В этой статье представлена ​​информация об основном технологическом оборудовании, хранении, компоновке установок и вопросах эксплуатации в химической промышленности, включая основные элементы и концепции, которые широко применимы в химической промышленности. Однако большая часть оборудования, необходимого для химической обработки, является узкоспециализированной и не может быть обобщена в широком смысле. Более подробная информация о токсичности и опасных материалах, а также о безопасности процесса приведена в других разделах настоящего документа. Энциклопедия.

Существует две основные категории компоновки в химической промышленности: компоновка завода, которая охватывает все технологические установки, инженерные сети, зоны хранения, зоны погрузки/разгрузки, здания, цеха и складские помещения, и компоновка блока или процесса, которая охватывает только размещение оборудования для определенный процесс, также называемый блоком процесса.

Схема установки

Выбор места

Как показано в таблице 1 (CCPS, 1993 г.), определение местоположения или размещение завода в целом зависит от ряда общих факторов. Эти факторы значительно различаются в зависимости от местоположения, правительства и экономической политики. Из этих различных факторов соображения безопасности являются чрезвычайно важной проблемой, и в некоторых местах они могут быть основным фактором, определяющим размещение станции.

Таблица 1. Некоторые общие факторы выбора площадки

• Плотность населения вокруг участка
• Возникновение стихийных бедствий (землетрясение, наводнение и т.д.)
• Преобладающие ветры и метеорологические данные
• Наличие электроэнергии, пара и воды
• Соображения безопасности
• Правила в отношении воздуха, воды и отходов и их сложность
• Доступ к сырью и рынкам
• грузоперевозки
• Разрешения на размещение и сложность их получения
• Требования к взаимодействию в промышленных разработках
• Наличие и стоимость рабочей силы
• Инвестиционные стимулы

Одним из важных аспектов безопасности предприятия при размещении является определение буферной зоны между предприятием с опасными процессами и близлежащими предприятиями, жилыми домами, школами, больницами, автомагистралями, водными путями и коридорами самолетов. Некоторые общие соображения безопасности представлены в таблице 2. Буферная зона важна, поскольку расстояние имеет тенденцию уменьшать или смягчать потенциальное воздействие от различных аварий. Можно определить расстояние, необходимое для снижения токсичных концентраций до приемлемого уровня за счет взаимодействия с атмосферой и рассеивания токсичных материалов в результате случайного выброса. Кроме того, временной лаг между выбросом токсичного вещества и воздействием на население, создаваемый буферной зоной, может использоваться для предупреждения населения в рамках заранее спланированных программ реагирования на чрезвычайные ситуации. Поскольку на предприятиях имеются различные типы объектов, содержащих токсичные материалы, необходимо провести анализ рассеивания в потенциально опасных системах, чтобы убедиться, что буферная зона адекватна в каждой области, окружающей периметр предприятия.

Таблица 2. Вопросы безопасности при размещении станции

• Буферная зона
• Расположение других опасных объектов поблизости
• Инвентаризация токсичных и опасных материалов
• Адекватность противопожарного водоснабжения
• Доступ к аварийному оборудованию
• Доступность поддержки реагирования на чрезвычайные ситуации со стороны смежных отраслей и сообщества
• Экстремальные погодные условия и господствующие ветры
• Расположение автомагистралей, водных путей, железных дорог и коридоров самолетов
• Ограничения по охране окружающей среды и утилизации отходов во время чрезвычайных ситуаций
• Дренаж и уклон уклона
• Техническое обслуживание и осмотр

Пожар представляет собой потенциальную опасность на технологических установках и объектах. Большие пожары могут быть источником теплового излучения, которое также можно смягчить на расстоянии. Возвышенные факелы также могут быть источником теплового излучения во время аварийной ситуации или операции пуска/останова. Факел — это устройство, которое автоматически сжигает выхлопные газы или аварийные выбросы паров на возвышенностях или в специальных местах на земле. Они должны быть расположены вдали от периметра предприятия (для защиты населения), а территория у основания факела должна быть запрещена для рабочих. При неправильной эксплуатации попадание жидкости в факел может привести к сжиганию капель жидкости. В дополнение к пожару могут быть взрывы внутри оборудования или облако пара, создающее взрывную волну. Хотя расстояние несколько снизит интенсивность взрыва над буферной зоной, взрыв все же окажет влияние на близлежащее население.

Следует также учитывать возможность случайных выбросов или возгораний на существующих объектах, которые могут находиться рядом с предлагаемой площадкой. Потенциальные инциденты должны быть смоделированы и оценены, чтобы определить возможное влияние на предлагаемую компоновку станции. Аварийное реагирование на внешнее событие должно быть оценено, а ответные действия должны быть согласованы с другими станциями и затронутыми сообществами.

Другие соображения

Компания Dow Chemical разработала другой подход к компоновке завода, основанный на приемлемом уровне максимально вероятного материального ущерба (MPPD) и риска остановки производства (B1) (Dow Chemical Company 1994a). Эти соображения важны как для новых, так и для существующих заводов. Индекс Dow Fire and Explosion Index полезен при планировании новых заводов или при добавлении оборудования к существующим предприятиям. Если риски, рассчитанные на основе Индекса, окажутся неприемлемыми, разделительные расстояния должны быть увеличены. В качестве альтернативы, изменения компоновки также могут снизить потенциальный риск.

Общая компоновка

При общей компоновке завода преобладающие ветры являются важным фактором. Источники воспламенения должны располагаться с наветренной стороны от потенциальных источников утечки. К этой категории относятся нагреватели, котлы, мусоросжигательные заводы и факелы (CCPS 1993). Еще одной рекомендацией является размещение резервуаров для хранения с подветренной стороны технологических установок и инженерных коммуникаций (CCPS 1993). Экологические нормы привели к значительному сокращению утечек из резервуаров (Lipton and Lynch 1994).

Минимальные разделительные расстояния указаны в различных публикациях для технологических установок, оборудования и различных функций установки (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; IRI 1991). Общие объекты, которые обычно имеют рекомендуемое расстояние в общей компоновке станции, показаны в таблице 3. Рекомендации по фактическому расстоянию должны быть тщательно определены. Хотя в таблице 3 не показаны пламенные нагреватели и технологические печи, они являются важным элементом, и рекомендуемые расстояния должны быть включены в схему установки технологического процесса.

Таблица 3. Объекты, обычно разделенные в общей планировке завода

• Технологические единицы
• Резервуарные парки
• Погрузочно-разгрузочные сооружения
• Вспышки
• Электроэнергия, котлы и мусоросжигательные заводы
• Охлаждающие башни
• Подстанции, крупные распределительные устройства
• Центральные диспетчерские пункты
• Склады
• Аналитические лаборатории
• Входящие коммунальные системы учета и блокировки
• Пожарные рукава, стационарные лафетные стволы, резервуары и аварийные пожарные насосы
• Зоны обращения с отходами
• Здания и территории обслуживания
• Административные здания

Кроме того, дороги необходимы для аварийного и ремонтного транспорта или доступа к оборудованию и требуют тщательного размещения между технологическими установками и на различных участках завода. Должны быть установлены допустимые зазоры для надземных трубных эстакад и другого надземного оборудования, а также боковые зазоры на перекрестках и въездах на все объекты.

Требования к компоновке могут быть основаны на рекомендуемых минимальных разделительных расстояниях (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985) или определены на основе анализа опасностей (Dow Chemical Company 1994a).

Компоновка технологического блока

В Таблице 3 представлена ​​сводная информация о планировке сепараторов завода. Технологические единицы содержатся в конкретном блоке, показанном на общей схеме. Химический процесс обычно подробно показан на диаграммах процесса и реализации (P&ID). Схема технологического процесса требует рассмотрения помимо конкретных разделительных расстояний оборудования, некоторые из которых показаны в таблице 4.

