Пожарная безопасность при получении циклогексанола гидрированием фенола

курсовая работа

3. Анализ возможных причин повреждения технологического оборудования

Анализ статистических данных о пожарах и взрывах на технологических установках показывает, что большинство из них происходит при авариях оборудования. Аварии обычно приводят к выходу из аппаратов большого количества горючих веществ и материалов. Причинами аварий являются ошибки при проектировании и конструировании машин и аппаратов, при изготовлении оборудования и его монтаже, при неправильной эксплуатации оборудования. В результате этих ошибок стенки аппаратов и трубопроводов, узлы машин и агрегатов в процессе эксплуатации испытывают чрезмерные механические нагрузки, температурные и химические воздействия, что приводит к их ускоренному износу, повреждению или разрушению.

3.1 Повреждения оборудования от динамических воздействий

Различают три вида механических воздействий на материал стенок аппаратов и трубопроводов:

1. Образование повышенного или пониженного давления.

К повышению или понижению давления может привести нарушение материального баланса, когда по каким-либо причинам перестает соблюдаться равенство между суммой приходящих в аппарат веществ и суммой уходящих из аппарата веществ. Также резкое изменения давления в аппарате может произойти при нарушении протекания экзотермических химических процессов и при неустановившемся режиме работы технологического оборудования: при пуске и остановке.

2. Воздействие динамических нагрузок.

Динамические нагрузки могут появиться при резком (импульсном) изменении давления, появлении гидравлических ударов, вибрации и внешних механических ударов.

Гидравлические удары возникают в результате резкого торможения движущегося потока жидкости трубопроводных линиях чаще всего при быстром закрывании или открывании вентилей, кранов и другой запорной арматуры, при внезапном изменении направления движения потока. Вследствие этого в линиях резко повышается или понижается давление в виде динамически нарастающих нагрузок, которые могут вызвать в стенках аппарата появление опасных внутренних напряжений.

Определим приращение давления в трубопроводе при гидравлическом ударе для насоса 10.

Скорость распространения ударной волны составит:

(3.1)

где Еж - модуль упругости фенола, Па;сt- плотность фенола, кг/м3;
d - внутренний диаметр трубы, м;Е - модуль упругости материала
трубы, Па;S - толщина стенки трубы, м;

Скорость движения жидкости в трубопроводе составит:

(3.2)

где Q - расход фенола через трубу, м3/с;S - площадь сечения трубы, м2.

Приращение давления в трубопроводе при гидравлическом ударе по формуле Н. Е. Жуковского составит:

(3.3)

где Дщ - уменьшение скорости движения фенола в трубопроводе, м/с.

Приращение давления на 0,015 МПа не приведет к резкому изменению и повреждению целостности трубопровода, так как предельное давление, на которое рассчитан трубопровод, составляет 1,6 МПа.

Аналогично определяется приращение давления при гидравлическом ударе для других аппаратов. Полученный результат занесены в таблицу 3.

Вибрация технологического оборудования возникает в результате повторяющихся с определенной частотой изменений внутреннего давления или при воздействии внешних возмущающих сил. Вибрация чаще всего приводит к появлению локальных повреждений во фланцевых соединениях, сварных швах.

Внешние механические удары могут быть вызваны технической неисправностью и нарушением работы внутрицехового транспорта, применением в периоды ремонта инструментов ударного действия.

Эрозионный износ.

Эрозия происходит при обтекании стенок потоком жидких веществ. Частицы вещества, ударяясь о материал стенки, разрушают ее поверхностный слой, толщина стенки постоянно уменьшается равномерно или в виде локальных мест разрушения.

3.2 Повреждения оборудования от температурных воздействий

При воздействии температуры на материал стенок аппаратов и трубопроводов возникает опасность их повреждения в результате появления температурных напряжений и изменения механических свойств металлов.

Температурные напряжения возникают в случае, когда конструкция аппарата или трубопровода препятствует свободному изменению ее линейных размеров. Это может произойти вследствие жесткого крепления трубопроводов, неодинаковой температуры отдельных элементов аппаратов сложной конструкции, резкого изменения температуры.

3.3 Повреждения оборудования от химических воздействий

В результате химического воздействия агрессивных веществ и материалов, обращающихся в технологическом процессе, а также внешней среды на стенки аппаратов происходит постепенное уменьшение их толщины или снижение механических свойств металла. При этом исчерпывается предел прочности металла, когда стенки аппарата уже не могут противостоять даже нормальным рабочим нагрузкам и происходит их повреждение.

Возможные причины повреждения технологического оборудования, используемого для получения циклогексанола гидрированием фенола приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Возможные причины повреждения технологического оборудования

Причины повреждения технологического оборудования

Технологическое оборудование/номер на схеме

1

2,3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Динамическое воздействие

Возможность образования повышенного давления

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

+

-

-

Возможность образования гидравлического удара

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Возможность образования опасных вибраций

+

-

-

-

-

-

+

-

+

-

+

-

-

-

Возможность возникновения эрозионного износа

-

+

-

-

+

+

+

+

+

+

+

+

+

-

Температурное воздействие

Возможность образования температурных напряжений

-

-

-

+

-

-

-

-

-

+

+

-

-

-

Химическое воздействие

Возможность износа в результате химических воздействий (коррозия)

+

-

-

+

+

+

+

+

+

+

+

+

-

-

Примечание: знак «+» обозначает применяемость для данного оборудования, знак «-» не применяемость показателя.

Мероприятия, направленные на уменьшение вибрации аппаратов:

- установить центробежный насос на пружины для гашения механических колебаний;

- устроить под источником вибрации массивные фундаменты, поглощающие механические колебания, изолированно от фундаментов несущих строительных конструкций зданий и сооружений;

- обеспечить систематический контроль за вибрацией и при необходимости устранить причины вибрации (центровка и балансировка валов вращающихся элементов машин и агрегатов, обеспечение надежного крепления источников вибрации и трубопроводов).

Для предотвращения опасных динамических нагрузок на оборудовании и трубопроводах не допускать (п. 51[4]):

- резкого изменения давления или температуры при остановке, пуске и работе аппаратов, где возможен гидравлический удар;

- изменения проектной (паспортной) интенсивности нарастания или снижения давления процесса адсорбции во времени.

Мероприятия, направленные на защиту технологического оборудования от повреждений, вызванных химическими воздействиями:

- применить специальные антикоррозийные защитные покрытия;

- снизить активность коррозионной среды (обезвоживание, удаление кислорода, введение ингибиторов, присадок и т.п.);

- заменить металлы на неметаллы;

- применить установки протекторной защиты.

Мероприятия, направленные на защиту технологического оборудования от повреждений, вызванных температурными напряжениями:

- установить температурные компенсаторы на трубопроводах к контактному аппарату;

- снизить рабочие нагрузки на стенки аппаратов;

- окрасить емкости для ГЖ краской светлого тона для предотвращения воздействия солнечных лучей (п. 250 [4]);

- соблюдать периодичность смазки трущихся частей и не допускать температуры их нагрева выше установленной нормы (п. 60 [4]).

Делись добром ;)