
Так, например, производство пентафена можно осуществлять, применяя большое количество толуола в качестве растворителя, но если изменить технологию производства и вместо амида натрия использовать едкий натрий, то толуол полностью исключен из технологического процесса производства и оно станет экономичнее и безопаснее.
При производстве винилацетата для улавливания его паров сложной газовой смеси используют легковоспламеняющийся ксилол, но можно применять и глубокое охлаждение. В результате этого отпадет потребность в ксилоле и необходимость ректификации процесс при той же или даже более благоприятной экономике будет менее пожароопасным, так как количество горючих веществ, образующихся в производстве, значительно уменьшится.
Из сказанного вытекает, что при всех прочих равных условиях для детальной разработки принимают такой метод производства, при котором будет использоваться менее пожаро-взрывоопасное сырье, когда расход сырья и других пожароопасных веществ на единицу получаемой продукции будет меньше, технологический процесс будет состоять из меньшего числа производственных операций, если снижается необходимость использования большого числа вспомогательных операций и уменьшается количество образующихся побочных продуктов и отходов производства.
Примерную оценку пожаро-взрывоопасности технологического процесса рассматриваемых вариантов можно сделать, сравнив пожароопасные свойства веществ и определив для каждого из вариантов количество горючих веществ, приходящееся на единицу выпускаемой продукции. Чем меньше будет эта величина и ниже пожароопасные свойства веществ, тем предпочтительнее данный вариант по условиям пожарной безопасности.
Во всех случаях вместо периодически действующих аппаратов и процессов целесообразно применять непрерывно действующие, так как при одной и той же производительности в непрерывно действующих аппаратах содержится меньшее количество горючих веществ и сами аппараты занимают меньшую площадь.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА.
Большие возможности имеют проектные и научно-исследовательские организации для положительного решения вопроса об уменьшении количества горючих веществ не только при выборе способа производства, но и на стадии разработки принципиальной технологической схемы.
Рекомендуемые материалы
Параллельно с разработкой технологической схемы производства выполняются основные технологические расчеты. На основании материальных расчетов в соответствии с заданной мощностью, режимом работы, кинетикой процессов, нормами производительности и пробегов определяют размеры и количество стандартного и нестандартного оборудования.
Объемы и габариты стандартного и нестандартного оборудования подбирают так, чтобы не было необоснованного увеличения количества находящихся в них горючих веществ.
Технологическая схема, как правило, должна исключать наличие таких аппаратов, как напорные баки. Промежуточные емкости, емкостные мерники, рефлюксные емкости и подобные им емкостные аппараты с горючими, легковоспламеняющимися жидкостями и сжиженными газами. Вместо указанных аппаратов используют автоматические регуляторы давления и расхода, мерники-дозаторы непрерывного действия, автоматические питатели и т. п. При невозможности полного исключения из технологической схемы аппаратов емкостного типа их количество и объемы сводят до минимума.
При производстве продуктов органического синтеза часто используют в большом количестве разнообразные горючие и легковоспламеняющиеся жидкости в качестве поглотителей (абсорбентов) или растворителей. Во многих случаях разнообразие поглотителей и растворителей без ущерба для производства можно сократить. При этом отпадает необходимость в организации отдельных хранилищ для размещения запасов каждого вида жидкости, уменьшается количество установок для регенерации и насосов для перекачки поглотителей и растворителей. Все это вместе взятое приведет к значительному снижению количества обращающихся в производстве огнеопасных жидкостей.
В некоторых случаях имеется возможность заменить горючие и легковоспламеняющиеся поглотители и растворители, а также теплоносители и хладоагенты менее пожароопасными, или совсем негорючими веществами.
Вместо горючих сжиженных газов и легковоспламеняющихся жидкостей (пропана, аммиака, изопентана и т. п.), используемых для целей охлаждения аппаратов, целесообразно, если позволяют технологические требования, применять негорючие фреоны и рассолы. Стремятся использовать также менее пожароопасные катализаторы и инициаторы. Так, например, вместо металлического натрия применяют пасты на его основе, пожаро-взрывоопасный инициатор ЧХЗ-57 заменяют менее опасным ЧХЗ-21, ЧХЗ-5 и др.
