Анализ пожарной опасности установки первичной перегонки нефти

 

МЧС России

Академия Государственной  противопожарной службы

 

 

Кафедра: «ПБТП»

 

Дисциплина: «ПБТП»

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: «Анализ пожарной опасности установки первичной перегонки нефти.»

 

 

Выполнил: слушатель учебной  группы 1201

ст. л-т внутренней службы     Р.В. Петров

 

 

Проверил: преподаватель кафедры

ст. л-т внутренней службы       А.А. Гончаров

 

 

 

 

МОСКВА 2003 г

 

Вариант № 59

№	Наименование оборудования	Режим работы		Размеры
		Р, Па	t, 0С	d или l, м	h, м
1	Резервуар с нефтью	0	20	10	5
2	Теплообменник	0,2	120	0,8	6
3	Предварительный испаритель	0,1	100	1,5	8
4	Насосы «горячие»	0,16	100	-	-
5	Трубчатая печь	0,16	350	-	-
6	Ректификационная колонна	0,15	100-350	3	32
7	Холодильник – конденсатор	0,12	30	0,8	6
8	Газосепаратор	0,11	30	0,8	4
9	Насос бензиновый	0,3	30	-	-
10	Холодильник керосина	0,15	40	0,8	6
11	Насос дизельного топлива	0,3	30	-	-
12	Холодильник дизельного топлива	0,15	40	0,8	6
13	Холодильник мазута	0,15	40	0,8	6

 

Насос бензиновый центробежный:

рабочее давление – 0,45 МПа

рабочая температура  – 20 0С

диаметр всасывающей линии – 125 мм

диаметр нагнетательной линии – 100 мм

вид уплотнения вала – ТУ

диаметр вала – 35 мм

производительность – 0,5 м³/мин

 

Насосная станция продуктовых  насосов:

ширина помещения – 6 м

длина помещения – 6 м

высота помещения – 5 м

кратность воздухообмена – 8 ч-1

длина линий до задвижки – 7 м

количество насосов – 6

отключение задвижек – автоматическое

средства тушения – пар

скорость воздуха – 0,8 м/с

 

Ректификационная колонна:

диаметр 3,0 м

высота – 30 м

температура низа колонны  – 340 0С

температура верха колонны  – 180 0С

давление – 0,15 МПа

объем парового пространства – 0,8 %

средства тушения – пар

 

Резервуар бензина:

объем – 700 м³

степень заполнения – 0,95

рабочая температура – 20 0С

давление – 0,102 МПа

молекулярный вес жидкости –  95

температура начала кипения – 55 0С

Р5 при tр – 160 мм рт. ст.

 

 

 

 

Содержание.

1.  Краткое описание  технологического процесса.

2. Анализ пожаровзрывоопасных свойств веществ, обращающихся в производстве.

3. Оценка пожаровзрывоопасности среды внутри аппаратов при их нормальной работе.

4. Пожаровзрывоопасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкции.

5. Анализ возможных причин повреждения аппаратов, разработка необходимых средств защиты.

6. Анализ возможности появления характерных технологических источников зажигания.

7. Возможные пути распространения пожара.

8. Расчет категории производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности.

9. Пожарно – профилактические мероприятия. Вопросы экологии.

10. Выводы.

Литература.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Краткое описание технологического процесса.

Установка АТ (атмосферная  трубчатка) предназначена для перегонки  нефти до мазута. Сырая нефть, поступающая  в установку, представляет собой сложный раствор углеводородов с примесями солей и воды. От воды и солей нефть очищается до начала процесса перегонки.

Разнообразие углеводородов, входящих в состав нефти, и их различные  температуры кипения дают возможность получать из нефти фракции с различными интервалами температур кипения. На установках АТ осуществляются различные процессы (нагревание, испарение, конденсация), в результате которых получают бензины, керосины, дизельное топлива и в остатке – мазут.

Процесс перегонки выглядит следующим образом: сырая нефть, очищенная от солей и воды, хранится на сырьевом складе в резервуарах 1. Из сырьевых резервуаров нефть забирается насосом и подается на установку для ее перегонки. Поступая на установку, нефть подогревается до температуры 100 – 120 0С в теплообменниках-подогревателях 2. Подогрев нефти ведется за счет использования теплоты конечного продукта перегонки мазута, который при выходе из низа ректификационной колонны имеет температуру до 350 0С.

 От подогретой до 100 – 120 0С сырой нефти уже можно отделить наиболее легкие пары – пары бензина и растворенные в нефти газы. Для этого нефть из теплообменников 2 подают в предварительный испаритель 3. Предварительный испаритель – это вертикальная колонна с тарелками. При движении нефти по тарелкам колонны сверху вниз из нее отделяются пары легкого бензина и по трубопроводу 7 подаются в основную ректификационную колонну 8. В нижней части колонны 3 скапливается обензиненная нефть, которая под давлением 1,6 МПа подается для основного подогрева в змеевик трубчатых печей 5. За счет тепла сжигаемого топлива нефть в трубчатой печи нагревается до температуры кипения мазута и поступает по линии 6 в основную ректификационную колонну 8. Ректификационная колонна представляет собой высокий вертикальный цилиндрический аппарат с тарелками. Нижняя часть колонны подогревается острым перегретым водяным паром, который подается по линии 24. Нефть разделяется на фракции. Из верхней части колонны выходит самая легкая фракция – пары бензина. Ниже остается тракторный керосин, еще ниже дизельное топливо. Все продукты перегонки проходят через холодильник в резервуары. В самой нижней части колонны остается мазут, который поступает  в подогреватель-теплообменник для подогрева сырой нефти. Далее мазут поступает в холодильник и в резервуар с мазутом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Анализ пожаровзрывоопасных  свойств веществ, обращающихся  в

 производстве.

