2.3. Энергетический потенциал
предприятия и уровень опасности

Рассмотрим данный вопрос на примере предприятия топливно-нефтехимического профиля, работающего по схеме глубокой переработки нефти, которая приведена на рис. 2.2. Предприятие специализируется не только на выпуске топлив различного назначения, но и строительных материалов на битумной и полимерной основах, изделий из пластмасс.

Нефть поступает на завод по двум трубопроводам в сырьевые резервуары, далее на установки электрообессоливания и обезвоживания, где происходит выделение солей из нефти. На заводе имеются две отдельные электрообессоливающие установки ЭЛОУ и блок ЭЛОУ в составе АВТ-6. Обессоленная нефть поступает на установки первичной переработки нефти: АТ-висбрекинга (атмосферная перегонка), АВТ-3, АВТ-6 (атмосферно-вакуумная перегонка). В процессе первичной переработки из нефти извлекают компоненты (бензин, керосин, дизельное топливо, вакуумный газойль) и получают тяжелые остатки (мазут и гудрон). Продукты первичной переработки нефти направляют на вторичные процессы переработки: каталитический крекинг (Г-43-107), каталитический риформинг (35-11/300 и ЛЧ-35/11-1000), гидроочистки (24/2000, 24/5), стабилизацию бензинов, производство окисленных битумов. С целью повышения октанового числа бензинов бензиновые прямогонные фракции перерабатывают на установках каталитического риформинга. Средние показатели качества нефтей приведены в табл. 2.6.

Компоненты дизельного топлива содержат значительное количество сернистых соединений. Для очистки от серы дизельные фракции направляют на установку гидроочистки. Остаток перегонки мазута - гудрон поступает на установку получения дорожных и строительных битумов.

84

Рис. 2.2. Принципиальная поточная схема по переработке нефти на заводе топливно-нефтехимического профиля
Рис. 2.2. Принципиальная поточная схема по переработке нефти на заводе топливно-нефтехимического профиля

85

Таблица 2.6

Средние показатели качества нефте

Показатель Трубопровод Смесевая нефть по факту
1 2
Плотность, кг/м3 870 867 868,4
Содержание серы, % 1,58 1,39 1,47
Содержание воды, % 0,30 0,28 0,29
Концентрация хлор, солей, мг/дм3 85 123 107
Содержание парафина, % 2,55 4,09 3,45
Асфальтены, % 1,27 1,25 1,26
Смолы, % 12,67 11,46 11,97

Мощность завода по переработке сернистых нефтей составляет до 12 млн. т в год. Пожаровзрывоопасность производств в наибольшей степени обусловлена переработкой на технологических установках большого количества энергонасыщенных сырья и готовой продукции.

Образование взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом происходит, как правило, за сравнительно короткое время и взрывы этих смесей обладают большой разрушительной силой. Сила такого взрыва определяется условно рассчитанной энергией, приведенной к тротиловому эквиваленту. Суммарный энергетический потенциал предприятия оценивается по общему количеству нефтепродуктов, находящихся в единовременном обращении. Энергосодержание углеводородного топлива, единовременно обращающегося в технологических установках и резервуарных парках предприятия, которое приведено в качестве примера, эквивалентно 2,5 Мт тринитротолуола. На рис. 2.3 приведены виды нефтепродуктов и их масса в технологических установках в один и тот же период времени.

Пожаровзрывоопасность предприятия как комплекса технологических установок в значительной степени зависит от параметров технологического процесса, аппаратурного оформления, особенностей применяемого оборудования. К числу аппаратов с повышенной пожаровзрывоопасностью относятся: абсорберы, адсорберы, газгольдеры, емкости под давлением, теплообменники, технологические печи, ректификационные колонны, реакторы под давлением, насосы, компрессоры, сборники сжиженных газов. Оценка

86

Рис. 2.3. Виды углеводородных систем и масса их единовременного обращения в технологических установках: 1 - нефть; 2 - автобензин; 3 - дизельное топливо и керосин; 4 - мазут; 5 - сжиженный газ; 6 - газы в системе технологических установок
Рис. 2.3. Виды углеводородных систем и масса их единовременного обращения в технологических установках: 1 - нефть; 2 - автобензин; 3 - дизельное топливо и керосин; 4 - мазут; 5 - сжиженный газ; 6 - газы в системе технологических установок

уровня опасности потенциально опасных по загазованности технологических установок проведена при условии, что при аварийной разгерметизации наиболее энергонасыщенного аппарата (блока) технологической установки все его содержимое выходит наружу, образуя в смеси с воздухом взрывоопасное облако.

