Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное...

Информация о документе:

Дата добавления: 29/05/2015 в 18:51
Количество просмотров: 57
Добавил(а): Аноним
Название файла: ministerstvo_obrazovaniya_i_nauki_rossiyskoy_feder.doc
Размер файла: 309 кб
Рейтинг: 0, всего 0 оценок

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное...


Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

<<Ростовский государственный строительный университет>>







Утверждено на заседании

кафедры пожарной и

производственной безопасности

17” ноября 2004 г.






МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ


К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА И ОКРАСКИ

И СУШКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН”

ПО ДИСЦИПЛИНЕ ”ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ”













Ростов-на-Дону

2005


Методические указания к выполнению курсового проекта “Обеспечение пожарной безопасности технологических процессов производства полиэтилена и окраски и сушки металлических деталей машин” по курсу “Пожарная безопасность технологических процессов”. – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун.-т, 2005.–40с.




В методических указаниях изложены основы анализа пожарной опасности технологических процессов и аппаратов, пожаровзрывоопасности свойств веществ, обращающихся в производстве полиэтилена и окраски.

Предназначено для студентов специальности “Пожарная безопасность” всех форм обучения.




Составители: канд. техн. наук Е.В. Омельченко,

д-р техн. наук, проф. Е.И. Богуславский







Редактор Т.М. Климчук

Темплан 2005 г., поз. 203

_______________________________________________________________


Подписано в печать 30.05.05. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Ризограф. Уч. – изд. л. 2,0. Тираж 30 экз. Заказ

_______________________________________________________________


Редакционно-издательский центр Ростовского государственного строительного университета. 344022, Ростов-на-Дону, 22, Социалистическая, 162






© Ростовский государственный

строительный унивеситет, 2005




Цель курсового проекта: приобретение навыков анализа пожарной опасности, разработки технических решений противопожарной защиты, а также обоснования (путем расчета) категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.

В курсовом проекте по курсу “Пожарная безопасность технологических процессов” решается конкретная практическая задача, связанная с разработкой инженерных решений и рекомендаций по обеспечению пожарной безопасности заданных технологических процессов: производства полиэтилена и процесса окраски металлических деталей машин.

В ходе работы над курсовым проектом студентом исследуются:

- технологический процесс (технологическая схема, технологическое оборудование, режим работы и т. д.);

- пожарная опасность аппаратов;

- соответствие технологического оборудования требованиям действующих норм и правил;

- категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности (по расчету);

- меры по обеспечению пожарной безопасности заданных технологических процессов.

Курсовой проект выполняется каждым слушателем самостоятельно в соответствии с индивидуальным заданием, в котором указываются вопросы, подлежащие разработке, а также сроки представления и защиты работы.


1. Задание на курсовой проект


Задание на выполнение курсового проекта выдается каждому студенту преподавателем и включает в себя:

- наименование курсового проекта;

- содержание курсового проекта;

- исходные данные;

- рекомендуемую литературу;

- график консультаций.

Вариант курсового проекта соответствует последней цифре зачетки слушателя и выполняется для технологических процессов: производства полиэтилена и процесса окраски металлических деталей машин.


2. Представляемый материал

Курсовой проект должен иметь расчетно-пояснительную записку и две пожарно-технических карты двух заданных технологических процессов, предоставляемых на листе формата А1 и оформленных в виде чертежа.

Содержание записки (объемом 20-25 с.) должно отражать следующие вопросы:

  1. Краткое описание технологических процессов.

  2. Анализ пожаровзрывоопасных свойств веществ, обращающихся в производстве.

  3. Оценка пожаровзрывоопасности среды внутри аппаратов при их нормальной работе.

  4. Оценка пожаровзрывоопасности аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкции.

  5. Анализ возможных причин повреждения аппаратов.

  6. Анализ возможности появления характерных технологических источников зажигания.

  7. Возможные пути распространения пожара.

  8. Расчет категории производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности.

  9. Вопросы экологии.

  10. Разработка необходимых средств защиты. Расчёт.

  11. Пожарно-профилактические мероприятия.

  12. Выводы.

  13. Литература.



3. Методические рекомендации


Анализ пожарной опасности технологического процесса (аппаратов, предусмотренных вариантов задания) следует производить согласно методике М.В. Алексеева, изученной в теоретическом курсе. Основные вопросы, подлежащие отработке в курсовом проекте, и рекомендации для их решения изложены ниже.


3.1. Изучение технологического процесса


В этом разделе дается краткое описание технологического процесса. Необходимо:

- разобраться в материальных потоках;

- изучить последовательность технологических операций;

- уяснить процессы, протекающие в технологических аппаратах;

- понять их физико-химическую сущность;

- изучить параметры (давление, температура, скорости, расходы), при которых осуществляются процессы в технологических аппаратах;

- дать характеристику аппаратов.


3.2. Оценка пожаровзрывоопасных свойств веществ,

обращающихся в производстве


Пользуясь справочными пособиями [1 - 3], следует установить пожаровзрывоопасные свойства веществ:

для жидкостей – химический состав, температуру кипения, плотность жидкости и ее паров, температуру вспышки, температурные и концентрационные пределы распространения пламени, температуру самовоспламенения, склонность к самовозгоранию, способность к электризации, теплоту сгорания, токсичность, тушащие средства;

для газов – химический состав, плотность, концентрационные пределы распространения пламени, температуру самовоспламенения, теплоту сгорания, скорость горения, токсичность, тушащие средства;

для твердых веществ - химический состав, температуру самовоспламенения, склонность к самовозгоранию, теплоту сгорания, скорость горения, токсичность продуктов термического разложения и горения, способность к плавлению при нагревании и горении, огнетушащие средства (для пыли указать величину нижнего концентрационного предела распространения пламени).

Например, в технологическом процессе производства полиэтилена обращаются такие вещества, как бензин, циклогексан, тетрахлортитан, триэтилалюминий, этилен, полимер. Примерное описание одного из этих веществ приводится ниже.

Вещество - циклогексан; формула – С6Н12; tплавл, 0С (tкип, 0С) – 6,5 (80,7); tсамрвоспл, 0С - 259; tвсп, 0С - - 17; ρ, кг/м3 (t, 0С) - 773; ТПВ: tн- - 17; tв- 20; КПВ, % (об.) : φн– 1,3; φв – 7,8; Mr– 84,16; склонность к горючести - ЛВЖ; коэф. диффузии пара в воздухе, см2/с (t, 0С) – 0,0646; теплота образования, кДж/моль – 123,13; теплота сгорания, кДж/моль - 3689; растворимость – в воде не растворим; миним. энергия зажигания, мДж (t, 0С) – 0,22; макс. давл. взрыва, кПа - 858; максим. норм. скорость распр. пл., м/с – 0,436 [3].; средства тушения – табл. 1, гр.1 [3].

Аналогично для процесса окраски и сушки металлических деталей машин.

При описании пожароопасных свойств веществ нельзя ограничиваться только перечислением цифровых данных. Следует комментировать эти цифры, а в конце сделать краткий вывод, указав характерные особенности обращающихся в производстве веществ, определить наиболее пожароопасные вещества.


3.3. Оценка пожаровзрывоопасности среды внутри аппаратов

при их нормальной работе


В технологических схемах присутствуют:

- аппараты с горючими жидкостями, причем уровень жидкости может изменяться при наполнении или расходе продукта;

- аппараты, полностью заполненные жидкостью (например, насосы, трубопроводы);

- аппараты с горючими газами;

- аппараты, внутри которых находятся одновременно горючая жидкость и газ.

3.3.1. Поэтому вначале следует выяснить, есть ли в заданной технологической схеме аппараты с переменным уровнем горючей жидкости. Это обычно резервуары, вертикальные и горизонтальные емкости, мерники и другие подобные им аппараты. В таких аппаратах над поверхностью жидкости всегда есть паровоздушное пространство, концентрация паров в котором может быть ниже нижнего предела распространения пламени (воспламенения) или в пределах воспламенения (взрыва), или выше верхнего предела распространения пламени (воспламенения) [3].

Чтобы установить, какая концентрация паров будет в паровоздушном объеме аппарата при нормальной рабочей температуре, нужно сравнить эту температуру с температурными пределами распространения пламени и сделать соответствующие выводы. Внутри аппаратов с горючими газами или перегретыми парами горючие (взрывоопасные) концентрации (ВОК) образуются в том случае, если в них попадает воздух или подается окислитель (кислород, воздух, хлор и др.) при выполнении соотношения

, (1)

где φр- действительная (рабочая) концентрация горючего вещества, об.доли; φни φв - соответственно нижний и верхний концентрацион­ные пределы распространения пламени при рабочей температуре, об.доли.

Результат оценки пожарной опасности целесообразно оформить в виде таблицы.

Анализ горючести среды внутри аппарата при их нормальной работе


№ аппа-рата


Наименование

аппарата,

жидкость


Наличие паровоздуш-ного пространства в аппарате

Рабочая темпера-

тура

в аппа-

рате

Темпера-

турные пре-

делы восп-

ламенения раст-

воров (жидкос-

тей)


Заключение о горю-чести среды в аппарате

Нижний

Верхний

1

2

3

4

5

6

7


3.3.2. Если в аппарате в какие-то периоды образуется взрывоопасная концентрация, опасность ее нужно подтвердить расчетом величины давления, которая образуется при взрыве [4, с. 147]. Опасность образования взрывоопасной концентрации внутри аппарата подтверждаем расчетом величины давления, которая образуется при взрыве

, (2)

где Р0 – начальное давление взрывоопасной смеси, МПа (рабочее давление в аппарате); Т0– начальная температура взрывоопасной смеси, К; Твзр– определяется нижними и верхними температурными пределами воспламенения, К; ∑ni– число молей продуктов горения после взрыва (берется из конечной части уравнения горения); ∑nсм- число молей газовой смеси до взрыва (берется из исходной части уравнения горения).

Уравнение горения:

n1* [горючий газ] + n2 * [кислород] = nсм* [продукты горения]. (3)

Например, реакции горения, используемые в данном курсовом проекте:

Четыреххлористый титан: ТiСL4+ О2iО2+ 2СL2;

Триэтилалюминий: 2 АL2Н5)3+ 8О2 = 4СО2+ 5Н2О + АL2О3;

Циклогексан: С6Н12+ 9О2 = 6СО2+ 6Н2О;

Этилен: С2Н4 + 3О2=2СО2 + 2Н2О;

Бензин: С7Н20+ 12О2= 7СО2+ 10Н2О;

Бензол: С6Н6+ 7,5О2= 6СО2+ 3Н2О;

Пропан: С2Н4+ 3О2 = 2СО2+ 2Н2О и т. д.

Таким образом, записываются реакции горения всех веществ, находящихся в аппаратах технологической схемы процесса заданных производств и производятся расчеты давлений взрыва веществ.

3.3.3. Если аппараты и трубопроводы полностью заполнены жидкостью, в них нет паровоздушного объема и, следовательно, в них не могут образоваться взрывоопасные концентрации (кроме периодов пуска и остановки). То есть возникают большие внутренние напряжения в стенках аппаратов в результате резкого торможения движущегося потока жидкости или газа. В связи с этим слушателю необходимо определить приращение давления в герметичном аппарате или на участке трубопровода, полностью заполненном жидкостью, при повышении температуры, учитывая, что начальная температура равна температуре внутри помещения : 20 0С.

Определяем приращение давления, ∆P, МПа, в герметичном аппарате:


P = , (4)


где βCЖ - коэффициент объемного сжатия жидкости, К-1; β – коэффициент объёмного расширения жидкости, К-1; ∆t – изменение температуры в аппарате, 0С, определяется по формуле: ∆t = tКtН , где tК – конечная (рабочая) температура, 0С, tН – начальная температура, 0С.

3.3.4. Если в аппаратах находится горючий газ, оценка опасности внут­ренней среды производится сравнением величины рабочей концентрации газа с концентрационными пределами распространения пламени [4, с. 13].

Почти всегда аппараты, заполненные газами без наличия воздуха, имеют рабочую концентрацию газа в аппарате – 100 %. Следовательно, она практически всегда выше верхнего концентрационного предела распространения пла­мени, т.е. опасность взрыва (взрывоопасная концентрация) отсутствует. Однако она также может возникать в периоды остановки и пуска.

3.3.5. Если аппараты заполнены жидкостью и горючим газом, опасность среды надо оценивать так же, как для аппара­тов с наличием газов. Если в аппаратах (например, сушилках, окрасочных камерах и т.п.) имеется смесь возду­ха с насыщенными или перегретыми парами, оценку взрывоопасности внутренней среды следует производить не по температурным пределам воспламенения, а путем сравнения действительной концентрации паров с нижним концентра­ционным пределом распространения пламени (воспламенения).

3.3.6. Если концентрация окажется в пределах опасности (с уче­том коэффициента запаса, равным 20), следует предложить меры,обеспечивающие снижение концентрации до безопасных пределов [5, с. 3 - 9], то есть конечная концентрация φКОНопределяется по формуле:


φконНПВ/20 , (5)


где значения φни φв, приведенные к 25 °С при атмосферном давле­нии [5, Приложение]. Слушателю необходимо определить значения величин φни φв при температуре среды, отличной от 25 °С, по формулам:

; (6) , (7)

где tр- рабочая температура среды в аппарате, °С.

Взрывобезопасные условия эксплуатации аппаратов с горючими газами и перегретыми парами определяют из выражений


; (8)

, (9)

где φр.без - взрывобезопасная концентрация горючего вещества в газопаровоздушной смеси, об. доли.В аппаратах с длительно хранящимися и особенно нагретыми жидкостями концентрация паров близка к насыщенной, т.е. φрs. Здесь φs- концентрация насыщенного пара при рабочей температуре жидкости, определяемая по формуле

, (10)

где РS- давление насыщенного пара жидкости при рабочей темпера­туре, Па.

При эксплуатации аппаратов с открытой поверхностью испарения (окрасочные, закалочные, пропиточные ванны, емкости для промывки деталей и другие аппараты) БОК паров над зеркалом пожа­роопасной жидкости образуются при выполнении условии

, (11)

где - температура вспышки пожароопасной жидкости, °С [5, Приложение].

Взрывобезопасные условия эксплуатации открытых аппаратов определяют из выражения

0С . (12)

Концентрационные пределы распространения пламени газовых (паровых) смесей, состоящих из горючих и негорючих компонентов, оценивают по формуле

, (13)

где - концентрационный предел распространения племени (нижний или верхний) смеси, об.доли; - объемная доля i-го го­рючего компонента в смеси; . -концентрационный предел распространения пламени (нижний или верхний) i-го компонента, об до­ли; n- количество горючих компонентов в смеси.

Когда смесь газов (паров) состоит только из горючих компонентов:

. (14)

Кажущаяся молекулярная масса смеси паров, М, равна:

, (15)

где - относительное содержание компонента в растворе или смеси; - молекулярная масса вещества.

Относительное содержание компонентов в растворе определяется по формуле

; (16)


; (17)

где и - соответственно объемная и массовая доли i-го компо­нента в растворе; - объем i-го компонента в растворе, м3; - масса i-го компонента в растворе, кг; n- число компонентов в растворе.

Пересчет относительного объемного или массового содержания компонентов в растворе в мольные доли компонентов для бинарных растворов, содержащих компоненты А и В, производится по формулам

; (18)

, (19)

где и - объемные доли соответственно компонентов А и В в растворе, ; ρа и ρв- плотность чистых компонентов А и В [5, Приложение], кг/м3; и - массовые доли компонентов А и В в растворе, ; и - молекулярные массы чистых компонентов А и В, кг/кмоль; и - мольные доли компонентов А и В в растворе, .

Формулы для перевода массовых долей компонентов в газовых смесях в объемные доли, а также для определения плотности молекулярной массы и газовой постоянной смеси паров или газов приведены в таблице 3 приложения.

Чтобы избежать образования взрывоопасных концентраций внутри аппаратов трубопроводов, при их остановке полностью сливают огнеопасные жидкости и стравливают горючие газы, надёжно отключают трубопроводы с огнеопасными веществами и продувают внутренний объём аппаратов, чтобы в них не оставалось паров жидкостей и газов (пункт 11).


3.4. Оценка пожаровзрывоопасности аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкции


К названным аппаратам относятся:

- аппараты с пере­менным уровнем жидкости ("дышащие");

- аппараты с открытой поверхностью испарения;

- аппараты, периодически действую­щие.

Следуетопределить, имеются ли такие аппараты в технологической схеме.


3.4.1. Аппараты с переменным уровнем жидкости


Прежде всего нужноуказать, является ли выброс паровоздушной смеси через дыхательную трубу пожаровзрывоопасным [4, с. 21-23], согласно концентрационным пределам.

Необходимо определить - в результате малого или большого дыхания будет происходить поступление из аппаратов в атмосферу или в помещения паров жидкости.

Малым дыханием называют вытеснение паров наружу (или подсос воздуха внутрь аппаратов), вызываемое изменением температуры газового пространства под влиянием изменения температуры среды.

Большим дыханием называют вытеснение паров наружу (или подсос воздуха внутрь) при изменении уровня жидкости в аппаратах.

Если выброс опасен, следует определить, какое количество паров будет выходить наружу за один цикл "большого дыхания" [4, с.23; 5, с.19], и какой размер зоны взрывоопасной смеси с возду­хом может при этом образоваться [4, с. 23]. Объем взрывоопасной зоны вблизи места выхода паров (газа) определяется по формуле (2.15)[5, с. 22].

Концентрацию горючих веществ в воздухе производственного помещения с учетом того, что интенсивность их выделения из аппаратов относительно мала, а сами вещества равномерно распределяются во всем объеме помещения, определяют по формулам,

при отсутствии воздухообмена в помещении:

; (20)

при наличии воздухообмена в помещении:

, (21)

где - действительная концентрация горючих веществ в помещении, кг/м3; -суммарная масса горючих веществ, поступающих в помещение из аппаратов, кг; -свободный объем помещения, который определяется из выражения

VCB=0,8 LBH, (22)

где L,B,H -соответственно длина, ширина и высота помещения, м; А - кратность вентиляции, .

Предельно допустимое по условиям взрывоопасности значение действительной концентрации горючих веществ в производственном помещении (ПДВК) определяют из следующего неравенства

ПДВК<0,2φн . (23)

Вблизи дыхательных патрубков аппаратов и открытых поверхностей испарения пожароопасных жидкостей образуются местные зоны, объём которых оценивают по формуле:


, (24)


где -объем местной зоны ВСК, м3; -нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/; - коэффициент запаса надёжности, обычно принимаемый равным 2.

Количество горючих паров, выходящих из сообщающегося с атмосферой («дышащего») аппарата за один цикл «большого дыхания», определяют по формуле:


(25)

где GБ- количество выходящих паров из заполненного жидкостью аппарата, кг/цикл; VЖ- объем поступающей в аппарат жидкости, м3; величину VЖможно определить, зная геометрический объем аппарата VАП и степень его заполнения: VЖVАП; PP- рабочее давление в аппарате, Па.

Количество горючих паров, выходящих из сообщающегося с атмосферой («дышащего») аппарата при «малом дыхании», определяют по формуле:

(26)


где - количество выходящих из аппарата паров при изменении температуры среды в газовом пространстве, кг/цикл.

Количество горючих паров, выходящих при разгерметизации аппарата (например, периодически действующего аппарата, открываемого на загрузку или выгрузку продуктов), определяют по формуле:

(27)


где - количество выходящих из открытого аппарата паров, кг/цикл; Рбар- атмосферное (барометрическое) давление, Па; обычно принимают Рбар=1105, Па.



3.5. Анализ возможных причин повреждения аппаратов


Аппараты и трубопроводы могут повреждаться от:

- образования повышенных против норм давлений;

- появления динамических воздействий;

- образования высоких температур напряжений в материале стенок или от изменения прочностных свойств материала в результате воздействия высоких и низких температур;

- коррозии материала стенок или эрозии (механического истирания стенок) [5, с.46-53].

Эту общую схему анализа причин повреждений слуша­тель должен применить к конкретным аппаратам своего варианта курсового проекта, причем можно идти двумя путями: либо все вышеназванные причины повреждений аппаратов рассматривать для каждого аппарата своего варианта задания, либо каждую причину повреждений рассматривать для всех аппаратов, а затем переходить к следующей причине.

Независимо от избранного пути в качестве примера рассмотрим схему, когда названные причины повреждений рассматриваются применительно ко всем аппаратам варианта курсового проекта.

Образование повышенного давления в аппаратах

При исследовании возможности образования повышенного давле­ния в аппаратах следует:

аналитически установить, есть ли причины, приводящие к нарушению материального баланса (увеличение производительности насоса, неисправность редуктора, увеличение интенсив­ности закачки, образование пробок в расходной линии, увеличение сопротивления дыхательной линии, уменьшение расхода продукта потребителем при неизменном его поступ­лении, перекрытие расходных линий задвижками, переполне­ние емкостей при отсутствии переливных линий или автоматики и т.п.). Если какие-либо из этих причин могут иметь место, их надо указать в работе и пояснить, почему именно эти причины характерны для данного случая [4, с. 40 - 45];

установить, могут ли быть явления, вызывающие по­вышение температурного режима работы аппарата (повыше­ние температуры поступающего в аппарат вещества, повы­шение температуры подогрева аппарата, ухудшение, процес­са охлаждения аппарата, увеличение скорости экзотерми­ческих реакций и т.п.). Если какие-либо из этих явлений реально могут иметь место, их следует указать. При этом можно показать расчетом, на сколько может повыситься давление в аппаратах с жидкостями или газами при повы­шении температуры ни определенную величину [4, с. 45 – 47; 5, с. 47];

установить, может ли быть явление, приводящее к нарушению нормального процесса конденсация паров (умень­шение или прекращение подачи охлаждающей среды, загряз­нение теплообменной поверхности). Если это явление может иметь место, пояснить его [5, с. 47];

установить, могут ли быть причины, приводящие к попаданию в высоконагретые аппараты легкокипящих жид­костей. Если это возможно, объяснить, к каким последствиям это может привести [4, с.48; 5, с. 48 - 53].

Образование динамических воздействий в аппаратах

При исследовании возможности образования динамических воздействий в аппаратах необходимо выяснить:

- могут ли быть опасные вибрации;

- могут ли быть гидравлические удары и из-за каких причин [4, с. 49].

Образование температурных напряжений или уменьшение прочностных свойств материала стенок аппаратов

При исследовании возможности образования температурных напряжений или уменьшения прочностных свойств материала стенок аппаратов следует установить:

- есть ли в аппаратах жестко соединенные конструкции (например, кожухотрубчатые теплообменники длиной более 2 м, жестко закрепленные трубопроводы и т.п.);

- есть ли толстостенные аппараты;

- могут ли на материал стенок аппаратов (в данном случае) действовать высокие температуры (например, тем­пература пламени печей) [6];

- представляет ли опасность действие низких температур (минус 30 градусов и ниже) на аппараты, размещенные на открытых площадках. Если аппараты выполнены из мате­риала Ст.3 кипящих мартеновских плавок и не имеют тепло­изоляции, предложить соответствующую защиту в пункте 11 данного курсового проекта. Указанные вопросы изложены на с. 53-58 [4];

- оценить опасность внутреннего напряжения в стенке сосуда. Внутреннее напряжение можно рассчитать по формуле (4.29), (4.30), с. 52 [5]. Следует посмотреть, предусмотрена ли защита против этой опасности, и, если таковой нет, решить, следует предлагать какие либо мероприятия для ее прекращения (также в п. 11).

При исследовании причин, приводящих к химическому износу материала (коррозии), следует изучить материал на с. 58-64 [4] и установить:

- имеет ли продукт коррозионные примеси: сернистые соединения, хлористые соли, кислоты и др.

- может ли продукт, взаимодействуя с водой, разла­гаться с образованием слабых кислот.

По всем выявленным характерным причинам поврежде­ний следует проверить наличие средств защиты и при необходимости предложить дополнительные в п. 11.


3.6. Анализ возможности появления характерных

технологических источников зажигания


При выяснении возможности появления технологичес­ких источников зажигания следует:

- установить, есть ли на данном производстве аппара­ты, работа которых связана с использованием открытого огня, например, трубчатые печи, огневые реакторы и т.п. Рассмотреть, как они расположены по отношению к сосед­ним аппаратам (см. план установки [1]), предусмотрены ли меры, исключающие контакт горючих веществ с факела­ми пламени при авариях на установке. Если отсутствует защита, предложить ее;

- установить, есть ли опасно нагретые поверхности аппаратов, т.е. поверхности, температура которых превы­шает 80 % температуры самовоспламенения веществ, образовавшихся при проявление химических реакций;

- установить наличие в аппаратах веществ, нагретых до температуры, превышающей температуру их самовоспламенения;

- установить наличие веществ или отложений на стенках, способных самовозгоратьсяпри соприкосновении с воздухом, а также способных воспламенятьсяпри взаимоконтакте с воздухом или при соприкосновении с водой;

- указать, какие мероприятия следует осуществить, чтобы исключитьподобные источники зажигания;

- выявить возможность образования источников зажигания от теплового проявления механической энергии:

при наличии насосов - перегревы подшипников (температуру нагрева подшипника можноопределить поформуле (5.14) [4]; (5.4) [7] илипо описанию на с. 63-64 [4];

при наличии компрессоров - не только перегрев подшипников, но и перегрев газа от теплоты адиабатического сжатия (темпе­ратуру газа можно определить расчетом - см. с. 64-65 [5], формула (5.8) [7]);

при наличии конвейеров, аппаратов с мешалками, при ис­пользовании скребковых инструментов для очистки поверх­ности, при открывании люков (световых и замерных) на аппаратах - искры от механических ударов и т.п. [7];

- установить возможность появления источников зажига­ния оттеплового проявления электрической энергии: при наличии перемещения диэлектриков - разряды статического токов на открытых площадках (резервуары, этажерки, колон­ны и т.п.) - разряды атмосферного электричества (п.6 [7]).


3.7. Возможные пути распространения пожара


При рассмотрении данного вопроса следует указать, какие масштабы может принять возникший пожар, как быстро он может распространиться, какую опасность представит для аппаратов, зданий и сооружений, каковы могут быть последствия. После такой общей характеристики следует:

- установить, какое количество горючих веществ (при­мерно) может находиться одновременно на установке, какова удельная загрузка, а следовательно, возможная длительность и примерная температура пожара.

- выяснить, есть ли возможность уменьшения количества горючих ве­ществ при аварии и пожаре, установить наличие аварийных сливов и аварийного стравливания горючих газов и т.п.;

- установить, возможно ли растекание горючих жидкостей (в случае аварии или пожара) по территории или в помещении. Какие меры предусмотрены для ограничения свободного растекания жидкостей;

- установить, возможно ли образование на данной производственной территории газового облака (при аварии аппаратов), каковы пути его распространения, какие меры необходимо принять для снижения этой опасности;

- выявить, имеются ли на данном производстве такие коммуникации, по которым может распространяться огонь при пожаре (п.7 [7]); дыхательные линии; линии паровоздушных смесей; линии с горючими жидкостями, работающие неполным сечением или периодического действия, воздуховоды вентиляции с наличием горючих отложений на внутренней поверхности и т.п. При отсутствии соответствующей за­щиты по указанным выше направлениям предложить ее в п.11;

- установить, в каких помещениях и для каких аппара­тов следует иметь стационарные системы пожаротушения. Проверить, имеются ли они на данном производстве. При необходимости защиты аппаратовили помещений стационар­ными системами пожаротушения предложить их в п.11.



3.8. Расчет категории производственного помещения

по взрывопожарной и пожарной опасности


Определение категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с [8 - 11] следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещений к категориям, от высшей (А) к низшей (Д).

В качестве рас­четного критерия взрывопожарной опасности следует выби­рать наиболее неблагоприятный вариант аварии, исходя из проведенного анализа пожарной опасности технологического процесса, в соответствии с вариантом задания на курсовую работу.

Количество поступивших в помещение веществ опреде­ляется, исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчетная авария аппарата, содержа­щего наибольшее количество самого пожаровзрывоопасноговещества;

б) все содержимое аппарата поступает в помещение;

в) происходит одновременно утечка веществиз трубопроводов, питающих аппарат в течение расчетного времени.

Расчетное время определяется, исходя из того, что при автоматическом отключении побудителя расхода или запорного устройства на трубопроводе длительность отключения насоса или компрессора принимается равной 120 с., а при ручном – 300 с. [12, п.1,2].

Критерием оценки взрывопожарной и пожарной опасности помещений является избыточное давление взрыва.

Наличие аварийной вентиляции учитывается в соот­ветствии с рекомендациями [11].

Слушателям рекомендуется выпол­нять расчет на ЭВМ в соответствии с имеющимся банком программ. При этом к пояснительной записке следует прикладывать распечатку расчета.


  1. Вопросы экологии


Следует сделать общий вывод (с учетом пожаровзрывоопасности сооружений, экономики и опасности выброса паров для окружающей среды), выяс­нить меры, принятые для снижения указанной опасности, и, если их недостаточно, рекомендовать дополнительные (с.23-26 [4]).


  1. Разработка необходимых средств защиты. Расчет

Если автор курсовой работы придет к заключению, что необходима защита аппарата инертным газом, требуемое время продувки аппарата инертным газом нужно определить расчетом по известной методике [4, с. 102].

Предельно допустимую взрывобезопасную концентрацию флегматизатора (ПДВК) вычисляют по формуле

, (28)

где - коэффициент запаса надежности, принимаемый следующим образом

при об. долей ,

при об. долей ,

- минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора, для смесей горючих паров и газов определяется расчетом согласно ГОСТу; величину можно также определить по формуле

, (29)

где - минимальное взрывоопасное содержимое кислорода (МВСК), величина которого оценивается расчетом (при флегматизации среды азотом) по формуле

, (30)

где - стехиометрический коэффициент при кислороде в уравнении сгорания 1 моля горючего вещества (из уравнения горения).

Определить значение минимальной флегматизирущей концентрации при температуре среды, отличной от 25 °С, можно по формуле

. (31)

Количество инертного газа, необходимого для флегматизации горючей смеси в аппарате, определяют из выражения

, (32)

где Vф - количество подаваемого в аппарат инертного газа, м3; Vсв- свободный объем аппарата, занимаемый парогазовоздушной смесью, м3и определяемый по формуле: .

При возможности образования повышенного давления в аппарате проверить, защищен ли он предохранительным клапаном, и определить необходимую площадь его сечения [4, с.50 – 53; 13]. Необходимо учесть, что Рс [13] принимается равным атмосферному давлению: 1105Па; диаметр сопла клапана 30 мм; максимальный приток газа в ресивер Gmax=Gб или Gmax=GМ.



  1. Пожарно-профилактические мероприятия


В качестве пожарно-профилактических мероприятий слушателем могут быть предложены следующие: организационные, технические, лечебно-профилактические [4, с. 9 - 17]. Рекомендуется сделать общий вывод на основании ранее предложенных мероприятий по защите аппаратов и трубопроводов для п.11 и представить их на листе пожарно-технологической карты процесса.


3.12. Разработка пожарно-технической карты


После анализа пожарной опасности, разработки пожарно-профилактических мероприятий, определения ка­тегории помещения по взрывопожарной и пожарной опаснос­ти следует разработать пожарно-техническую карту, кото­рая заполняется в виде чертежа в соответствии с тре­бованиями ЕСКД на стандартном листе чертежной бумаги (формат А4).

Пожарно-техническая карта включает в себя (Приложение 1):

- прин­ципиальную технологическую схему производства;

- схему размещения оборудования и материалов (план и разрез производственного здания);

- план эвакуации из производственного здания;

- факторы пожарной опасности;

- мероприятия по защите;

- схема выбранного средства защиты ПК (предохранительного клапана).

Составные части карты целесообразно разместить следующим обра­зом: принципиальная технологическая схема, схема раз­мещения оборудования и материалов, разрез здания; план эвакуации; схема ПК - на площади 2/3 основного формата. На оставшейся 1/3 части формата целесообразно дать характеристику пожарной опасности и меры пожарной защиты (с полями связки), спецификацию и штамп.

При разработке принципиальной технологической схемы следует руководствоваться рекомендациями [4, с. 318]. На плане размещения оборудования следует ука­зать: основные размеры помещения, расстояние между аппаратами и до стен технологического оборудования, вероятное место наиболее опасной аварии, выделив их красным цветом.

Факторы пожарной опасности процесса отражают:

- пожаровзрывоопасные свойства веществ;

- возможность возникновения пожара (место, причины);

- возможные пути распространения пожара;

- опасность для жизни людей;

- опасность для материальных ценностей;

- характеристики общей опасности (категории);

- наиболее опасные участки.

В таблице факторов пожарной опасности и мероприятий по защите указываются: в графе 1 (поле связки) номер аппарата, где имеется тот или иной вид опасности, соответствующей графе 2; в графе 2 кратко излагаются наиболее характерные виды пожарной опасности в соответ­ствии с выполненным анализом пожарной опасности; в графе 3 (поле связки для мер пожарной защиты) указываются номера аппаратов, на которых предусмотрена защита в соответствии с перечнем мер защиты, разработанных в курсовом проекте и приведенных в графе 4. Меры пожарной защиты целесообразно приводить в соответствии с порядком изложения пожарной опасности, т.е. если в графе 2 приводится вид опасности, то в графе 4 следует указать меры защиты, предлагаемые в курсовом проекте или имеющиеся в описании технологического процесса производства.

Рекомендации по разработке пожарно-технической карты более подробно изложены в работе [4, с. 333-336].


4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ


4.1. Производство полиэтилена методом низкого давления


Полиэтилен и полипропилен получают путем полимери­зации соответственно этилена и пропилена методом низкого давления с использованием в качестве катализатора слабого раствора триэтилалюминия в бензине и циклогексане. В результате полимеризации получается механическая смесь (суспензия) мелких частичек полимера с растворителем, так как полиэтилен и полипропилен в бензине и циклогексане не растворяются. Полученные полимеры в дальнейшем освобождаются от растворителя путем фильтрации, промываются метиловым спиртом и высушиваются. Готовая продукция в виде мелкого порошка насыпается в мешки или предварительно формуется в гранулы, а затем насыпается в мешки. В данной работе рассматривается только процесс полимеризации. Процессы дальнейшей обра­ботки получаемой суспензии не рассматриваются. Технологические процессы полимеризации, как этилена, так и пропилена принципиально не отличаются. Поэтому ниже приведена схема и дано описание технологическо­го регламента, общего для полимеризации этилена и полипропилена.

Сырьем для получения полиэтилена методом низкого давления служит очищенный этилен и смешанный металлоорганический ка­тализатор— триэтилалюминий и четыреххлористый титан. Вместо триэтилалюминия могут применяться также диэтилалюминийхлорид, этилалюминийдихлорид или триизобутилалюминий.

Триэтилалюминий получают в две стадии. При взаимодействии алюминия с хлористым или бромистым этилом получают промежу­точный продукт — сесквигалоид. Действием металлического натрия на сесквигалоид получают триэтилалюминий. Процесс получения может быть периодическим или непрерывным. Триэтилалюминий — бесцветная прозрачная жидкость плот­ностью 840 кг/м3, температурой кипения 194 °С. На воздухе само­воспламеняется. При взаимодействии с водой, спиртами и другими веществами взрывается. Ядовитое вещество, вызывает отравление и ожоги.

Четыреххлористый титан — жидкость с резким запахом, плотно­стью 1730 кг/м3, температурой плавления —23 °С и кипения 136 °С.


Механизм полимеризации


Полимеризация этилена при низком давлении происходит по анионному механизму по следую­щей схеме:

1) активация катализатора (образование катализаторного комплекса):

2А1 (С2Н5)3 + 2Т1С14▬► 2А1 (С2Н5)2С1 + 2Т1С13+ С2Н4+ С2Н6

Комплекс

2) рост цепи — выпавший из раствора порошок треххлористого титана адсорбирует на поверхности хлорэтилалюмнний, создавая ТНТ активации; мономерные звенья присоединяются к катализаторному комплексу, образуя растущую цепь путем внедрения эти­лена между атомом алюминия и алкилом:

СаН5 CH2-CH2-C2HS

(TiCl3)AL-C2H5+CH2=CH2 + (TiCl3)Al-C2H5+CH2=CH2▬►

C1

СН2—СН2—СН2—СН2—С2Н5 ▬► (TiCl3)А1 —С2Н5

С1

и т. д.

3) обрыв цепи происходит за счет регенерации активного цент­ра, вследствие передачи цепи на мономер или на растворитель. Происходит образование соединения типа:

2Н4)m— С2Н5iС13)А1-(С2Н4)n2Н5Cl

которое, распадаясь, дает смесь полиэтилена, гидрата алюминия и четыреххлористого титана


СН2= СН - (- СН2- СН2 -)m-1- С2H5

+ AlH3+ TiCl4

СН2= СН— (-CH2-CH2—)n-1- С2H5


Технология получения


Технологический процесс получения по­лиэтилена с использованием триэтилалюминия и четыреххлористо­го титана в качестве катализаторов может быть как периодическим, так и непрерывным. В настоящее время применяют несколько тех­нологических схем, отличающихся различными конструкциями и объемами реакторов, способами отмывки катализатора от полиэти­лена и т. д. Наиболее распространенный способ состоит из трех по­следовательных непрерывных операций: полимеризации этилена, отмывки его от катализатора и сушки.

Технологическая схема полимеризации этилена приведена на рис.1 Приложения 2.

Из цеха катализаторов в мерники 4 и 5 подаются 5 %-е растворы триэтилалюминия (или диэтилалюминийхлорида) и че­тыреххлористого титана. Отмеренные количества катализаторов самотеком поступают в емкость 2, где они перемешиваются и раз­бавляются бензином и циклогексаном до 0,2 %-й концентрации. Емкость имеет водяную рубашку для нагрева раствора до 50 °С. Сформированный катализаторный комплекс насосом 1 закачивает­ся в реактор 6 и поддерживается в нем на постоянном уровне. Ре­актор представляет автоклав колонного типа емкостью около 10 м3. Этилен подается в нижнюю часть реактора по трубам 20. Поступая в реактор через систему эрлифта, этилен обеспечивает перемешивание реакционной массы, отводит тепло полимеризации и частично полимеризуется в полиэтилен. Полимеризация производится при t=50—60 °С, и эта температура поддерживается изменением количества и температуры подаваемого этилена. Не вступивший в реакцию этилен, нагретый и насыщенный парами растворителя, отводится из верхней части полимеризатора на циркуляцию, которая осуществляется следующим образом. Этилен с парами растворителей (t=80 °С) последовательно проходит цик­лонные отделители 7, в которых улавливаются брызги растворите­ля и частички полиэтилена; конденсатор-холодильник 10, где про­исходит охлаждение до 40 °С и частичная конденсация паров рас­творителя, поступает на разделение в аппарат 11. Очищенный эти­лен подается по линии 7 снова в реактор, смешиваясь по пути со свежим этиленом. Растворитель, содержащий полиэтилен, из отде­лителей 8 и 11 с помощью насосов 9 и 12 возвращается в полимеризатор вместе с циркулирующим этиленом (по линии 20). Кроме того, осуществляется непрерывная циркуляция смеси в самих отде­лителях. Образующийся полимер в виде суспензии полиэтилена в растворителе (соотношение 1:10) отводится из полимеризатора по линии 18 в сборник 19, где происходит выделение растворенного эти­лена за счет снижения давления до 0,01 МПа и температуры до 70 °С. Выделившийся этилен для улавливания паров растворителя проходит холодильник 16, сепаратор 13 и поступает на очистку. Суспензия полиэтилена из сборника 19 насосом 17 подается в сбор­ник 15, а из него насосом 14 — в цех отмывки.

Процесс полимеризации этилена при низком давлении сопровождается загрязнением полученного полимера остатками катализатора, которые ухудшают химические свойства полимера и изменяют его цвет до коричневого. Поэтому возникает необходимость удаления катализатора из полимера, что достигается разложением катализатора с последующим растворением полученных продуктов и отфильтрованием их от полиэтилена.

Технологический процесс разложения и отмывки катализатора показан на рис.2 Приложения 2. Суспензия, непрерывно циркулирующая по кольцу 1, отбирается в центрифугу 2, где отделяется жидкая часть (фугат) от полиэтилена. Фугат из центрифуги самотеком поступа­ет в сборник 20, из которого насосом 19 перекачивается в отделение отстаивания, нейтрализации и очистки. Отжатый полиэтилен, со­держащий 30—40 % растворителя и катализаторный комплекс, вы­гружается шнеком 21 в сборник 15, где нагревается до 50 °С. В сбор­ник подается метиловый спирт (свежий по линии 16 и фугат по ли­нии 13) и перемешивается в течение 1 ч до разложения комплекса катализатора в растворимые продукты. Полученная суспензия на­сосом 14 подается во вторую центрифугу 3, где кроме отжима пре­дусматривается промывка полиэтилена метанолом. Фугат (отрабо­танный метанол) самотеком поступает в сборник 16, из которого насосом 18 транспортируется на регенерацию. Отжатый полиэти­лен, содержащий 30—40 % метанола и неотмытые продукты разложения катализаторов, выгружается из центрифуги в сборник 11. Туда же подается метиловый спирт (свежий по линии 12 и фугат по линии 9), и при тщательном перемешивании в течение 1 часа при температуре около 50 °С происходит отмывка полиэтилена от продуктов разложения катализаторов. Полученная суспензия насосом 10 подается в третью центрифугу 4, в которой осуществляется промывка осадка метанолом и отжатие. Метанол из центрифуги самотеком поступает в сборник 17 и частично в сборник 13. Отжатый полиэтилен с остаточным содержанием метанола 30 - 40 % подается в шнек 5 и транспортируется попеременно в один из двух бункеров-смесителей 7 с планерным шнеком 8. В бункере по линии 6 к полиэтилену поступает ряд добавок, улучшающих его качество: стабилизатор, интрофосфат натрия и этиленгликоль (для осветления), воск (для повышения блеска) и т.д.

Разработаны и другие способы промывки и отжима полиэтилена. Например, вместо центрифуг применяют непрерывно действующие гидроциклоны, соединенные последовательно с малогабаритными промывателями. Но они еще не нашли широкого распространения.

Свойства полиэтилена, получаемого методом низкого давления, можно изменять в известных пределах условиями его получения. Особенно большое значение имеет соотношение между триэтилалюминием и четыреххлористым титаном. Обычно применяют молярное соотношение в пределах от 1:1,2 до 1:1 (Аl(C2H5)3:TiCl4). Молекулярная масса получаемого полиэтилена при этом составляет 75000-350000. При молярном соотношении 2:1 образуется полимер с молекулярной массой 10 000 000, а при соотношении 1:2 – около 30 000. при замене триэтилалюминием Аl(C2H5)2Сlполучают полимеры с молекулярной массой менее 75 000.

Полимеризация этилена при низком давлении значительно проще в аппаратурном оформлении и дает более высокую конверсию, чем при высоком давлении, но имеет следующие недостатки: необходимость применения большого количества растворителей и их регенерации; применение легко взрывающегося катализатора и необходимость его синтеза; необходимость отмывки катализатора и меньшая чистота полимера.

Методом низкого давления получают полиэтилен высокой плотности (ГОСТ 16338-77). Его выпускают в чистом виде (базовые марки), а также в виде композиций с добавками полимерными и неполимерными (в том числе с красителями и стабилизаторами). Базовые марки полиэтилена имеют вид порошка, а композиции на их основе – порошка или гранул одинаковой геометрической формы, с размером в любом направлении 2-5мм. Применяют его там же, где и полиэтилен низкой плотности. Плотность всех сортов этого полиэтилена (высшего, 1 и 2-го) должна быть 951-952 кг/м3с допуском +/- 3кг/ м3.

По пожарной опасности цеха синтеза катализатора, полимеризации, разложения и отмывки катализатора, сушки полимера относятся к категории А (рис.3, 4 Приложения 2). Технологическое оборудование процессов получения сесквигалоида и алюминийорганического катализатора, гашения шлама, а также хранения и подготовки металлического натрия размещают в отдельных кабинах, имеющих легкосбрасываемое покрытие, обособленную систему вентиляции и самостоятельный выход наружу. Аппараты процесса полимеризации и сборники цеха разложения и отмывки катализатора размещают на открытых площадках, оборудованных барьерами во избежание свободного растекания бензина и циклогексана при аварии.

Все аппараты, содержащие бензин, циклогексан, метанол, сесквигалоид, металлоорганичекие катализаторы, находящиеся под защитой азота, оборудуются дыхательными клапанами. Сообщение аппаратов с атмосферой осуществляется через гидравлические масляные затворы.

Все аппараты и трубопроводы должны быть оборудованы автоматическими средствами защиты, контроля и регулирования процессов и надежно заземлены. Аппараты и трубопроводы периодически должны очищаться и проверяться на прочность и герметичность. Электрооборудование во всех цехах должно применяться взрывозащищенное класса В-1а – для открытых установок.



4.2. Цех окраски изделий с краскоприготовительным отделением

Окрасочный цех автомобилестроительного и тракторо­строительного заводов предназначен для окраски и сушки металлических деталеймашин. Перед окраской поверхность окрашиваемых деталей очищают от ржавчины и обезжиривают. Необходимое количество лакокрасочного материала приго­товляется в краскоприготовительном отделении цеха путем разбавления полуфабриката соответствующим растворителем.

Для окраскиавтомобильных деталей используется лакокрасочныйматериал, представляющий собой раствор нитроклетчатки и глифталевойсмолы в ацетоне, а для, окраски тракторных деталей используется раствор синтетической полиэфирной смолы в бензоле. Технологические про­цессы приготовления готового состава красок, а также процессы подготовки деталей, их окраска и сушка одинаковыкак наавтомобильном, так и на тракторном заводах.

Поэтому ниже приведенасхема (рис. 5 Приложения 2) и дано описание технологического процесса, общего для цеха окраски автомобильных и тракторных деталей.

В настоящее время в промышленности окраска пневматическим методом нанесения является основной и составляет более 70 %. Для пневматического распыления материалов используются установки, состоящие из ручных краскораспылителей, соединенных шлангами с емкостями для краски (красконагнетательными баками или стаканчиками) и линией подачи сжатого воздуха от компрессора. Для очистки воздуха от загрязнений устанавливается масловодоотделитель. в случае окраски с подогревом в схему включается нагреватель.

Безопасность труда и при пневматической окраске зависит в основном от характера ручного труда и потерь применяемых материалов, а следовательно, загрязнения воздушной среды и рабочего помещения вредными веществами в виде паров растворителей и красочной пылью. маляр в течение смены (не менее 50 %) держит краскораспылитель массой 350-820 г. в правой руке. По физической нагрузке работа маляра относится к категории работ средней тяжести, проводится стоя, часто в неудобной, согнутой позе.

Для окраски небольших поверхностей при малом объеме работ применяют преимущественно краскораспылители со стаканчиком, когда краска самотеком подается к форсунке. Этот способ распыления имеет весьма существенный недостаток – приблизительно 20 % времени затрачивается на окраску вручную, маляру приходится затрачивать на наполнение стакана распылителя краской, что снижает производительность труда и вынуждает хранить на рабочем месте лакокрасочные материалы.

Постоянный контакт с лакокрасочным материалом при заливке вызывает дополнительное загрязнение воздушной среды парами растворителей и может привести к загрязнению кожных покровов, одежды. Различные по конструкции краскораспылители имеют различные потери окрасочных материалов на туманообразование. При изменении формы факела, т.е. при переходе от круглого к плоскому, потери на туманообразование возрастают почти вдвое. Особенно резко увеличиваются потери при повышении давления воздуха. При распылении цинковых белил вязкостью 28-30 с и воды вязкостью 9 с по вискозиметру ВЗ-4 было установлено, что потери на туманообразование растут с увеличением расстояния краскораспылителя от окрашиваемой поверхности в среднем в 3 раза; увеличиваются с уменьшением вязкости окрасочного материала; растут при увеличении давления сжатого воздуха с 2 до 3 атм в пределах расстояний от 140 до 680 мм; с уменьшением угла между осью красочного факела и окрашиваемой поверхностью с 90 до 450туманообразование увеличивается в 1,5 раза, особенно при давлении сжатого воздуха 1-2 атм. Улучшение условий труда может дать применение окраски изделий подогретыми лакокрасочными материалами.

При распылении подогретых красок уменьшается расход растворителей (за счет меньшего их содержания в красках) на 30 % для нитроматериалов и на 40 % для масляных, глифталевых, пентафталевых, мочевино- и меламиноалкидных лакокрасочных материалов, а следовательно, и снижаются потери на туманообразование. Наряду с этим сокращается число наносимых слоев из-за увеличения в 1,5-2 раза толщины одного слоя и повышения укрывистости, что тоже приводит к уменьшению потерь на туманообразование.

Гигиеническая оценка и изучение закономерностей распространения выделяющихся вредных веществ при пневматической окраске без организованного воздухообмена показали, что сконцентрированный на месте окраски красочный туман распространяется по помещению, оседая и рассеиваясь по мере удаления от мест окраски. При этом содержание вредных выделений уменьшалось, и на расстоянии 30 м от места окраски они находились в пределах допустимых концентраций или ниже их. По вертикали наиболее высокие концентрации вредных выделений были обнаружены на высоте 0,5 м от пола, самые незначительные – на высоте 5 м.

Красочная пыль содержится не только в воздухе, но и оседает на поверхности стен, оборудования, на спецодежде, кожных покровах работающих.

Содержание вредных веществ в воздухе зависит также от применяемых лакокрасочных материалов, организации труда маляров.

Значительно меньше загрязнение воздуха отмечается при окраске изделий в камерах на фиксированных рабочих местах по сравнению с тем случаем, когда рабочие обходят изделия, и особенно, когда струя краски направлена по ходу движения воздушных потоков от рабочего места по сравнению с окраской на «себя», т.е. при необходимости пребывания рабочего между окрашиваемым изделием и всасывающим отверстием местной вытяжной вентиляции.

Как показывают многочисленные исследования обеспечения безопасных условий труда, содержание в воздухе вредных веществ при пневматическом методе нанесения лакокрасочных материалов на уровне и ниже предельно допустимых концентраций возможно лишь при соблюдении оптимальных технологических режимов и оборудовании рабочих мест местной вытяжной вентиляцией. Местная вытяжная вентиляция уменьшает содержание вредных веществ в десятки и сотни раз.


Процесс приготовления краски

В краскоприготовительном отделении цеха насосом 1 подается необходимое коли­чество растворителя, которое отмеривается мерником 2 и сливается в лопастный аппарат-растворитель 3. Одновре­менно в растворитель 3 из бункера 4 подается полуфабри­кат краски, состоящий из 70 % смолы и 30 % растворителя.

В аппарате 3 при непрерывной работе мешалки и при подогреве его горячей водой (до температуры 40 °С на автомобильном заводе и до 60 °С на тракторном заводе) происходит растворение и разбавление полуфабриката до требуемого готового состава краски. В состав краски, потребной для цеха автомобильного и тракторного заводов, входит 20 % смолы и 80 % растворителя. Приготовленная краска из аппарата 3 забирается центробежным насосом 5,продавливается для очистки от твердых частичек через фильтр 6 и поступает в расходные емкости 7. Из емкостей 7 краска непрерывно циркулирует за счет насосов 8 по кольцевой линии 9 до окрасочной камеры 17 и обратно.

Процесс окраски и сушки деталей

Подлежащие окрас­ке металлические детали поступают из соседних цехов наплощадку 13 (см. рис. 6 Приложения 2) цеха окраски. Здесь детали навешивают на конвейер 10 и он доставляет их в камеру12 для механической и химической очистки от грязи и ржавчины и для обезжиривания. Химическая очистка осу­ществляется слабыми водными растворами фосфорной кислоты и ПАВ (поверхностно-активных веществ). После очистки и промывки деталей водой конвейер доставляет их для сушки в камеру 11. Очищенные и высушенные детали посту­пают в окрасочную камеру 17 через открытые проемы в торцовых стенах. Камера имеет два рабочих места для окраски изделий пульверизатором. К каждому пульвериза­тору по гибкому рукаву 18 подводится краска от циркуля­ционного кольца 9, а по отдельному рукаву - сжатый воздух. Производительность пульверизатора, диаметр краскоподводящего шланга, давление в шланге, размеры окрасочной камеры, помещений цеха, производительность рас­пылителей, объем камеры, общая площадь одновременно высушиваемых деталей и все другие данные приведены в табл. 4, 5 и 6 исходных данных. Окрасочная камера имеет вытяжную вентиля­цию. Отсасываемый воздух при выходе из камеры очищается от частичек краски, проходя через гидрофильтр.

Стены окрасочной камеры очищаются от осевшей краски мед­ными скребками раз в неделю, пол - после каждой рабочей смены. После окраски детали поступают на сушку в сушильную камеру 15. Сушильная камера терморадиационного типа с электро- или гаэообогревательными закрытыми па­нелями 16. Максимальная температура обогреваемой поверх­ности панели в камере автомобильного завода 300 °С, в камере тракторного завода – 400 0C. Сушильная камера имеет вытяжную вентиляцию. При сушке окрашенной поверхности автомобильных деталей выделяются пары ацетона, при сушке тракторных деталей выделяются пары бензола. Высушенные детали конвейе­ром подаются на разгрузочную площадку 14 и далее отво­зятся тележками в сборочные цехи. Устройство и работа сушильной камеры описаны в гл. 15 учебника [4]. План размещения оборудования в окрасочном цехе и краскоприготовительном отделении и продольный разрез здания по­казаны на рис. 6 Приложения 2.

После краткого изложе­ния сущности технологического процесса окраски трактор­ных деталей слушателям необходимо дать анализ пожарной опасности аппа­ратов и определить расчетным путем категорию взрывопожароопасности помещения мерников и растворителей (данные о помещении мерников, приве­дены в табл. 6 Приложения 3) или дать анализ пожарной опасности аппаратов (данные указаны в табл. 5 Приложения 3) и определить рас­четным путем категорию взрывопожароопасности помещения цеха, где размещены окрасочные камеры (данные о поме­щении окраски также приведены в табл. 5 Приложения 3). Выбор осуществляется по предпоследней и последней цифрам зачетной книжки.











Литература

  1. Пожарная опасность веществ и материалов: Справочник/ Под ред. И.В. Рябова: Стройиздат, 1966.

  2. ГОСТ 12.1.044-84. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. - М.: Изд-во стандартов, 1985.

  3. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения/ Под ред. А.Н. Баратова, А.Я. Корольченко. - М.:Химия, 1990.

  4. Алексеев М. В., Волков О. М., Шатров Н. Ф. Пожарная профилактика технологических процессов производств. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1986.

  5. Горячев С. А., Клубань В. С. Задачник по курсу ”Пожарная профилактика технологических процессов производств”. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1983.

  6. МУ к практической работе № 1 <<Возможные причины повреждения технологического оборудования>>. – Ростов н/Д: РГСУ, 2004.

  7. МУ к практической работе № 6 <<Производственные источники зажигания. Предупреждение развития пожара на производстве>>. – Ростов н/Д: РГСУ, 2004.

  8. СНиП 31-03-2001. Производственные здания. - М.: Изд-во стандартов, 2002.

  9. ОНТП 24-86. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной безопасности. - /М.: Изд-во стандартов, 1985.

  10. СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений. - М.: Изд-во стандартов, 1998.

  11. МУ к практической работе № 3 <<Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности>>. - Ростов н/Д: РГСУ, 2004.

  12. МУ к практической работе № 5 <<Пожарная опасность выхода горючих веществ из повреждённого технологического оборудования>>. - Ростов н/Д: РГСУ, 2004.

  13. МУ к практической работе № 4 <<Расчёт предохранительного клапана>>. - Ростов н/Д: РГСУ, 2004.


Приложение 1.




























Приложение 2.






Рис. 1. Технологическая схема полимеризации этилена




















Рис.2. Технологический процесс разложения и отмывки катализатора