В некоторых случаях осуществление химической реакции требует разбавления реагирующих веществ каким-либо газом или паром для того, чтобы обеспечить течение химической реакции в нужном направлении, увеличить выход конечного продукта или уменьшить образование побочных продуктов. Нередко в качестве такого разбавителя используют водород. Так, например, на установках каталитического гидроформинга при получении высокооктанового бензина и ароматических углеводородов из бензина прямой гонки на 1 т поступающего сырья подается 1200—1500 м3 водорода, который непрерывно циркулирует в системе. На установках гидроочистки нефтепродуктов, где водород не только разбавляет сырье, но и является химическим реагентом, на 1 т сырья подается до 500—600 м5 водорода. Изыскание путей, позволяющих снизить коэффициент рециркуляции горючего газа или заменить его негорючим веществом, приведет к существенному уменьшению общего количества горючих веществ на установке.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРИ РАЗМЕЩЕНИИ АППАРАТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА.
Учитывая вопросы экономики и возможность снижения пожаро-взрывоопасности производства, технологические аппараты и сооружения стремятся размещать па открытых площадках и этажерках во всех случаях, когда это возможно по климатическим условиям и по условиям эксплуатации технологического оборудования. Размещая аппараты как в зданиях, так и на открытых площадках, добиваются таких решений, чтобы производственные коммуникации между аппаратами, сооружениями, установками и цехами были как можно проще, меньшей длины, с меньшим количеством встречных потоков и т. п. Рациональное размещение производственных аппаратов и трубопроводов снижает количество горючих газов, а также требуемую мощность насосов и компрессоров. При необходимости использования в технологической схеме емкостей со сжиженными газами их, как правило, не размещают в зданиях, а выносят на открытые площадки или на промежуточные склады.
Одним из направлений, используемых для ограничения масштабов возможного пожара, является ограничение производственных площадей зданий и открытых установок. Так, строительные нормы и правила устанавливают предельно допустимую площадь этажа между противопожарными стенами одноэтажных и многоэтажных зданий в зависимости от категории производств по пожарной опасности, количества этажей и огнестойкости здания (СНиП 31-03-2001).
Площадь отдельно стоящих открытых установок также ограничивается в зависимости от максимальной высоты оборудования или этажерки и вида обрабатываемого продукта (СНиП 2.09.03-85).
Склады для хранения горючих материалов разделяют противопожарными стенами на отсеки, позволяющие в случае возникновения пожара ликвидировать его с минимальным ущербом (СНиП 31-04-2001). При хранении на одном складе различных материалов и изделий разделение на отсеки производят по признакам однородности и применения гасящих средств допустимости совместного хранения веществ по их химическим свойствам.
Необходимо иметь в виду, что предельно допустимые площади производственных зданий, складов и открытых установок очень велики, и на них может быть сосредоточено много ценных горючих веществ и материалов. Поэтому нельзя упускать из вида всякую возможность изоляции отдельных пожаро-взрывоопасных участков от менее опасных даже в пределах допустимых нормами производственных площадей.
Рекомендуем посмотреть лекцию "Часть 1".
Так, например, аппараты и оборудование, в процессе эксплуатации которых может быть выделение большого количества горючих газов, паров или пыли, а также реакторы с особо опасными веществами или реакторы, работающие под .очень высоким давлением, размещают, как правило, в обособленных помещениях и даже в изолированных кабинах. Изолируют также участки производства, относящиеся по пожарной опасности к различным категориям.
Насосы, перекачивающие нефтепродукты, нагретые до температуры 250 °С и выше, размещают изолированно от других насосов. Все электропомещения (трансформаторные подстанции, распределительные электроустройства, помещения контрольно-измерительных приборов и т. п.) размещают отдельно или изолируют от смежных помещений категории А и Б глухими несгораемыми и газонепроницаемыми стенами. В наружных этажерках с производственными процессами категории А и Б нельзя располагать вспомогательные и подсобно-производственные помещения. Наружные установки рекомендуется размещать со стороны глухой стены здания цеха или в торцовой его части, чтобы затруднить переход огня при пожаре. Отдельные аппараты со сжиженными горючими газами, огнеопасными жидкостями объемом до 10 мг, а также отдельные аппараты с горючими газами, вынесенные из помещения цеха, но связанные с ним, размещают в торцах или со стороны глухой стены здания. Оборудование с пожаро- и взрывоопасными веществами нельзя располагать над вспомогательными помещениями и под ними.
Значительное количество производственных процессов требуют наличия небольших цеховых складов горючих веществ, материалов или оборудования. В этом случае, исходя из потребности и требований пожарной безопасности, устанавливают предельную емкость складов и размещают их изолированно от технологического процесса.
Вывод по вопросу.
Снижение количества горючих веществ и материалов в технологии при проектировании производства не должно отрицательно влиять на производительность и качество выпускаемой продукции.
