Слайд 1ФГБОУ ВО СИБИРСКАЯ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ГПС МЧС РОССИИ
Кафедра пожарно-технических
экспертиз
Л Е К Ц И Я
по дисциплине «Пожарная безопасность
технологических процессов»
по специальности 20.05.01 «Пожарная безопасность»
Тема № 14.1 «Пожарная безопасность процессов ректификации и первичной переработки нефти»
Слайд 2Учебные вопросы:
Принципиальная схема нефтеперерабатывающего завода.
Пожарная опасность и основные противопожарные мероприятия
при проектировании и эксплуатации установок первичной перегонки нефти.
Физическая сущность процесса
ректификации. Ректификационные колонны, их устройство и принцип работы.
Особенности пожарной опасности ректификационных установок. Основные противопожарные меры при их проектировании и эксплуатации.
Слайд 3Рекомендуемая литература
Основная:
Хорошилов О.А., Пелех М.Т., Бушнев Г.В., Иванов А.В. Пожарная
безопасность технологических процессов. Учебное пособие/ под общей редакцией В.С. Артамонова
– СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2012.-300с.
Дополнительная:
1. Малинин В.Р., Хорошилов О.А. Методика анализа пожаровзрывоопасности технологий: Учебное пособие.- СПб.: Санкт-Петербургский университет МВД России, 2000.-247с.
Слайд 4Рекомендуемая литература
Нормативные документы:
Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008г.
№123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
Постановление Правительства РФ от
25 апреля 2012 года №390 Правила противопожарного режима в РФ.
ГОСТ Р 53323 – 2009. Огнепреградители и искрогасители. Общие требования. Методы испытаний.
ВППБ 11-01-96. Правила пожарной безопасности для предприятий автотранспорта.
ВППБ 01-04-98. Правила пожарной безопасности для предприятий и организаций газовой промышленности.
ПБ-09-560-03. Правила промышленной безопасности нефтебаз и складов нефтепродуктов.
Слайд 5
УЧЕБНЫЙ ВОПРОС №1
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДОВ И ОТДЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Слайд 9СХЕМА ОДНОКРАТНОГО ИСПАРЕНИЯ В ОДНОЙ РК
Слайд 10СХЕМА ДВУКРАТНОГО ИСПАРЕНИЯ В 2-х РК
Слайд 11СХЕМА УСТАНОВКИ АТ С КОЛОННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ИСПАРЕНИЯ
Слайд 12ПЕРЕГОНКА МАЗУТА ПО СХЕМЕ ОДНОКРАТНОГО ИСПАРЕНИЯ
Слайд 13ПЕРЕГОНКА МАЗУТА ПО СХЕМЕ ОДНОКРАТНОГО ИСПАРЕНИЯ
С ОТПАРНОЙ КОЛОННОЙ
Слайд 14ПЕРЕГОНКА МАЗУТА ПО СХЕМЕ ДВУКРАТНОГО ИСПАРЕНИЯ В ДВУХ ВАКУУМНЫХ КОЛОННАХ
Слайд 15СХЕМА ПЕРЕГОНКИ МАЗУТА В ДВУХ КОЛОННАХ
С ОТПАРНЫМИ СЕКЦИЯМИ
Слайд 16
УЧЕБНЫЙ ВОПРОС №2
ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ И ОСНОВНЫЕ ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
И ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВОК ПЕВИЧНОЙ ПЕРЕГОНКИ НЕФТИ
Слайд 17 Пожарная опасность установок первичной перегонки нефти характеризуется следующими факторами:
─ наличием
большого количества нефти и нефтепродуктов, у которых показатели пожарной опасности
колеблются в широких пределах;
─ возможностью образования горючей среды внутри технологического оборудования и на открытой технологической площадке;
─ возможностью повреждения стенок аппаратов и трубопроводов в процессе эксплуатации;
─ расположением аппаратуры с нефтепродуктами высоко над уровнем земли, что при аварии может вызвать разлив и растекание их на значительной площади;
Слайд 18─ возможностью самовоспламенения веществ при выходе из ректификационных колонн;
─ постоянным
наличием открытого огня в трубчатых печах, расположенных в комплексе с
аппаратами, являющимися потенциальными источниками загазованности технологической площадки;
─ возможностью взрыва в топочном пространстве и боровах трубчатых печей;
─ наличием разветвленной системы продуктопроводов и инженерных коммуникаций, по которым возможно быстрое распространение пожара.
Слайд 19 Источниками зажигания горючих смесей на участках первичной переработки нефти могут
явиться:
открытый огонь и высоконагретые конструктивные элементы трубчатых печей;
пламя факельных установок,
предназначенных для сжигания газовых выбросов;
искровые разряды статического электричества;
теплота самовозгорания пирофорных отложений;
искры, вылетающие из выхлопных труб автомашин (в том числе и пожарных автомобилей);
тепловые проявления (искры, дуги, перегрев и т.п.), возникающие при аварийных режимах работы силового и осветительного электрооборудования, а также при несоответствии эксплуатируемого электрооборудования требованиям Правил устройства электроустановок;
искровые разряды молнии;
искры при работе стальным инструментом;
искры и открытое пламя при проведении огневых работ.
Слайд 20
УЧЕБНЫЙ ВОПРОС №3
ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ.
РЕКТИФИКАЦИОННЫЕ КОЛОННЫ, ИХ УСТРОЙСТВО И
ПРИНЦИП РАБОТЫ.
Слайд 22 Перегонка – это процесс разделения смесей на составляющие их жидкости.
Ректификация - это метод разделения смеси на чистые компоненты, осуществляемый
путем многократного чередования процессов испарения жидкой фазы и конденсации паров.