Таблица 4. Общие соображения по компоновке технологического блока

• Определение области для будущего расширения и доступности юнитов
• Доступность ремонтного оборудования для частого обслуживания
• Требования к пространству для ремонта отдельного оборудования (например, площадь, необходимая для вытягивания пучка теплообменника или доступ для регулирующего клапана)
• Барьеры для оборудования высокого давления или реакторов с потенциалом взрыва
• Механические и пространственные требования для загрузки/выгрузки заполненных твердыми частицами реакторов или градирен
• Пространство для вентиляции взрывов пыли
• Отделение часто открываемого или обслуживаемого оборудования от высокотемпературных трубопроводов, емкостей и т. д.
• Специальные здания или сооружения и необходимый зазор (например, компрессорная с внутренним мостовым краном или внешним краном)

Сборка оборудования в любой конкретной технологической установке будет значительно различаться в зависимости от процесса. Токсичность и опасные характеристики потоков и материалов внутри установок также сильно различаются. Несмотря на эти различия, для многих единиц оборудования были разработаны стандарты минимального расстояния (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985). Имеются процедуры расчета потенциальных утечек и токсичных воздействий от технологического оборудования, которые также могут повлиять на разделительное расстояние (Dow Chemical Company 1994b). Кроме того, дисперсионный анализ может применяться после расчета оценок утечек.

Оборудование и разделительное расстояние

Для расчета пространства, необходимого для разделительного оборудования, можно использовать матричный метод (CCPS 1993; IRI 1991). Расчеты, основанные на конкретных условиях обработки и оценке опасности оборудования, могут привести к тому, что разделительные расстояния будут отличаться от стандартных матричных ориентиров.

Расширенные списки для матрицы могут быть разработаны путем уточнения отдельных категорий и добавления оборудования. Например, компрессоры можно разделить на несколько типов, например, для работы с инертным газом, воздухом и опасными газами. Разделительные расстояния для компрессоров с механическим приводом могут отличаться от таковых для машин с моторным или паровым приводом. Разделительные расстояния в хранилищах, в которых хранятся сжиженные газы, следует анализировать на основе того, является ли газ инертным.

Границы батареи процесса должны быть тщательно определены. Они представляют собой граничные линии или пределы участка для технологической установки (название происходит от раннего использования батареи печей в обработке). Другие объекты, дороги, инженерные сети, трубопроводы, водосточные канавы и т. д. отображаются на основе пределов батареи. В то время как местоположение оборудования единицы не распространяется на пределы батареи, необходимо определить расстояния разнесения оборудования от границ батареи.

Диспетчерские или диспетчерские

В прошлом каждая технологическая установка была спроектирована с диспетчерской, которая обеспечивала оперативное управление процессом. С появлением электронных контрольно-измерительных приборов и обработки с компьютерным управлением отдельные диспетчерские были заменены центральной диспетчерской, которая управляет рядом технологических установок во многих операциях. Централизованная диспетчерская экономически выгодна за счет оптимизации процессов и повышения эффективности работы персонала. Отдельные технологические установки все еще существуют, а в некоторых специализированных установках старые диспетчерские, которые были вытеснены централизованными диспетчерскими, могут по-прежнему использоваться для локального мониторинга технологических процессов и аварийного управления. Хотя функции и расположение диспетчерской обычно определяются экономическими процессами, конструкция диспетчерской или диспетчерской очень важна для обеспечения аварийного управления и защиты рабочих. Некоторые соображения как для центральных, так и для местных диспетчерских пунктов включают:

• герметизация диспетчерской для предотвращения проникновения токсичных и опасных паров
• проектирование диспетчерской на взрыво- и взрывоустойчивость
• определение местоположения с минимальным риском (на основе разделительного расстояния и вероятности выброса газа)
• очистка всего входящего воздуха и установка места впускной трубы, которое сводит к минимуму всасывание токсичных или опасных паров
• герметизация всех выходов канализации из диспетчерской
• установка системы пожаротушения.

Сокращение запасов

Важным фактором при планировании процессов и установок является количество токсичных и опасных материалов в общем инвентаре, включая оборудование. Последствия утечки становятся более серьезными по мере увеличения объема материала. Следовательно, запасы должны быть сведены к минимуму, где это возможно. Улучшенная обработка, которая уменьшает количество и размер единиц оборудования, уменьшает запасы, снижает риск, а также приводит к снижению инвестиций и повышению эффективности работы.

Некоторые возможные соображения по сокращению запасов показаны в таблице 6. Там, где будет установлено новое технологическое оборудование, обработка должна быть оптимизирована с учетом некоторых целей, указанных в таблице 5.

Таблица 5. Действия по ограничению запасов

• Сокращение запасов резервуаров для хранения за счет улучшения управления процессом, эксплуатации и своевременного управления запасами
• Устранение или минимизация запасов резервуаров на месте за счет интеграции процессов
• Использование анализа и разработки переменных реакции для уменьшения объема реактора
• Замена реакторов периодического действия реакторами непрерывного действия, что также снижает задержку на выходе
• Уменьшение задержки дистилляционной колонны за счет уменьшения кубового объема и задержки тарелки с помощью более совершенных тарелок или насадок.
• Замена котловых ребойлеров на термосифонные ребойлеры
• Сведение к минимуму объемов верхнего барабана и нижнего уравнительного барабана
• Улучшение компоновки и размеров труб для минимизации задержки
• Там, где производятся токсичные материалы, сведение к минимуму удержания токсичных секций

Складское хозяйство

Складские помещения на заводе химической обработки могут содержать жидкое и твердое сырье, промежуточные химикаты, побочные продукты и продукты переработки. Продукты, хранящиеся на многих объектах, служат промежуточными продуктами или прекурсорами для других процессов. Также может потребоваться хранение разбавителей, растворителей или других технологических материалов. Все эти материалы обычно хранятся в надземных резервуарах для хранения (AST). В некоторых местах до сих пор используются подземные резервуары, но их использование, как правило, ограничено из-за проблем с доступом и ограниченной пропускной способности. Кроме того, потенциальная утечка из таких подземных резервуаров для хранения (ПХН) создает экологические проблемы, когда утечка загрязняет грунтовые воды. Общее загрязнение земли может привести к потенциальному атмосферному воздействию с утечками материалов с более высоким давлением паров. Утечка материалов может стать потенциальной проблемой воздействия во время восстановительных работ на земле. Утечка СТЮ привела к введению строгих экологических норм во многих странах, таких как требования к резервуарам с двойными стенками и подземному мониторингу.

Типичные надземные резервуары для хранения показаны на рисунке 1. Вертикальные резервуары с плавающей крышей представляют собой резервуары с конусной или куполообразной крышей, резервуары с плавающей крышей с закрытой или непокрытой плавающей крышей или резервуары с внешней плавающей крышей (EFRT). Резервуары с переделанной или закрытой крышей представляют собой EFRT с крышками, установленными на резервуарах, которые часто представляют собой купола геодезического типа. Поскольку EFRT с течением времени не сохраняют идеально круглую форму, герметизация плавающей крыши затруднена, и на резервуар устанавливается покрытие. Конструкция геодезического купола исключает фермы крыши, необходимые для резервуаров с конусной крышей (FRT). Геодезический купол более экономичен, чем конусная крыша и, кроме того, купол снижает потери материалов в окружающую среду.

Рисунок 1. Типичные наземные резервуары для хранения

Обычно резервуары предназначены только для хранения жидкости, где давление паров жидкости не превышает 77 кПа. Там, где давление превышает это значение, используются сфероиды или сферы, поскольку оба предназначены для работы под давлением. Сфероиды могут быть довольно большими, но не устанавливаются там, где давление может превышать определенные пределы, определенные механической конструкцией. Для большинства приложений хранения паров с более высоким давлением сферы обычно являются контейнером для хранения и оснащены клапанами сброса давления для предотвращения избыточного давления. Проблемой безопасности, возникшей в связи со сферами, является опрокидывание, при котором образуется чрезмерное количество паров, что приводит к срабатыванию предохранительного клапана или к более экстремальным ситуациям, таким как разрыв стенки сферы (CCPS 1993). Как правило, жидкое содержимое расслаивается, и если теплый (менее плотный) материал загружается на дно сферы, теплый материал поднимается на поверхность, а более холодный поверхностный материал с более высокой плотностью перекатывается на дно. Теплый поверхностный материал испаряется, повышая давление, что может привести к срабатыванию предохранительного клапана или избыточному давлению в сфере.

