Обеспечение производственной и экологической безопасности производстве этилена

1. Общая характеристика производства

1.1 Краткая характеристика объекта

Аппарат № 21 - ректификационная колонна, служащая для выделения этилена из этан-этиленовой фракции.

Жидкая этан-этиленовая фракция с деметанизационной колонны № 150 поступает на одну из питающих тарелок (22, 30, 36) ректификационной колонны № 21.

Число тарелок - 75 шт.

Расстояние между тарелками - 325 мм.

Тарелки колпачковые, капсульного типа

Диаметр колонны - 1800 мм.

Высота - 31070 мм.

Давление в колонне - 25 кгс/см²

Температура верха колонны - 3 С

Температура куба колонны - минус 25°С

Давление в кипятильнике колонны - 25 кгс/см²

Технологическое оборудование расположено на открытой площадке. Размеры наружной установки:

Длина L=5 м;

Ширина S=4 м;

Высота h=33 м

Технологический процесс выделения этилена является непрерывным.

Количество рабочих, обслуживающих установку, в смену – 5. Из них основных – 2, вспомогательных – 3. Рабочие работают 8 часов по 3 смены.

2. Опасные и вредные производственные факторы проектируемого объекта

1. токсичность применяемых веществ, так как в производстве используются вещества которые могут привести к производственным отравлениям табл. 2.1);

2. взрыво- и пожароопасность, так как используемые в процессе вещества являются горючими и способны образовывать с воздухом взрывоопасные смеси в широких диапазонах, с низким нижним пределом воспламенения (табл.2.2);

3. опасность падения с высоты (в связи с расположением обслуживаемого оборудования на значительной высоте (33м) относительно поверхности земли);

4. опасность получения термических ожогов о нагретые поверхности, при пропуске пара, конденсата, горячих продуктов (так как температура 125 ºС);

5. опасность поражения статическим электричеством, так как на установке ведется обработка и перемещение веществ-диэлектриков, способных подвергаться электризации с образованием опасных потенциалов;

6. опасность поражения атмосферным электричеством, так как объект находится в районе с активной грозовой деятельностью;

7. опасность физического взрыва, так как объект эксплуатируется при повышенном внутреннем давлении (давление в колонне 25 кгс/см², в кипятильнике колонны 25 кгс/см²)

Таблица 2.1 - Токсичность обращающихся в колонне веществ

Таблица 2.2 - Взрыво - и пожароопасные свойства, обращающихся веществ в колоннах

3. Категорирование технологической установки по взрыво-и пожарной опасности

Таблица 6.3.- Классификация установки по взрыво-пожароопасности

Категория А_н – взрывопожароопасная - технологическая установка, в которой обращаются горючие газы, ЛВЖ с температурой вспышки не более 28 °С; вещества, способные взаимодействовать с водой, кислородом воздуха и друг с другом, при условии, что на расстоянии 30 м от наружной установки величина расчетного избыточного давления взрыва DР превысит 5 кПа.

4. Разработка защитных мероприятий

4.1 Меры по взрыво- и пожаробезопасности

Меры по недопущению пожара:

Устанавливаются автоматические газоанализаторы, настроенные на 0,8НКПРП этилена, как наиболее опасного вещества. При пожаре включается сигнализация и приводится в готовность лафетная пожарная установка.

В качестве первичных средств для тушения пожаров используют:

Огнетушители ОХП-10, ОВП-10. Установлены на пожарном щите.

Также на пожарном щите располагаются:

- вода в бочках вместимостью 200-250 л.;

- песок на специальных ящиках вместимостью 1,0 или 3 м³ и комплектованный совковой лопатой (ГОСТ 3620-76);

- асбестовое полотно, предназначено для прекращения доступа кислорода в зону горения.

4.2 Меры защиты от токсичности

Для защиты от токсичности используется автоматический газоанализатор, настроенный на 0,8 ПДК наиболее токсичного вещества этилена. При достижении 0,8 ПДК включается аварийная вентиляция.

В перечень средств индивидуальной защиты (СИЗ) входят:

противогазы марки БКФ;

защитные очки;

дерматологические средства (моющие средства, мази, пасты и др.).

4.3 Меры для предотвращения падения рабочих с высоты

- рабочим выдаются каски защитные ГОСТ 20010-93.

- при работе на высоте используются монтажные пояса, которые привязываются к надежным конструкциям (исключая трубопроводы).

- все переходы, площадки, лестницы, приямки, переходные мостики, этажерки должны иметь ограждения высотой не менее 1 м. Для обслуживания оборудования на высоте более 1,3 м должны быть устроены стационарные лестницы. Угол наклона лестниц не более 45 градусов.

4.4 Меры обеспечения безопасности при получении термических ожогов о нагретые поверхности, при пропуске пара, конденсата, горячих продуктов

Осуществляют теплоизоляцию колонны несгорающим теплоизоляционным материалом, таким как стекловолокно, толщина которого обеспечивает температуру наружной поверхности не более 60⁰С.