Слайд 23Физическая сущность процесса заключается в двустороннем массо- и теплообмене между
неравновесными потоками пара и жидкости при высокой турболизации поверхности контактирующих
фаз.
В результате массообмена пар обогащается низкокипящими, а жидкость высококипящими компонентами.
Слайд 24СМЕСИ
Бинарные
(состоят из 2-х
компонентов)
Многокомпонентные
(состоят из 3-х и
более компонентов)
Слайд 25 Согласно закону Рауля парциальное давление каждого компонента в паровой фазе
равно произведению давлений насыщенного пара этого компонента и мольной доли
компонента, находящегося в жидкости.
РА = РА°·XА;
РВ = РВ°·XВ = РВ° (1 –XА),
Где РА, РВ - парциальное давление соответственно низкокипящего и высококипящего компонентов, Па;
РА°,РВ°- давление насыщенного пара чистого легкокипящего и высококипящего компонентов, Па;
XА, XВ – мольные доли низкокипящего и высококипящего компонентов в жидкой фазе.
Слайд 26Согласно закону Дальтона общее давление пара над раствором Р общ
равно сумме парциальных давлений его компонентов :
Робщ = РА +
РВ = РА°·XА + РВ (1 – XА)
Слайд 27 Закон Коновалова гласит, что пар, находящийся в равновесии с раствором,
всегда содержит в избытке тот компонент, давление которого к раствору
повышает общее давление пара над жидкостью, следовательно, способствует понижению температуры кипения смеси при данном давлении.
Слайд 28 Простая перегонка – процесс однократного частичного испарения жидкой смеси и
конденсации образующихся при этом паров.
Слайд 29Схема установки для фракционной перегонки
1 – перегонный куб; 2 –
конденсатор-холодильник; 3 – смотровой фонарь; 4-6 – сборники фракций дистиллятора
Слайд 30Схема установки для простой перегонки с дефлегмацией:
1 – перегонный
куб; 2 – дефлегматор; 3 – конденсатор-холодильник; 4-6 – сборники;
7 – штуцер для удаления остатка; 8 – смотровой фонарь
Слайд 31Промышленные ректификационные колонны
Слайд 32Ректификационные колонны, их устройство и принцип работы
Схема непрерывно действующей
ректификационной установки:
1 – ректификационная колонна; 2 – кипятильник; 3 –
дефлегматор; 4 – сепаратор; 5 – подогреватель исходной смеси; 6 – холодильник дистиллятора (или холодильник-конденсатор); 7 – холодильник остатка; 8, 9 – сборники; 10 - насосы
Слайд 33Классификация ректификационных колонн в зависимости от конструктивного исполнения тепломассообменных устройств
Слайд 34 В установках непрерывного действия разделяемая сырая смесь поступает в колонну
и продукты разделения выводятся из неё непрерывно.
В установках периодического
действия разделяемую смесь загружают в куб одновременно и ректификацию проводят до получения продуктов заданного конечного состава.
Слайд 35Схема устройства ситчатой тарелки:
1 – корпус колонны; 2 – тарелка;
3 – переливная трубка; 4 – гидравлический затвор
Клапанные тарелки:
а, б
– с круглыми клапанами; в – балластная; 1 – клапан; 2 – кронштейн-ограничитель; 3 - балласт
Провальные тарелки:
а – дырчатая; б – решетчатая; 1 – тарелка; 2 – отверстия; 3 - щели
Слайд 36Типы насадок:
а – кольца Рашига, беспорядочно уложенные (навалом); б –
кольца с перегородками, правильно уложенные; в – насадка Гудлов; г
– кольца Паля; д – насадка «Спрейпак»; е – седла Берля; ж – хордовая насадка; з – седла «Инталлокс»
Слайд 37Схема сборной колпачковой колонны:
1 – патрубок; 2 – прорези колпачков;
3 – переливные трубки; 4 – царги; 5 - тарелки
Слайд 38
УЧЕБНЫЙ ВОПРОС №4
ОСОБЕННОСТИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ УСТАНОВОК. ОСНОВНЫЕ ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
ПРИ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
Слайд 39Классификация основных причин повреждения ректификационных колонн
Слайд 40Основные факторы повреждений:
Нарушение материального баланса;
нарушение теплового баланса;
нарушение процесса конденсации.
Слайд 41Для предупреждения образования горючей среды внутри ректификационных колонн должны быть
учтены следующие особенности.
Ректификационные колонны должны быть обеспечены системами автоматического контроля
за основными рабочими параметрами и системами автоматического регулирования.
Чтобы в процессе эксплуатации колонн избежать засорения коксом патрубков и отверстий тарелок, трубок теплообменников, а также коммуникаций необходимо преимущественно использовать схемы перегонки нефти с предварительным испарением.
В случае обогрева нижней части ректификационных колонн острым водяным паром на паровых линиях необходимо предусматривать приспособления для спуска конденсата и оборотные клапаны, предупреждающие попадание горючей жидкости из колонны в паропроводы.
Слайд 42Ректификационные колонны должны быть оборудованы предохранительными клапанами, обеспечивающими стравливание избыточного
количества паров и газов при повышении давления.
Чтобы не допустить вибрации
колонны необходимо устанавливать на самостоятельных мощных фундаментах, не связанных с фундаментами других аппаратов.
Для снижения эрозионного износа в месте ввода исходной смеси необходимо устанавливать специальные рассекатели потока.
Для поддержания постоянного температурного режима в колоннах, уменьшения потерь в окружающую среду, во избежание образования в корпусе высоких температурных напряжений колонны необходимо защищать теплоизоляцией.