Нефть – легковоспламеняющаяся  жидкость, представляющая собой смесь  углеводородов с различными соединениями. Плотность 730 – 1040 кг/м3; начало кипения около 20 0С; теплота сгорания 43514 – 46024 кДж/кг; температура пламени 1100 0С; склонна к вскипанию при тушении водой и пенами; tвсп = – 29… 130 0С; tсвсп = 223…320 0С; нижний концентрационный предел распространения пламени 0,9 – 2,4 % (об); температурные пределы распространения пламени – 21…80 0С. 

Бензины – бесцветные легковоспламеняющиеся жидкости, представляющие собой смесь легких углеводородов; при горении прогреваются в глубину, образуя все возрастающий гомотермический слой; температура пламени 1200 0С; tвсп = – 11… – 45 0С; tсвсп = 255…435 0С; плотность 673 – 745 кг/м3; концентрационные пределы распространения пламени 0,76 – 5,48 % (об); температурные пределы распространения пламени – 45…24 0С. 

Керосин – легковоспламеняющаяся жидкость; плотность 781 – 823 кг/м3; температура кипения 184 – 236 0С; tвсп = 30… 68 0С; tсвсп = 227…420 0С; tвоспл = 56…63 0С; температурные пределы распространения пламени 4…95 0С.

Дизельное топливо –  легковоспламеняющиеся или горючие  жидкости; плотность 788 – 866 кг/м3; tкип = 150…348 0С; tвсп = 37… 75 0С; tсвсп = 210… 333 0С; нижний концентрационный предел распространения пламени 0,5 % (об); температурные пределы распространения пламени 35…108 0С.

Мазут – горючая жидкость, представляет собой остаточный продукт после отгона из нефти топливных фракций; плотность 890 – 995 кг/м3; tвсп = 85 0С; tсвсп = 250 0С; при горении прогреваются в глубину, образуя все возрастающий гомотермический слой; температура пламени 1000 0С;

 

 

3. Оценка пожаровзрывоопасности среды внутри аппаратов при их нормальной работе.

№ аппарата	Наименование аппарата	Вещество	Рабочая температура, 0С	ВТПВ 0С	НТПВ 0С	Заключение о пожарной опасности
1	Резервуар с нефтью	нефть	20	– 21	80	При неподвижном хранении пожарная опасность отсутствует т.к. ВОС не образуется. ВОС образуется при закачке, выкачке нефти, а также в местах расположения дыхательных клапанов.
2	Теплообменник- подогреватель	нефть	120	– 21	80	Пожарная опасность отсутствует т.к. среда не горючая.
3	Предварительный испаритель	нефть	100	– 21	80	Пожарная опасность отсутствует т.к. среда не горючая.
4	Насосы «горячие»	нефть	100	– 21	80	Пожарная опасность отсутствует т.к. среда не горючая.
5	Трубчатая печь	нефть	350	– 21	80	Пожарная опасность отсутствует т.к. среда не горючая.
6	Ректификационная колонна	нефть, бензин, керосин, дизельное топливо, мазут	100-350	– 21 – 45 4 35   -	80 24 95 108   -	Пожарная опасность отсутствует т.к. среда не горючая.
7	Холодильник – конденсатор	бензин	30	– 45	24	Пожарная опасность отсутствует т.к. среда не горючая.
8	Газосепаратор	бензин, попутный газ	30	– 45	24	Пожарная опасность отсутствует т.к. среда не горючая.
9	Насос бензиновый	бензин	30	– 45	24	Пожарная опасность отсутствует т.к. среда не горючая.
10	Холодильник керосина	керосин	40	4	95	Пожарная опасность отсутствует т.к. среда не горючая.
11	Насос дизельного топлива	дизельное топливо	30	35	108	Пожарная опасность отсутствует т.к. среда не горючая.
12	Холодильник дизельного топлива	дизельное топливо	40	35	108	Пожарная опасность отсутствует т.к. среда не горючая.
13	Холодильник мазута	мазут	40	-	-	Пожарная опасность отсутствует т.к. среда не горючая.
14	Резервуар с бензином	бензин	20	– 45	80	При неподвижном хранении пожарная опасность отсутствует т.к. ВОС не образуется. ВОС образуется при большом и малом дыхании.

 

 

 

 

 

4. Пожаровзрывоопасность  аппаратов, при эксплуатации которых  возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкции.

