Автоматизация системы противопожарной защиты технологической установки полимеризации. Автоматизация системы противопожарной защиты технологической уст. И ликвидации последствий стихийых бедствий магистарская квалификационная работа
 Скачать 3.04 Mb.
|
|
Примечание: * приведены проектные данные; даны расходы: для установки подготовки сырья - на 1т чистого полипропилена; для установки полимеризации и грануляции - на 1т гранулята. Пожарная опасность процесса полимеризациисвязана прежде всего с тем, что в качестве мономеров используются ЛВЖ и ГЖ (например стирол, хлоропрен и др.), горение газы (этилен, пропилен и др.), в том числе сжиженные (бутадиен, хлористый винил и др.), горючие твердые вещества (капролактам, фенол и др.). Инициаторами процессов полимеризации являются также весьма пожароопасные органические перекиси, являющиеся сильными окислителями, неустойчивые к повышенной температуре, удару и трению (перекись бензола, перекись водорода, гидроперекись изо-пропилбензола и др.). В качестве катализаторов применяются металлоорганические соединения, которые обладают большой химической активностью, самовоспламеняются на воздухе, при контакте с водой и веществами, содержащими группу ОН (такие, как три- и диэтилаллюминий хлорид, триизобутилаллюминий и др.). Процессы полимеризации, как правило, сопровождаются выделением тепла, которое необходимо отводить из реактора. Однако, несмотря на экзотермичность, реакции полимеризации ведут все-таки при повышенных температурах (после предварительного подогрева реакционной смеси). Подогрев реакторов осуществляется горячей водой, паром, органическими теплоносителями, в результате чего пожарная опасность процессов полимеризации повышается. Температура в процессах полимеризации варьируется в широких пределах: от 0 до 300 °С. Давление также различно: от 150... 200 МПа до глубокого вакуума (например, когда остаточное давление составляет 10 Па).  Рис. 2. Зависимость скорости полимеризации от концентрации мономера (1) и концентрации инициатора (2) Пожарная опасность процессов полимеризации в значительной степени зависит от скорости их протекания, которая повышается с увеличением концентрации мономера и инициатора. Характер этих зависимостей [19] показан на рис 2. Для предотвращения нежелательного роста температуры и давления из-за повышения скорости реакции реакторы оборудуют системами автоматического дозирования исходных реагентов. В процессе должны использоваться высокоочищенные мономеры, так как имеющиеся в мономерах примеси значительно ускоряют ход реакции, делают ее неуправляемой. Для обеспечения оптимальных температурных условий теплоту реакции следует отводить, то есть реактор требуется охлаждать. Охлаждение осуществляется циркуляцией исходного мономера через выносной холодильник или путем отвода тепла через теплообменную поверхность к хладагенту, реакторов полимеризации связаны среды увеличивается, а коэффициент теплопередачи уменьшается. Это ведет к перегревам, увеличению скорости реакции, повышению давления, нарушению герметичности и повреждению реактора. Перегревы могут сопровождаться и взрывами. На рис. 3. представлены экспериментальные данные, характеризующие влияние вязкости и на коэффициент теплопередачи при эмульсионной полимеризации стирола [19].  Рис.3. Зависимость коэффициента теплоотдачи от вязкости среды Если процесс полимеризации протекает с высоким тепловым эффектом, предусматривается автоматическое регулирование охлаждения. Скорости движения среды в реакторах непрерывного действия принимаются небольшими (0,01...20 мм/с). При таких скоростях движение будет ламинарным, а на стенках аппаратов образуется полимерная пленка, ухудшающая теплообмен. Поэтому предусматривается периодическая очистка реакторов механическим способом, оплавлением или растворением полимерной пленки. Операция очистки реактора может представлять значительную пожарную опасность, так как связана с частичным разложением полимера, применением ЛВЖ и использованием дополнительного оборудования для подогрева и хранения горючих растворителей. Полимеризацию, как правило, проводят при перемешивании с целью улучшения теплообмена и получения продукции однородного состава. Применение же мешалок требует надежного обеспечения герметичности в местах выхода их валов из аппаратов. Во избежание повышения давления в реакторах (из-за образования полимерных отложений) линии после реактора промывают, очищают от отложений. Предохранительные клапаны и вентили ручного стравливания обрабатывают ингибиторами. В случае использования металлоорганических катализаторов исходные вещества и азот предварительно осушают и освобождают от свободного кислорода. Реакторы, трубопроводы и другую аппаратуру изготовляют из коррозионностойких материалов и защищают от коррозии. К специфическим источникам, связанным с процессом полимеризации, можно отнести: самовозгорание на воздухе термополимеров, которые образуются при полимеризации (изопрена, бутадиена и др.); самовозгорание суспензий. Суспензии могут образовываться при использовании металлоорганических катализаторов; самовозгорание реакционной массы в случае повышения в ней концентрации металлоорганического катализатора выше 40%. Это может случиться при небольших утечках, при выбросах из аппаратов, при остановке аппаратов на чистку, когда растворитель из массы будет испаряться; опасность статической электризации движущихся мономеров, которые являются хорошими диэлектриками. Аналитическая оценка возможных аварийных ситуаций на установке полимеризации представлена в таблице 3. Таблица 3 - Анализ возможных аварийных ситуаций реакторного блока на установке полимеризации
|