Компоновка бака

Расположение резервуаров требует тщательного планирования. Имеются рекомендации по разделяющим расстояниям резервуаров и другим соображениям (CCPS 1988; 1993). Во многих местах разделительные расстояния не указаны в коде, но минимальные расстояния (OSHA 1994) могут быть результатом различных решений, применимых к разделительным расстояниям и местоположениям. Некоторые из этих соображений представлены в таблице 6. Кроме того, срок службы резервуара является фактором, влияющим на разделение резервуаров на напорные, охлаждаемые и атмосферные резервуары (CCPS 1993).

Таблица 6. Разделение и расположение резервуаров

• Разделение на основе расстояний между корпусами может быть основано на справочных данных и зависит от расчета расстояния теплового излучения в случае пожара в соседнем резервуаре.
• Резервуары должны быть отделены от технологических установок.
• Расположение резервуара, предпочтительно с подветренной стороны от других мест, сводит к минимуму проблемы воспламенения в случае выброса из резервуара значительного количества паров.
• Резервуары для хранения должны иметь дамбы, которые также требуются по закону в большинстве регионов.
• Резервуары могут быть сгруппированы для использования общих дамб и противопожарного оборудования.
• Дайки должны иметь возможность изоляции в аварийной ситуации.

Дайки необходимы и имеют номинальный объемный размер для удержания содержимого резервуара. Если внутри дамбы находится несколько резервуаров, минимальная объемная емкость дамбы эквивалентна емкости самого большого резервуара (OSHA 1994). Стены дамбы могут быть построены из земли, стали, бетона или сплошной каменной кладки. Однако земляные дамбы должны быть непроницаемыми и иметь плоскую вершину шириной не менее 0.61 м. Кроме того, почва в зоне обвалования также должна иметь непроницаемый слой, чтобы предотвратить утечку химических веществ или нефти в почву.

Утечка в баке

Проблемой, которая развивалась на протяжении многих лет, является утечка из резервуара в результате коррозии днища резервуара. Часто резервуары имеют слои воды на дне резервуара, которые могут способствовать коррозии, а электролитическая коррозия может возникнуть из-за контакта с землей. В результате в различных регионах были введены нормативные требования по контролю утечек через дно резервуаров и загрязнения подземной почвы и воды содержащимися в воде загрязняющими веществами. Разработано множество процедур проектирования для контроля и мониторинга утечек (Hagen and Rials 1994). Кроме того, было установлено двойное дно. На некоторых установках была установлена ​​катодная защита для дальнейшего контроля износа металла (Barletta, Bayle and Kennelley 1995).

Водозабор

Периодический слив воды вручную со дна резервуара может привести к ее воздействию. Визуальное наблюдение для определения границы раздела при открытом ручном сливе может привести к облучению рабочего. Закрытый сброс может быть установлен с датчиком границы раздела и регулирующим клапаном, что сводит к минимуму потенциальное воздействие на рабочих (Lipton and Lynch 1994). Для этой услуги в продаже имеются различные датчики.

Переполнение резервуаров

Часто резервуары переполняются, что создает потенциальную угрозу безопасности и опасности для работников. Этого можно избежать с помощью резервных или двухуровневых приборов, контролирующих впускные запорные клапаны или подающие насосы (Bahner 1996). В течение многих лет на резервуарах для химикатов устанавливались переливные линии, но они заканчивались на небольшом расстоянии над сливным отверстием, чтобы можно было визуально наблюдать за переливным сливом. Кроме того, размер дренажа должен был превышать максимальную скорость заполнения, чтобы обеспечить надлежащий дренаж. Однако такая система является потенциальным источником облучения. Этого можно избежать, подключив линию перелива непосредственно к сливу с индикатором потока на линии, показывающим перелив. Хотя это будет работать удовлетворительно, это приведет к перегрузке дренажной системы очень большим объемом загрязняющих веществ и потенциальным проблемам со здоровьем и безопасностью.

Осмотр и очистка резервуара

Периодически резервуары выводятся из эксплуатации для осмотра и/или очистки. Эти процедуры должны тщательно контролироваться, чтобы предотвратить воздействие на рабочих и свести к минимуму потенциальные угрозы безопасности. После слива резервуары часто промывают водой для удаления следов технологической жидкости. Исторически сложилось так, что при необходимости резервуары очищали вручную или механически. Когда резервуары опорожняются, они заполняются парами, которые могут быть токсичными и могут быть в пределах диапазона воспламенения. Промывка водой не может существенно повлиять на токсичность паров, но может уменьшить потенциальные проблемы со сгоранием. При использовании плавающих крыш материал под плавающей крышей можно промывать и сливать, но в некоторых резервуарах может оставаться материал в отстойнике. Этот нижний материал должен быть удален вручную и может представлять потенциальную опасность воздействия. Персонал может быть обязан носить средства индивидуальной защиты (СИЗ).

Обычно закрытые резервуары и любой объем под плавающими крышами продуваются воздухом до тех пор, пока не будет достигнут определенный уровень концентрации кислорода, прежде чем будет разрешен вход. Однако следует постоянно проводить измерения концентрации, чтобы гарантировать, что уровни токсических концентраций являются удовлетворительными и не меняются.

Удаление паров и контроль выбросов

Для резервуаров с фиксированной крышей или переоборудованных резервуаров с плавающей крышей (CFRT) вентиляция в атмосферу может быть неприемлемой во многих местах. Нагнетательно-вакуумный (PV) клапан (показанный на рис. 2) эти резервуары удаляются, и пары проходят через закрытый канал к контрольному устройству, где загрязняющие вещества разрушаются или извлекаются. Для обоих резервуаров можно использовать инертную продувку (например, азотом). для устранения эффекта суточного вакуума и поддержания положительного давления в устройстве регенерации. В резервуаре CFRT азот устраняет дневной эффект и уменьшает количество паров, попадающих в атмосферу через вентиль PV. Однако выбросы паров не устраняются. доступно большое количество устройств и методов контроля, включая сжигание, поглотители, конденсаторы и абсорбцию (Moretti and Mukhopadhyay 1993; Carroll and Ruddy 1993; Basta 1994; Pennington 1996; Siegall 1996). эксплуатационные и инвестиционные затраты.

В резервуарах с плавающей крышей, как внешних, так и внутренних, уплотнения и вспомогательная арматура эффективно минимизируют потери паров.

Угроза безопасности

Воспламеняемость является серьезной проблемой в резервуарах, и системы пожаротушения необходимы для контроля и предотвращения расширенных зон пожара. Доступны системы пожаротушения и рекомендации по установке (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; NFPA 1990). Вода может быть распылена непосредственно на огонь при определенных условиях и необходима для охлаждения соседних резервуаров или оборудования для предотвращения перегрева. Кроме того, пена является эффективным средством пожаротушения, и на резервуары можно устанавливать стационарное пенное оборудование. Установку пенного оборудования на мобильное противопожарное оборудование следует согласовать с изготовителем. В настоящее время доступны экологически приемлемые и малотоксичные пены, которые эффективны и сопоставимы с другими пенами при быстром тушении пожаров.

Оборудование для переработки

В связи с многочисленными процессами, специфическими технологическими требованиями и различиями в продуктах для химической обработки требуется широкий спектр технологического оборудования. Следовательно, все используемое сегодня химическое оборудование не может быть пересмотрено; в этом разделе основное внимание будет уделено более широко применяемому оборудованию, используемому в технологических процессах.

Реакторы

В химической промышленности существует большое количество типов реакторов. Основой для выбора реактора является функция ряда переменных, начиная с классификации того, является ли реакция периодической или непрерывной реакцией. Часто периодические реакции преобразуются в непрерывные операции по мере увеличения опыта проведения реакций и появления некоторых модификаций, таких как улучшенные катализаторы. Непрерывная реакционная обработка, как правило, более эффективна и дает более однородный продукт, что желательно для достижения целевых показателей качества продукта. Однако существует еще большое количество пакетных операций.

реакция

Во всех реакциях классификация реакции как экзотермической или эндотермической (с выделением тепла или требующей тепла) необходима для определения требований к нагреву или охлаждению, необходимых для управления реакцией. Кроме того, должны быть установлены критерии неконтролируемой реакции для установки датчиков и элементов управления прибора, которые могут предотвратить выход реакции из-под контроля. Перед полномасштабной эксплуатацией реактора необходимо изучить и разработать аварийные процедуры, чтобы обеспечить безопасное сдерживание неконтролируемой реакции. Некоторыми из различных возможных решений являются аварийное контрольное оборудование, которое автоматически активируется, введение химического вещества, останавливающего реакцию, и вентиляционные установки, которые могут вместить и удержать содержимое реактора. Работа предохранительного клапана и вентиляционного клапана чрезвычайно важна, требуя, чтобы оборудование всегда было в хорошем состоянии и функционировало. Следовательно, часто устанавливается несколько предохранительных клапанов с блокировкой, чтобы гарантировать, что техническое обслуживание одного клапана не уменьшит требуемую пропускную способность.

В случае выхода из строя предохранительного клапана или вентиляционного клапана сточные воды должны быть локализованы практически при любых обстоятельствах, чтобы свести к минимуму потенциальную опасность для безопасности и здоровья. В связи с этим необходимо тщательно проанализировать способ локализации аварийного сброса через трубопровод, а также окончательное размещение сброса из реактора. Как правило, жидкость и пар следует разделять, пар направляется на сжигание в факелах или утилизацию, а жидкость, по возможности, рециркулируется. Удаление твердых частиц может потребовать некоторого изучения.

Партия

В реакторах с экзотермическими реакциями важным фактором является загрязнение стенок или внутренних труб охлаждающей средой, используемой для поддержания температуры. Удаление загрязненного материала значительно различается, и метод удаления зависит от характеристик загрязненного материала. Загрязненный материал можно удалить с помощью растворителя, струи струи высокого давления или, в некоторых случаях, вручную. Во всех этих процедурах необходимо тщательно контролировать безопасность и воздействие. Движение материала в реакторе и из него не должно допускать проникновения воздуха, что может привести к образованию легковоспламеняющейся смеси паров. Вакуум следует разрушать инертным газом (например, азотом). Вход судна для осмотра или проведения работ может быть классифицирован как вход в замкнутое пространство и должны соблюдаться правила этой процедуры. Следует понимать токсичность паров и кожи, а технические специалисты должны быть осведомлены об опасностях для здоровья.

Непрерывный

Проточные реакторы могут быть заполнены жидкостью или паром и жидкостью. В некоторых реакциях в реакторах образуются взвеси. Также существуют реакторы, содержащие твердые катализаторы. Реакционная жидкость может быть жидкостью, паром или комбинацией пара и жидкости. Твердые катализаторы, которые способствуют реакции, не участвуя в ней, обычно содержатся в сетках и называются неподвижными слоями. Реакторы с неподвижным слоем могут иметь один или несколько слоев и могут иметь экзотермические или эндотермические реакции, при этом для большинства реакций требуется постоянная температура (изотермическая) в каждом слое. Это часто требует введения потоков сырья или разбавителя в различные места между слоями для контроля температуры. В этих реакционных системах очень важны индикация температуры и размещение датчика в слоях для предотвращения неконтролируемого протекания реакции и изменения выхода или качества продукта.

Неподвижные грядки обычно теряют свою активность и должны быть регенерированы или заменены. Для регенерации отложения на слое могут быть выжжены, растворены в растворителе или, в некоторых случаях, регенерированы путем введения химиката в инертной жидкости в слой, тем самым восстанавливая активность катализатора. В зависимости от катализатора может применяться один из этих методов. При сжигании слоев реактор опорожняют и очищают от всех технологических жидкостей, а затем заполняют инертным газом (обычно азотом), который нагревают и рециркулируют, поднимая слой до заданного уровня температуры. В этот момент к инертному потоку добавляется очень небольшой объем кислорода, чтобы инициировать фронт пламени, который постепенно движется через слой и контролирует повышение температуры. Чрезмерное количество кислорода оказывает вредное воздействие на катализатор.

Удаление катализатора с неподвижным слоем

Удаление катализаторов с неподвижным слоем необходимо тщательно контролировать. Из реакторов сливают технологическую жидкость, а затем оставшуюся жидкость вытесняют промывочной жидкостью или продувают паром до тех пор, пока вся технологическая жидкость не будет удалена. Окончательная продувка может потребовать других методов, прежде чем сосуд можно будет продуть инертным газом или воздухом перед открытием сосуда или выгрузкой катализатора из сосуда под инертной подушкой. Если в этом процессе используется вода, вода сливается по закрытому трубопроводу в технологическую канализацию. Некоторые катализаторы чувствительны к воздуху или кислороду, становятся пирофорными или токсичными. Это требует специальных процедур для удаления воздуха во время наполнения или опорожнения сосудов. Индивидуальная защита наряду с процедурами обращения должны быть тщательно определены, чтобы свести к минимуму потенциальное воздействие и защитить персонал.

Утилизация отработанного катализатора может потребовать дополнительной обработки перед его отправкой производителю катализатора для повторного использования или для экологически приемлемой процедуры утилизации.

Другие каталитические системы

Газ, протекающий через рыхлый слой твердого катализатора, расширяет слой и образует суспензию, похожую на жидкость и называемую псевдоожиженным слоем. Этот тип реакции используется в различных процессах. Отработанные катализаторы удаляются как побочный поток газа и твердых частиц для регенерации, а затем возвращаются в процесс через закрытую систему. В других реакциях активность катализатора может быть очень высокой, и, хотя катализатор выделяется в продукте, его концентрация чрезвычайно низка и не представляет проблемы. Если нежелательна высокая концентрация твердых частиц катализатора в парах продукта, перед очисткой необходимо удалить унос твердых частиц. Однако следы твердых частиц останутся. Они удаляются для утилизации в одном из потоков побочных продуктов, которые, в свою очередь, должны быть очищены.

В ситуациях, когда отработанный катализатор регенерируется путем сжигания, в системах с псевдоожиженным слоем требуется обширное оборудование для извлечения твердых частиц, чтобы соответствовать экологическим ограничениям. Восстановление может состоять из различных комбинаций циклонов, электрофильтров, рукавных фильтров и/или скрубберов. Там, где горение происходит в стационарных слоях, основная проблема заключается в контроле температуры.

Поскольку катализаторы с псевдоожиженным слоем часто находятся в пределах дыхательных путей, при обращении с твердыми частицами необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить защиту рабочих как со свежими, так и с восстановленными катализаторами.

В некоторых случаях для удаления различных компонентов из неподвижного слоя может использоваться вакуум. В этих ситуациях вакуумная струя с паровым приводом часто является источником вакуума. Это приводит к выбросу пара, который часто содержит токсичные материалы, хотя и в очень низкой концентрации в струйном потоке. Тем не менее, выброс паровой струи должен быть тщательно изучен для определения количества загрязняющих веществ, токсичности и возможного рассеивания, если он выбрасывается непосредственно в атмосферу. Если это неудовлетворительно, для сброса струи может потребоваться конденсация в отстойнике, где все пары контролируются, а вода направляется в закрытую канализационную систему. Эту услугу выполнит роторный вакуумный насос. Выброс из поршневого вакуумного насоса может не выбрасываться непосредственно в атмосферу, но в некоторых случаях он может выбрасываться в факельную линию, мусоросжигательную установку или технологический нагреватель.

Сохранность

Во всех реакторах повышение давления является серьезной проблемой, поскольку номинальное давление в корпусе не должно превышаться. Эти повышения давления могут быть результатом плохого управления технологическим процессом, неисправности или неконтролируемой реакции. Следовательно, необходимы системы сброса давления для поддержания целостности корпуса путем предотвращения избыточного давления в реакторе. Выбросы предохранительных клапанов должны быть тщательно спроектированы для поддержания надлежащего сброса при любых условиях, включая техническое обслуживание предохранительных клапанов. Может потребоваться несколько клапанов. Если предохранительный клапан предназначен для выброса в атмосферу, точка сброса должна быть расположена выше всех близлежащих сооружений, и следует провести анализ рассеяния, чтобы обеспечить надлежащую защиту рабочих и близлежащих населенных пунктов.

Если разрывная мембрана установлена ​​с предохранительным клапаном, выпускное отверстие также должно быть закрыто, а конечное место выпускного отверстия должно быть обозначено, как описано выше. Поскольку разрыв диска не восстанавливается, диск без предохранительного клапана, вероятно, выпустит большую часть содержимого реактора, и воздух может попасть в реактор в конце выпуска. Это требует тщательного анализа, чтобы гарантировать, что не возникнет пожароопасная ситуация и не возникнут крайне нежелательные реакции. Более того, выброс из диска может привести к выделению жидкости, и система вентиляции должна быть спроектирована таким образом, чтобы удерживать все жидкости с выпускаемым паром, как описано выше. Атмосферные аварийные выпуски должны быть одобрены регулирующими органами перед установкой.

Мешалки-смесители, установленные в реакторах, герметичны. Утечки могут быть опасными, и если они происходят, необходимо отремонтировать уплотнение, что требует остановки реактора. Содержимое реактора может потребовать особого обращения или мер предосторожности, а процедура аварийного останова должна включать прекращение реакции и утилизацию содержимого реактора. Необходимо тщательно проверять воспламеняемость и контроль воздействия на каждом этапе, включая окончательное размещение смеси в реакторе. Поскольку останов может быть дорогостоящим и повлечь за собой производственные потери, были введены смесители с магнитным приводом и новые системы уплотнений, чтобы сократить объем технического обслуживания и остановки реактора.

Вход во все реакторы требует соблюдения безопасных процедур входа в замкнутое пространство.

Колонны фракционирования или дистилляции

Дистилляция — это процесс, при котором химические вещества разделяются методами, использующими разницу в температурах кипения. Знакомые башни химических заводов и нефтеперерабатывающих заводов — это дистилляционные башни.

Дистилляция в различных формах является этапом обработки, используемым в подавляющем большинстве химических процессов. Фракционирование или перегонку можно найти на стадиях очистки, разделения, отгонки, азеотропной и экстракционной обработки. Эти приложения теперь включают реактивную дистилляцию, когда реакция происходит в отдельной секции дистилляционной колонны.

Дистилляция проводится с помощью ряда тарелок в колонне или может проводиться в колонне, заполненной насадкой. Насадки имеют специальные конфигурации, которые легко пропускают пар и жидкость, но обеспечивают достаточную площадь поверхности для контакта пар-жидкость и эффективного фракционирования.

Эксплуатация

Обычно тепло подается в градирню с ребойлером, хотя теплосодержание отдельных потоков может быть достаточным для исключения ребойлера. При ребойлерном тепле на тарелках происходит многоступенчатое разделение пара и жидкости, и более легкие материалы поднимаются через колонну. Пары с верхней тарелки полностью или частично конденсируются в верхнем конденсаторе. Конденсированная жидкость собирается в барабане регенерации дистиллята, где часть жидкости рециркулируется в колонну, а другая часть отводится и направляется в определенное место. Неконденсированные пары могут собираться в другом месте или направляться в устройство управления, которым может быть камера сгорания или система регенерации.

Давление

Башни обычно работают при давлении выше атмосферного. Однако градирни часто работают под вакуумом, чтобы свести к минимуму температуру жидкости, которая может повлиять на качество продукта, или в ситуациях, когда материалы градирни становятся механическими и экономическими проблемами из-за уровня температуры, которого может быть трудно достичь. Кроме того, на жидкость могут воздействовать высокие температуры. В тяжелых нефтяных фракциях очень высокие температуры кубовой части градирни часто приводят к проблемам закоксовывания.

Вакуум обычно получают с помощью эжекторов или вакуумных насосов. В технологических установках вакуумная загрузка состоит из некоторых легких парообразных материалов, инертных материалов, которые могли находиться в потоке сырья колонны, и воздуха из-за утечек. Обычно вакуумная система устанавливается после конденсатора, чтобы уменьшить органическую нагрузку на вакуумную систему. Вакуумная система рассчитана на основе расчетной нагрузки паров, при этом эжекторы справляются с более высокими нагрузками паров. В некоторых системах вакуумная машина может быть напрямую подключена к выходу конденсатора. Типичная работа эжекторной системы представляет собой комбинацию эжекторов и прямых барометрических конденсаторов, где пары эжектора имеют прямой контакт с охлаждающей водой. Барометрические конденсаторы являются очень крупными потребителями воды, и пароводяная смесь приводит к высокой температуре воды на выходе, которая имеет тенденцию испарять любые следы органических соединений в атмосферном барометрическом отстойнике, потенциально увеличивая воздействие на рабочем месте. Кроме того, к системе водоотведения добавляется большое количество сточных вод.

В модифицированных вакуумных системах достигается значительное снижение расхода воды при существенном снижении расхода пара. Поскольку вакуумный насос не справляется с большой нагрузкой по парам, на первой ступени используется паровой эжектор в сочетании с поверхностным конденсатором для снижения нагрузки на вакуумный насос. Кроме того, для наземной эксплуатации устанавливается отстойник. Более простая система снижает нагрузку сточных вод и поддерживает закрытую систему, которая устраняет потенциальное воздействие паров.

Сохранность

Все башни и барабаны должны быть защищены от избыточного давления, которое может возникнуть в результате неисправности, пожара (Mwrer 1995) или сбоя в работе коммунальных служб. Оценка опасности необходима и требуется по закону в некоторых странах. Общий подход к управлению безопасностью технологического процесса, применимый к процессу и эксплуатации завода, повышает безопасность, минимизирует потери и защищает здоровье рабочих (Auger 1995; Murphy 1994; Sutton 1995). Защита обеспечивается клапанами сброса давления (PRV), которые выбрасывают в атмосферу или в закрытую систему. Перепускной клапан обычно устанавливается на вершине градирни, чтобы уменьшить большую паровую нагрузку, хотя в некоторых установках предохранительный клапан размещается в других местах градирни. Перепускной клапан также может быть расположен на верхнем барабане извлечения дистиллята, если между перепускным клапаном и верхом колонны не установлены клапаны. Если в технологических линиях к конденсатору установлены запорные клапаны, предохранительный клапан должен быть установлен на градирне.

Когда избыточное давление в дистилляционной колонне сбрасывается, при определенных аварийных сценариях сброс предохранительного клапана может быть чрезвычайно большим. Очень высокая нагрузка в выпускном вентиляционном трубопроводе закрытой системы может быть самой большой нагрузкой в ​​системе. Поскольку разряд PRV может быть внезапным, а общее время сброса может быть довольно коротким (менее 15 минут), эта чрезвычайно большая паровая нагрузка должна быть тщательно проанализирована (Bewanger and Krecter 1995; Boicourt 1995). Так как эту короткую, большую пиковую нагрузку трудно обрабатывать в устройствах управления, таких как абсорберы, адсорберы, печи и т. д., предпочтительным устройством управления в большинстве ситуаций является факел для деструкции паров. Обычно несколько предохранительных клапанов подключаются к коллектору факельной линии, который, в свою очередь, соединяется с одной факельной системой. Однако факел и система в целом должны быть тщательно спроектированы, чтобы покрыть большую группу потенциальных непредвиденных обстоятельств (Boicourt 1995).

Опасности для здоровья

Для прямого выброса в атмосферу необходимо провести подробный анализ рассеивания паров, выбрасываемых предохранительным клапаном, чтобы убедиться, что рабочие не подвергаются воздействию, а концентрация в сообществе находится в пределах допустимых норм концентрации. При контроле рассеивания, возможно, придется поднять выпускные линии атмосферных предохранительных клапанов, чтобы предотвратить чрезмерную концентрацию на близлежащих сооружениях. Для контроля рассеивания может потребоваться очень высокий стопор в виде факела.

Другой проблемой является вход в градирню для технического обслуживания или механических изменений во время останова. Это влечет за собой вход в замкнутое пространство и подвергает работников связанным с этим опасностям. Метод промывки и продувки перед открытием должен быть тщательно выполнен, чтобы обеспечить минимальное воздействие за счет снижения любых токсичных концентраций ниже рекомендуемых уровней. Перед началом операций промывки и продувки давление в градирне должно быть снижено, а все соединения трубопроводов с градирней должны быть заглушены (т. е. между фланцами градирни и фланцами соединительных труб должны быть установлены плоские металлические диски). Этот шаг следует тщательно контролировать, чтобы обеспечить минимальное воздействие. В разных процессах методы очистки башни от токсичных жидкостей различаются. Часто градирную жидкость вытесняют жидкостью с очень низкими характеристиками токсичности. Эта вытесняющая жидкость затем дренируется и закачивается в выбранное место. Оставшаяся жидкая пленка и капли могут выбрасываться в атмосферу через верхний фланец, который имеет специальную заглушку с отверстием между заглушкой и фланцем башни. После пропаривания воздух поступает в градирню через специальное глухое отверстие по мере остывания градирни. Люк в нижней части башни и один в верхней части башни открыты, что позволяет пропускать воздух через башню. Когда концентрация внутри башни достигает заданного уровня, в башню можно войти.