Установлено, что во взрывах облаков ТВС (рис. 2.1, стадия IV) расходуется примерно 0,2-7,5% энергии, определяемой по теплоте сгорания всей массы горючей парогазовой среды. Для оценки максимальных разрушений при возможных взрывах таких облаков принимается с запасом, что из аварийного аппарата выбрасывается 10% энергии сгорания всей массы парогазовой среды. При детонации газовоздушной смеси на образование ударной волны расходуется 40% энергии взрыва, а при взрывах конденсированных взрывчатых веществ (ВВ) на образование воздушной ударной волны - 90% энергии взрыва. Учитывая, что исследования взрывов облаков ТВС проводятся по адекватности с разрушениями, вызванными взрывами ВВ, объекты с одинаковой степенью разрушения можно характеризовать равенством энергий, затрачиваемых непосредственно на формирование ударной волны.

Тротиловый эквивалент взрыва парогазовой среды (WT), определяемый по условиям адекватности характера и степени разрушения

87

при взрывах паровых облаков и концентрированных ВВ, рассчитывается по формулам:

WT =
0,4
0,9
  ·
q'
qT
  · zm, кг,
(2.1)

где WT - тротиловый эквивалент, кг; 0,9 - доля энергии взрыва тринитротолуола (ТНТ), затрачиваемая на формирование ударной волны; 0,4 - доля энергии взрыва парогазовой среды, затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны; q' - удельная теплота сгорания парогазовой среды, кДж/кг; qT - удельная энергия взрыва ТНТ, кДж/кг.

Масса паров, участвующих во взрыве (m'):

m' = z · т, кг, (2.2)

где z - доля приведенной массы паров, участвующей во взрыве.

Для неорганизованных паровых облаков в незамкнутом пространстве с большой массой горючих веществ, доля участия вещества во взрыве может приниматься равной 0,1.

Результаты расчетной оценки энергетического потенциала пожаровзрывоопасных установок рассмотренного предприятия топливно-нефтехимического профиля в тротиловом эквиваленте отражены на рис. 2.4.

Анализ уровня опасности установок свидетельствует, что наиболее опасными являются: парк емкостей высокого давления газораздаточной станции (ГРС), установка каталитического крекинга Г-43-107, установка подготовки сырья, установка ЭЛОУ-АВТ-6. Из приведенного анализа энергетического потенциала наружных установок следует, что на промышленной территории завода существует потенциальная опасность крупных аварий с большими разрушительными последствиями.

Зоной разрушения считается площадь с границами, определяемыми радиусом R, центром которой является рассматриваемый технологический блок или наиболее вероятное место разгерметизации технологической системы. Границы каждой зоны характеризуются значениями избыточных давлений по фронту ударной волны ΔР и безразмерным коэффициентом К для оценки степени разрушения зданий и сооружений. Классификация зон разрушений приведена в табл. 2.7.

88

Рис. 2.4. Энергетический потенциал установок, приведенный к тротиловому эквиваленту
Рис. 2.4. Энергетический потенциал установок, приведенный к тротиловому эквиваленту

89

Таблица 2.7

Классификация зон разрушения зданий и сооружении

Класс зоны т разрушения К ΔР, кПа Характеристика степени разрушения
1 3,8 Полное разрушение зданий
2 5,6 70 50% разрушение зданий
3 9,6 > 28 Разрушение зданий без обрушения
4 28 > 14 Умеренное разрушение зданий: с разрушением дверей, окон, кровли, внутренних перегородок
5 56 < 2,0 Малые повреждения с частичным разрушением остекления

Радиус разрушения (м) в общем виде определяется выражением:

R = K
3WT
[1 + (
3180
WT
  )2]1/6
  ,
(2.3)

где К - безразмерный коэффициент, характеризующий воздействие взрыва на объект.