При выходе паро-воздушной  смеси из резервуара в местах расположения дыхательных клапанов образуется горючая концентрация паров с воздухом т.к. Траб > Твсп.

  Определяем массу паров,  вытесняемых из резервуара при  большом дыхании:  

Gб = Vж * Рр/(tр+273) * φs * М/8314,31 = 665 * 101325/(20+273) * 0,21* 114/8314,31 = 66,216кг

Vж = ε*Vап = 0,95*700 = 665 м3 – объем выходящих паров из заполняемого жидкостью аппарата, кг/цикл

ε – коэффициент заполнения

Рр – рабочее давление, Па

tр – рабочая температура,  оС

φs = Рs / Рр = 21331,5 / 101325 =0,21– концентрация насыщенного пара

М – молекулярная масса пара

2.Определяем количество паров, выходящих из резервуара при малом дыхании:

G_м = V_с·Р_р·[ - ]· · [кг/цикл]

V_с – внутренний свободный объем оборудования, заполненный паром или газом под давлением, м³

V_с = 700 – 665 = 35 м³

φ₁, φ₂ – концентрация насыщенных паров жидкости при температурах t₁ и t₂

 

G_м = 35·101325·[ - ]· · = 1,18 [кг/цикл]

 

 

5. Анализ возможных  причин повреждения аппаратов,  разработка необходимых средств защиты.

Образование повышенного  давления:

трубчатая печь – возрастание гидравлического  сопротивления системы при образовании  отложений кокса и солей

Защита: регулировка давления в змеевике, чистка и замена трубок

ректификационная колонна –  нарушение материального баланса; попадание в колонну низкокипящего  вещества; нарушение теплового баланса

Защита: применение напорных баков  и регуляторов давления на линии  подачи исходной смеси; контроль за температурным режимом в колонне; исключение попадания в колонну воды; установка предохранительных клапанов 

теплообменник - возрастание гидравлического  сопротивления системы при образовании  отложений кокса и солей

Защита: постоянный контроль за давлением

-  насосы «горячие» - т.к. насосы  поршневые, то они не могут  работать «на себя»

Динамические нагрузки:

насосы – при работе разрушение деталей может произойти вследствие трения, вибрации, износа, перекоса вала

Защита: систематический  контроль за герметичностью уплотнений; применение торцовых уплотнений; предотвращение вибраций путем регулировки насосов, устройство массивного фундамента

Температурные перенапряжения:

трубчатая печь – прогар стенки трубы в результате сильного перегрева отдельного участка (чаще с отложениями) теплообменной поверхности Защита: контроль за температурой топочных газов, контроль за состоянием труб при ремонте

ректификационная колонна  – возникают на стенках аппарата под действием атмосферных осадков или при пожаре

Защита: строго следить  за исправностью теплоизоляции; заменять изоляцию, пропитанную нефтепродуктом; трубопроводы на прямых участках оборудовать компенсаторами; защищать теплоизоляцией металлические конструкции опор

теплообменник – температурные напряжения возникают из-за разности температур корпуса и трубок и могут вести к деформации элементов аппарата

Защита: поддержание постоянного  температурного режима; медленный разогрев; одновременный пуск теплоносителя и нагреваемого продукта

   Явления коррозии:

трубчатая печь – наружная поверхность радиантных труб подвергается химической коррозии под действием кислорода воздуха и сернистых соединений, содержащихся в продуктах сгорания; внутренняя поверхность подвергается коррозии под действием продукта и примесей, содержащихся в нем

Защита: поддержание оптимального коэффициента избытка воздуха при  сжигании топлива и умеренной  теплонапряженности поверхности труб; регулировка факелов пламени форсунок; очистка продукта от примесей

теплообменники – возникает под действием теплоносителя и нагреваемого продукта

Защита: строгий контроль за состоянием теплообменной поверхности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Анализ возможности  появления характерных технологических  источников зажигания.

Резервуар с нефтью –  применение открытого огня вблизи дыхательных клапанов; проведение огневых работ; искры, образующиеся при пользовании искрящим инструментом в ходе чистки и ремонта, а также искры от электрооборудования, разрядов статического электричества и вторичного проявления атмосферного электричества, самовозгорание отложений.

Теплообменник- подогреватель  – проведение огневых работ; искры, образующиеся при пользовании искрящим инструментом в ходе чистки и ремонта, а также искры от электрооборудования, разрядов статического электричества и вторичного проявления атмосферного электричества; самовозгорающиеся соединения, которые могут отлагаться на внутренних поверхностях

Предварительный испаритель – проведение огневых работ, ремонтные  работы; искры от электрооборудования, разрядов статического электричества и вторичного проявления атмосферного электричества

Насосы «горячие» –искры от трущихся деталей а также электрооборудования, разрядов статического электричества и вторичного проявления атмосферного электричества

Трубчатая печь – открытое пламя; высоко нагретые поверхности печи (кладка, трубы, двойники); самовоспламенение продуктов, нагретых выше температуры самовоспламенения; может стать источником зажигания для аппаратов, находящихся в непосредственной близости т.е. подсос в печь горючей смеси и проскок пламени наружу