Теплообменники

В химической промышленности существует большое разнообразие теплообменников. Теплообменники представляют собой механические устройства для передачи тепла технологическому потоку или от него. Они выбираются в соответствии с условиями процесса и конструкцией теплообменника. Несколько распространенных типов теплообменников показаны на рис. 2. Выбор оптимального теплообменника для технологического обслуживания несколько сложен и требует подробного исследования (Woods 1995). Во многих ситуациях определенные типы не подходят из-за давления, температуры, концентрации твердых частиц, вязкости, расхода и других факторов. Более того, конструкция отдельного теплообменника может значительно различаться; Доступны несколько типов трубчатых и пластинчатых теплообменников с плавающей головкой (Green, Maloney and Perry, 1984). Плавающая головка обычно выбирается там, где температура может вызвать чрезмерное расширение трубы, которое в противном случае не могло бы сохранить целостность теплообменника с фиксированной трубной решеткой. В упрощенном теплообменнике с плавающей головкой на рисунке 2 плавающая головка полностью находится внутри теплообменника и не имеет никакого соединения с крышкой кожуха. В других конструкциях с плавающей головкой вокруг плавающей трубной решетки может быть уплотнение (Green, Maloney and Perry, 1984).

Рисунок 2. Типичные теплообменники

просачивание

Набивка на плавучих трубных решетках находится в контакте с атмосферой и может быть источником утечки и потенциального воздействия. Другие теплообменники также могут иметь потенциальные источники утечки и должны быть тщательно проверены. Благодаря своим характеристикам теплопередачи пластинчатые и рамные теплообменники часто устанавливаются в химической промышленности. Пластины имеют различные гофры и конфигурации. Пластины разделены прокладками, препятствующими смешиванию потоков и обеспечивающими внешнее уплотнение. Тем не менее, уплотнения ограничивают применение температур примерно до 180 ºC, хотя усовершенствования уплотнений могут преодолеть это ограничение. Поскольку имеется несколько пластин, пластины должны быть правильно сжаты, чтобы обеспечить надлежащее уплотнение между ними. Следовательно, необходима тщательная механическая установка для предотвращения утечек и потенциальных опасностей. Поскольку существует большое количество тюленей, важен тщательный мониторинг тюленей, чтобы свести к минимуму потенциальное воздействие.

Теплообменники с воздушным охлаждением привлекательны с экономической точки зрения и были установлены в самых разных технологических процессах и в различных местах технологических установок. Для экономии места эти теплообменники часто устанавливаются над участками трубопровода и часто штабелируются. Поскольку выбор материала трубы важен, в химической промышленности используются самые разные материалы. Эти трубы соединены с трубной решеткой. Это требует использования совместимых материалов. Утечка через трещину в трубе или через трубную решетку вызывает беспокойство, поскольку вентилятор будет циркулировать парами из места утечки, и их рассеивание может привести к потенциальному облучению. Разбавление воздухом может значительно снизить потенциальную опасность воздействия. Однако вентиляторы часто выключаются при определенных погодных условиях, и в этих обстоятельствах концентрации утечек могут увеличиваться, что увеличивает потенциальное воздействие. Более того, если протекающие трубы не отремонтировать, трещина может усилиться. С токсичными жидкостями, которые плохо испаряются, может произойти капание, что может привести к попаданию на кожу.

В кожухотрубных теплообменниках могут возникать утечки через любой из фланцев (Green, Maloney and Perry, 1984). Поскольку размеры кожухотрубных теплообменников варьируются от небольших до очень больших площадей поверхности, диаметр наружных фланцев обычно намного больше, чем обычные трубные фланцы. С такими большими фланцами прокладки должны не только выдерживать условия процесса, но и обеспечивать герметичность при колебаниях нагрузки на болты. Используются различные конструкции прокладок. Поддержание постоянной нагрузки на болты на всех фланцевых болтах затруднено, что приводит к утечкам во многих теплообменниках. Утечку во фланце можно контролировать с помощью фланцевых уплотнительных колец (Lipton and Lynch 1994).

Утечка в трубке может произойти в любом из доступных типов теплообменников, за исключением пластинчатых теплообменников и некоторых других специальных теплообменников. Однако у этих последних обменников есть и другие потенциальные проблемы. Там, где трубы протекают в систему охлаждающей воды, охлаждающая вода сбрасывает загрязняющие вещества в градирню, которая может быть источником воздействия как на рабочих, так и на близлежащее население. Следовательно, охлаждающая вода должна контролироваться.

Рассеивание паров градирен может быть широко распространено из-за вентиляторов в градирнях с принудительной и вытяжной тягой. Кроме того, градирни с естественной конвекцией выбрасывают в атмосферу пары, которые затем рассеиваются. Однако дисперсия значительно варьируется в зависимости как от погодных условий, так и от высоты сброса. Менее летучие токсичные материалы остаются в охлаждающей воде и потоке продувки градирни, который должен иметь достаточную очищающую способность для уничтожения загрязняющих веществ. Градирня и бассейн градирни должны периодически очищаться, а загрязняющие вещества увеличивают потенциальную опасность в бассейне и наполнителе градирни. Личная защита необходима для большей части этой работы.

Очистка теплообменника

Проблемой с трубами для охлаждающей воды является накопление материала в трубах в результате коррозии, отложения биологических организмов и твердых частиц. Как описано выше, трубы также могут протекать через трещины, или утечка может происходить там, где трубы свернуты в бороздки в трубной решетке. При возникновении любого из этих условий требуется ремонт теплообменника и удаление технологических жидкостей из теплообменника. Для этого требуется полностью замкнутая операция, необходимая для достижения целей в области охраны окружающей среды, безопасности и воздействия на здоровье.

Как правило, технологическая жидкость сливается в ресивер, а оставшийся материал вымывается из теплообменника с помощью растворителя или инертного материала. Последний материал также направляется в приемник загрязненного материала путем слива или прессования азотом. Если в теплообменнике был токсичный материал, теплообменник следует контролировать на наличие любых следов токсичного материала. Если результаты тестирования неудовлетворительны, теплообменник можно обработать паром, чтобы испарить и удалить все следы материала. Тем не менее, паровой клапан должен быть подключен к закрытой системе, чтобы предотвратить попадание паров в атмосферу. В то время как закрытая вентиляция может не быть абсолютно необходимой, иногда в теплообменнике может быть больше загрязняющего материала, что требует постоянного закрытого вентилирования пара для контроля потенциальных опасностей. После пропаривания вентиляционное отверстие в атмосферу впускает воздух. Эта общая процедура применима к стороне или сторонам теплообменника, содержащим токсичный материал.

Химические вещества, используемые затем для очистки трубок или кожуха, должны циркулировать в закрытой системе. Обычно чистящий раствор рециркулируется из системы автоцистерн, а загрязненный раствор в системе сливается в грузовик для утилизации.

Насосы

Одной из наиболее важных функций процесса является перемещение жидкостей, и в химической промышленности все типы жидких материалов перемещаются с помощью самых разных насосов. Герметичные и магнитные насосы представляют собой герметичные центробежные насосы. Магнитные приводы насосов доступны для установки на другие типы насосов для предотвращения утечек. Типы насосов, используемых в химической промышленности, перечислены в таблице 7.

Таблица 7. Насосы в химической промышленности

• центробежный
• Поршневой (плунжерный)
• консервированный
• магнитные
• турбина
• принадлежности
• Мембранный клапан
• Осевой поток
• Винт
• Подвижная полость
• Доля
• Лопасть

Уплотнение

С точки зрения здоровья и безопасности герметизация и ремонт центробежных насосов являются серьезной проблемой. Механические уплотнения, которые составляют преобладающую систему уплотнения вала, могут протекать, а иногда и выходить из строя. Однако с 1970-х годов в технологии уплотнений были достигнуты значительные успехи, которые привели к значительному снижению утечек и увеличению срока службы насосов. Некоторыми из этих улучшений являются сильфонные уплотнения, картриджные уплотнения, улучшенная конструкция поверхности, улучшенные материалы поверхности и усовершенствования в мониторинге параметров насоса. Кроме того, продолжающиеся исследования в области технологии уплотнений должны привести к дальнейшему совершенствованию технологии.

Там, где технологические жидкости высокотоксичны, часто устанавливаются герметичные или герметичные герметичные или магнитные насосы. Периоды эксплуатации или среднее время между техническим обслуживанием (MTBM) заметно улучшились и обычно колеблются от трех до пяти лет. В этих насосах технологической жидкостью является смазочная жидкость для подшипников ротора. Испарение внутренней жидкости отрицательно влияет на подшипники и часто требует замены подшипников. Жидкостные условия в насосах можно поддерживать, гарантируя, что внутреннее давление в подшипниковой системе всегда выше, чем давление паров жидкости при рабочей температуре. При ремонте бессальникового насоса важно полностью слить материал с относительно низкой летучестью, и это следует тщательно обсудить с поставщиком.

В типичных центробежных технологических насосах набивка по существу заменена механическими уплотнениями. Эти уплотнения обычно классифицируются как одинарные или двойные механические уплотнения, причем последний термин охватывает тандемные или двойные механические уплотнения. Существуют и другие комбинации двойных уплотнений, но они не так широко используются. Как правило, тандемные или двойные механические уплотнения с жидкими буферными жидкостями между уплотнениями устанавливаются для уменьшения утечек через уплотнения. Стандарты механических уплотнений насосов как для центробежных, так и для центробежных насосов, охватывающие технические характеристики и установку одинарных и двойных механических уплотнений, были выпущены Американским институтом нефти (API 1994). Руководство по применению механических уплотнений теперь доступно для помощи в оценке типов уплотнений (STLE 1994).

Чтобы предотвратить чрезмерную утечку или выброс из-за отказа уплотнения, после уплотнения устанавливается фланш-панель. Он может иметь жидкость для промывки сальника для перемещения утечки в закрытую дренажную систему (API 1994). Поскольку система сальников не является полным уплотнением, доступны вспомогательные системы уплотнений, такие как дроссельные втулки. Они устанавливаются в сальник, который контролирует чрезмерную утечку в атмосферу или выброс уплотнения (Lipton and Lynch 1994). Эти уплотнения не предназначены для непрерывной работы; после активации они будут работать до двух недель до выхода из строя, тем самым предоставляя время для операций по переключению насосов или внесению корректировок в технологический процесс.

Доступна более новая система механического уплотнения, которая существенно снижает выбросы до нулевого уровня. Это система двойного механического уплотнения с газовой буферной системой, которая заменяет жидкий буфер в стандартной системе двойного механического уплотнения (Fone 1995; Netzel 1996; Adams, Dingman and Parker 1995). В жидких буферных системах поверхности уплотнения разделены чрезвычайно тонкой смазывающей пленкой буферной жидкости, которая также охлаждает поверхности уплотнения. Несмотря на то, что они немного отделены друг от друга, существует определенная степень контакта поверхности уплотнения, что приводит к износу уплотнения и нагреву поверхности уплотнения. Газовые уплотнения называются бесконтактными уплотнениями, поскольку одна поверхность уплотнения с криволинейными углублениями прокачивает газ через поверхности уплотнения и образует газовый слой или плотину, которая полностью разделяет поверхности уплотнения. Это отсутствие контакта приводит к очень долгому сроку службы уплотнения, а также снижает потери на трение в уплотнении, тем самым заметно снижая энергопотребление. Поскольку уплотнение перекачивает газ, его поток в технологический процесс и в атмосферу очень мал.

Опасности для здоровья

Основная проблема с насосами - это слив и промывка, чтобы подготовить насос к техническому обслуживанию или ремонту. Слив и удаление охватывают как технологическую жидкость, так и буферную жидкость. Процедуры должны предусматривать сброс всех жидкостей в дренажную систему с закрытым соединением. В сальниковой коробке насоса, где крыльчатка от сальниковой коробки отделена горловой втулкой, втулка действует как водослив, удерживая некоторое количество жидкости в сальниковой коробке. Сливные отверстия во втулке или слив в сальниковой коробке позволяют полностью удалить технологическую жидкость путем слива и промывки. Для буферных жидкостей должен быть предусмотрен метод слива всей жидкости из области двойного уплотнения. Техническое обслуживание требует удаления уплотнения, и если объем уплотнения не полностью слит и не промыт, уплотнения являются потенциальным источником воздействия во время ремонта.

Пыль и порошки

Обращение с пылью и порошками в оборудовании для обработки твердых тел вызывает опасения из-за возможности возгорания или взрыва. Взрыв внутри оборудования может прорвать стену или ограждение в результате создаваемого взрывом давления, создающего комбинированную волну давления и огня в зону рабочего места. Рабочие могут подвергаться риску, а соседнее оборудование может серьезно пострадать с серьезными последствиями. Пыли или порошки, взвешенные в воздухе или в газе с присутствием кислорода и в замкнутом пространстве, могут взорваться при наличии источника возгорания с достаточной энергией. Некоторые типичные условия эксплуатации взрывоопасного оборудования показаны в таблице 8.

Таблица 8. Возможные источники взрыва в оборудовании

Взрыв производит тепло и быстрое расширение газа (повышение давления) и обычно приводит к дефлаграции, которая представляет собой фронт пламени, который движется быстро, но со скоростью, меньшей скорости звука для этих условий. Когда скорость фронта пламени больше скорости звука или находится на сверхзвуковой скорости, это состояние называется детонацией, которая более разрушительна, чем дефлаграция. Взрыв и расширение фронта пламени происходят за миллисекунды и не обеспечивают достаточного времени для стандартной реакции процесса. Следовательно, необходимо определить потенциальные характеристики воспламенения и взрыва порошка, чтобы определить потенциальную опасность, которая может существовать на различных этапах обработки (CCPS 1993; Ebadat 1994; Bartknecht 1989; Cesana and Siwek 1995). Эта информация затем может служить основой для установки средств контроля и предотвращения взрывов.

Количественная оценка опасности взрыва

Поскольку взрывы обычно происходят в закрытом оборудовании, различные испытания проводятся в специально сконструированном лабораторном оборудовании. Хотя порошки могут казаться похожими, опубликованные результаты не следует использовать, поскольку небольшие различия в порошках могут иметь очень разные характеристики взрыва.

Различные испытания, проводимые с порошком, могут определить опасность взрыва, и серия испытаний должна включать следующее.

Классификационный тест определяет, может ли облако пороховой пыли инициировать и распространять пламя (Ebadat 1994). Пороха, обладающие этими характеристиками, считаются порохами класса А. Те пороха, которые не воспламеняются, называются классом B. Пороха класса A затем требуют дополнительной серии испытаний для оценки их взрывоопасности и потенциальной опасности.

Тест на минимальную энергию воспламенения определяет минимальную энергию искры, необходимую для воспламенения порохового облака (Барткнехт, 1989).

Затем при взрывоопасности и анализе порошки группы А испытываются в виде облака пыли в сфере, где измеряется давление во время испытательного взрыва на основе минимальной энергии воспламенения. Максимальное давление взрыва определяется вместе со скоростью изменения давления в единицу времени. На основе этой информации определяется характеристическое значение взрыва (Kst) в бар-метрах в секунду и определяется класс взрыва (Bartknecht 1989; Garzia and Senecal 1996):

Kst(бар·м/с) Класс пылевзрывоопасности Относительная прочность

1-200 Ст 1 Несколько слабее

201-300 Ст 2 Сильный

300+ St 3 Очень сильный

Было протестировано большое количество порохов, и большинство из них относилось к классу St 1 (Bartknecht 1989; Garzia and Senecal 1996).

При оценке необлачных порохов порошки тестируются для определения безопасных рабочих процедур и условий.

Испытания на предотвращение взрыва

Испытания на предотвращение взрыва могут быть полезны там, где невозможно установить системы подавления взрыва. Они предоставляют некоторую информацию о желаемых условиях эксплуатации (Ebadat 1994).

Минимальный кислородный тест определяет уровень кислорода, ниже которого пыль не воспламеняется (Fone 1995). Инертный газ в процессе предотвратит воспламенение, если газ является приемлемым.

Минимальная концентрация пыли определяется для того, чтобы установить рабочий уровень, ниже которого воспламенение не произойдет.

Испытания на электростатическую опасность

Многие взрывы происходят в результате электростатического возгорания, и различные тесты указывают на потенциальную опасность. Некоторые из испытаний охватывают минимальную энергию воспламенения, характеристики электрического заряда пороха и объемное удельное сопротивление. По результатам испытаний можно предпринять определенные шаги для предотвращения взрывов. Шаги включают повышение влажности, модификацию строительных материалов, надлежащее заземление, контроль определенных аспектов конструкции оборудования и предотвращение искр (Bartknecht 1989; Cesana and Siwek 1995).

Контроль взрыва

В основном существует два метода предотвращения распространения взрывов или фронтов из одного места в другое или сдерживания взрыва внутри части оборудования. Этими двумя методами являются химические подавители и запорные клапаны (Bartknecht 1989; Cesana and Siwek 1995; Garzia and Senecal 1996). На основании данных о давлении взрыва, полученных в ходе испытаний на жесткость взрыва, доступны датчики быстрого реагирования, которые активируют химический гаситель и/или быстро закрывают изолирующие барьерные клапаны. Подавители имеются в продаже, но конструкция инжектора для подавления очень важна.

Взрывные клапаны

В оборудовании, где возможен взрыв, часто устанавливаются взрывоотводы, разрывающиеся при определенном давлении. Они должны быть тщательно спроектированы, и путь выхлопа от оборудования должен быть определен таким образом, чтобы предотвратить присутствие рабочего в этой зоне пути. Кроме того, необходимо проанализировать столкновение с оборудованием на пути взрыва, чтобы обеспечить безопасность оборудования. Может потребоваться барьер.

Загрузка и разгрузка

Продукты, промежуточные продукты и побочные продукты загружаются в автоцистерны и железнодорожные вагоны. (В некоторых случаях, в зависимости от расположения сооружений и требований к докам, используются танкеры и баржи.) Большое значение имеет расположение погрузочно-разгрузочных сооружений. В то время как загружаемые и выгружаемые материалы обычно представляют собой жидкости и газы, твердые вещества также загружаются и выгружаются в предпочтительных местах в зависимости от типа перемещаемых твердых тел, потенциальной опасности взрыва и степени сложности транспортировки.

Открытые люки

При загрузке автоцистерн или железнодорожных вагонов через открывающиеся сверху люки очень важным соображением является минимизация разбрызгивания при заполнении контейнера. Если наливная труба расположена значительно выше дна контейнера, наполнение приводит к разбрызгиванию и образованию пара или смешанному парожидкостному выделению. Разбрызгивание и образование пара можно свести к минимуму, расположив выпускное отверстие наливной трубы значительно ниже уровня жидкости. Наполнительная труба обычно проходит через контейнер на минимальное расстояние над дном контейнера. Поскольку заполнение жидкостью также вытесняет пар, токсичные пары могут представлять потенциальную опасность для здоровья, а также представлять угрозу безопасности. Следовательно, пары должны быть собраны. В продаже имеются наливные рукава с глубокими наливными трубами, проходящими через специальную крышку, закрывающую отверстие люка (Липтон и Линч, 1994). Кроме того, на небольшом расстоянии под крышкой специального люка проходит труба для сбора паров. На входном конце рукава выпускное отверстие для пара соединяется с улавливающим устройством (например, абсорбером или конденсатором), или же пар может быть возвращен в резервуар для хранения в качестве переноса парового баланса (Lipton and Lynch 1994).

В системе с открытым люком автоцистерны рычаг поднимается, чтобы обеспечить слив в автоцистерну, и часть жидкости в рукаве может быть сжата азотом при извлечении рукава, но наливные трубы во время этой операции должны оставаться внутри люка. открытие. Когда наливной рукав выходит из люка, над выпускным отверстием следует поставить ведро для сбора капель из рукава.

Вагоны

Многие железнодорожные вагоны имеют закрытые люки с глубокими опорами для заполнения, расположенными очень близко к дну контейнера, и отдельным выпускным отверстием для сбора паров. Через рукав, который доходит до закрытого люка, загружается жидкость, а пары собираются аналогично методу с открытым люком. В системах загрузки железнодорожных вагонов после перекрытия клапана на входе рукава азот впрыскивается в контейнерную сторону рукавов, чтобы выдуть жидкость, оставшуюся в рукаве, в вагон до того, как заправочный клапан вагона будет закрыт (Липтон и Линч, 1994). .

Автоцистерны

Многие автоцистерны заполняются через днище, чтобы свести к минимуму образование паров (Lipton and Lynch 1994). Линии заполнения могут представлять собой специальные шланги или маневренные рукава. Муфты сухого разрыва размещаются на концах шланга или рукава и на нижних соединениях автоцистерны. Когда автоцистерна заполняется и линия автоматически блокируется, рукав или шланг отсоединяются от муфты сухого разрыва, которая автоматически закрывается при разъединении муфт. Новые муфты были разработаны для разъединения практически без утечек.

При нижней загрузке пар собирается через верхнее отверстие для выпуска пара и направляется по внешней линии, которая заканчивается у дна контейнера (Lipton and Lynch 1994). Это позволяет рабочему получить доступ к соединениям паровой муфты. Собранный пар, находящийся под давлением немного выше атмосферного, должен быть собран и отправлен в улавливающее устройство (Lipton and Lynch 1994). Эти устройства выбираются на основе начальной стоимости, эффективности, технического обслуживания и работоспособности. Как правило, система рекуперации предпочтительнее факельной установки, которая уничтожает рекуперированные пары.

Управление загрузкойl

В автоцистернах датчики уровня постоянно устанавливаются внутри кузова грузовика, чтобы указать, когда уровень заполнения был достигнут, и подать сигнал на запорный клапан с дистанционным управлением, который перекрывает поток в грузовик. (Липтон и Линч, 1994). В автоцистерне может быть более одного датчика в качестве резерва, чтобы гарантировать, что автоцистерна не переполнена. Переполнение может привести к серьезным проблемам с безопасностью и здоровьем.

Вагоны, предназначенные для специализированной химической службы, могут иметь датчики уровня, установленные внутри вагона. Для неспециализированных вагонов сумматор расхода контролирует количество жидкости, подаваемой в вагон, и автоматически закрывает запорный клапан дистанционного управления при заданной настройке (Липтон и Линч, 1994). Оба типа контейнеров должны быть исследованы, чтобы определить, остается ли жидкость в контейнере до заполнения. Многие вагоны имеют ручные индикаторы уровня, которые можно использовать для этой услуги. Тем не менее, когда уровень показывается путем открытия небольшого клапана уровня в атмосферу, эту процедуру следует выполнять только в должным образом контролируемых и утвержденных условиях из-за токсичности некоторых загруженных химикатов.

разгрузочный

Там, где химические вещества имеют очень высокое давление пара, а в железнодорожном вагоне или автоцистерне относительно высокое давление, химическое вещество выгружается под собственным давлением пара. Если давление паров упадет до уровня, который будет мешать процедуре разгрузки, можно ввести газообразный азот для поддержания удовлетворительного давления. Пар из резервуара с тем же химическим веществом также можно сжать и впрыснуть для повышения давления.

Для токсичных химикатов с относительно низким давлением паров, таких как бензол, жидкость выгружается под давлением азота, что исключает откачку и упрощает систему (Lipton and Lynch 1994). Автоцистерны и железнодорожные вагоны для этой службы имеют расчетное давление, способное выдерживать возникающие давления и колебания. Однако более низкие давления после разгрузки контейнера сохраняются до тех пор, пока автоцистерна или железнодорожный вагон не будут заправлены; давление восстанавливается во время загрузки. Азот можно добавить, если во время загрузки не было достигнуто достаточного давления.

Одной из проблем при погрузочно-разгрузочных работах является осушение и продувка трубопроводов и оборудования в погрузочно-разгрузочных сооружениях. Для удаления всех следов токсичных химикатов необходимы закрытые дренажи и дренажи в особенно низких точках с продувкой азотом. Эти материалы можно собрать в бочку и вернуть в пункт приема или утилизации (Lipton and Lynch, 1994).

Назад