Для защиты от термических ожогов рабочего персонала используют средства индивидуальной защиты:

-рукавицы комбинированные ГОСТ 12.4.010-75 (с огнезащитной пропиткой);

-костюм хлопчатобумажный с огнезащитной пропиткой (с накладками из термостойких материалов);

-куртка с утепляющей прокладкой ГОСТ 29335-92;

-спецобувь (ботинки кожаные, галоши, сапоги резиновые).

4.5 Меры защиты от статического электричества

Колонна №11 является оборудованием, на котором ведется обработка и перемещение веществ-диэлектриков, способных подвергаться электризации с образованием опасных потенциалов. К веществам-диэлектрикам относятся: этан, этилен, пропан и пропилен с удельным объемным электрическим сопротивлением 1∙1016Ом ×см.

Для защиты от статического электричества и вторичных проявлений молний проводятся следующие технические мероприятия:

-заземлением металлических частей технологического оборудования. Сопротивление - заземляющего устройства до 100 Ом.

-трубопроводы, вентиляционные короба, кожухи аппаратов представляют собой на всем протяжении непрерывную электрическую цепь, которая в пределах установки присоединена к контуру заземления не менее чем в двух точках.

-ручной инструмент из не искрящих цветных металлов.

слив и налив жидких продуктов осуществляется так, чтобы труба опускалась на дно и струя стекала со скоростью 0,5-0,7 м/с. Площадка вокруг емкостей забетонирована.

4.6 Защита зданий и сооружений от разрядов атмосферного электричества (молниезащита)

Объектом молниезащиты является наружная площадка с размерами: длина 5 м, ширина 4 метров, высота 33 м.

Согласно инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87) установка производства этилена по степени опасности поражения молнией относится ко II категории (наружные установки, создающие зону В-Iг). Установка должна быть защищена от прямого удара молнии, вторичных проявлений и заноса высокого потенциала через наземные, надземные и подземные металлические коммуникации.

Объект находится в г. Казань, РФ, по карте интенсивности грозовой деятельности находим среднегодовую продолжительность гроз в часах: 20-40. Тогда среднегодовое число ударов молнии в 1 км² земной поверхности: n=2.

Ожидаемое количество N поражений молнией в год рассчитывается по формуле:

N=[(S+6·h)·(L+6·h)–7,7·h²]·n·10^-6

N=[(5+6·33)·(6+6·33)–7,7·33²]·2·10^-6=0,033 раза в год.

По найденному значению N и классу зоны, создаваемой объектом (В-Iг) выбираем тип зоны защиты Б.

Для защиты выбираем одиночный стержневой молниеотвод, установленный на расстоянии C=3 м. (рисунок 6.1).

h₀

h

h_x

r₀

Рисунок 6.1 - Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

h – требуемая высота молниеприемника; h₀ – высота зоны защиты; r₀ – радиус границы зоны защиты на уровне земли; r_x – требуемый радиус защиты на расчетной высоте защищаемого объекта h_x с учетом требований минимально допустимого приближения к нему молниеотвода.

С=3 м

r_x= С+√L² +S² = 3+√5²+4²=9.4 м

Величина h_x равна высоте наружной установки, h_x=33 м.

Высота молниеотвода h находится по следующей формуле:

h = (r_x +1,63*h_x)/1,5 = (9.4+1,63∙33)/1,5 = 42,146 м

Высота зоны защиты над землей:

h₀= 0,92·h = 38.774 м

Радиус зоны защиты на уровне земли:

r₀=1,5·h= 63.219 м

4.7 Меры защиты от физического взрыва

Устанавливают на трубопроводе подачи пара в кипятильник предохранительный клапан марки АТА-7 с давлением срабатыванияР=Ризб∙1,15.

Ризб=2.5 МПа

Р=2.5∙1,15=2.875МПа

5. Обеспечение экологической безопасности

При нормальных условиях работы ректификационная колонна не представляет угрозы для окружающей среды. В процессе работы установки твердых отходов не образуется.

Источниками возможного загрязнения окружающей среды служат:

- газовые выбросы при срабатывании клапанов;

- аварийные разливы при нарушении герметичности аппарата и трубопроводов.

Мероприятия по защите окружающей среды;

- в целях защиты атмосферного воздуха от загрязнения сбросами с предохранительных клапанов аппаратов предусматривается сброс газа через газосмеситель на сжигание (на факел);

- при аварийном разливе жидкие углеводороды сосредотачиваются в железобетонном поддоне с отбортовкой, в периметре железобетонного поддона имеются трапы для слива в канализацию, после чего попадают на очистные сооружения установки;

- для предупреждения переливов все емкости отделения обеспечены аварийно-предупредительной световой и звуковой сигнализацией.