При выполнении инженерных расчетов радиусы зон разрушения при m ≥ 5000 кг могут определяться выражением:

R = K3WT (2.4)

Результаты расчетов радиусов зон разрушения промышленных объектов НПЗ при объемных взрывах парогазовоздушных облаков приведены в табл. 2.8.

Взрывоопасные облака ТВС образуются по следующим причинам:

  • - при регламентном режиме работы технологического оборудования в случае достаточно длительного истечения из организованных и неорганизованных источников выделения;
  • - при полной или частичной аварийной разгерметизации аппаратов и технологических трубопроводов, приводящей к мгновенному выбросу большого количества углеводородного топлива.

90

Таблица 2.1

Основные классы и границы зон разрушения технологических
объектов при взрыве парогазовоздушных облаков

Технологическая установка (блок) МT, T I II III IV V
R1 м R2, М R3,M R4, М R5, м
ЭЛОУ-АВТ-6 (колонна К-2) 95,6 174 256 439 1280 2560
АВТ-3 (колонна К-2) 55,9 145 214 367 1071 2141
Очистные сооружения (резервуар) 9,8 81 120 205 599 1198
Абсорбционная очистка (емкость Е-3) 14,8 93 137 236 687 1375
Утилизации (газгольдер) 21,4 106 155 267 777 1555
Очистки рефлюкса (колонна К-30) 5,9 67 101 173 506 1012
Газофракционирующая-1 (пропановая колонна) 36,0 125 185 317 925 1849
Водородная (адсорбер) 51,3 141 208 357 1040 2081
Каталитического крекинга (реактор Р-1) 120,2 186 276 474 1382 2764
Получения серы (колонна К-107) 3,2 50 74 126 368 736
Подготовки сырья (колонна К-103) 107,7 181 266 457 1332 2664
Полимеризации (реактор) 21,8 106 156 268 782 1564
Водородная (ресивер) 0,4 14 21 35 103 206
Регенерации (газгольдер) 9,5 80 119 203 593 1186
ЭЛОУ-1,2 (электродегидратор) 6,0 69 102 174 509 1018
Хранилище СНГ (ГРС) (емкость) 154,8 204 301 516 1503 3007
Резервуар 12,6 88 130 223 652 1303
Получения инертного газа (теплообменник) 0,06 4 6 10 9 58
Гидроочистки ЛЧ-24-2000 (абсорбер К-202) 1,1 27 40 68 199 398
Риформинга Л-35-11/300 (колонна К-1) 21,1 105 155 265 774 1547

91

Окончание табл. 2.8

Технологическая установка (блок) МT, T I II III IV V
R1 м R2, М R3,M R4, М R5, м
Стабилизации 22-4
(колонна К-1)
8,5 78 114 196 571 1142
Изомеризации
(колонна К-1)
8,3 77 113 194 567 1134
Риформинга Л-35-1 1/1000
(колонна К-1 01)
50,0 140 206 354 1032 2063
Гидроочистки Л-24/5
(абсорбер К-101)
1,4 31 46 79 231 463
Газофракционирующая-2
(колонна К-3)
3,5 52 77 132 385 769
Парк емкостей ГФУ-2
(емкость)
68,2 155 229 392 1144 2288

Для защиты от аварийной загазованности на предприятиях по переработке углеводородных систем используют комплексные системы, позволяющие автоматически контролировать изменение концентрации углеводородных примесей в воздухе. Эти системы обеспечивают контроль территории наружных установок, включение устройств защиты (паровые или водяные завесы). Кроме того, с помощью этих систем проводят оценку риска предприятия и прогнозирование динамики полей аварийной загазованности на заводе и за его пределами.

Вопросы:

  • Сопоставимы ли энергетические показатели нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств с мощностью современных боеприпасов? Дайте сравнительную энергонасыщенность установок и процессов в тротиловом эквиваленте.
  • Какие меры следует предпринять для защиты установок от аварийной загазованности?
  • Как рассчитать энергетический потенциал установок?
  • Что считается зоной разрушения, как определить радиусы зон разрушения от взрывов ТВС?

92



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved