1. Молниезащита

Молниезащита — комплекс защитных устройств для предупреждения и нейтрализации опасных проявлений атмосферного электричества. Разряды атмосферного электричества (молнии), а также вторичные проявления молнии способны стать причиной пожаров, взрывов и гибели людей.

Здания и сооружения I и II категорий должны быть защищены от прямых ударов молнии, электростатической и электромагнитной индукции и заноса высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации.

Здания и сооружения III категории должны быть защищены от прямых ударов молний и заноса высоких потенциалов через наземные коммуникации, а также от электростатической индукции, если корпус установки изготовлен из железобетона или синтетических материалов.

Наиболее опасен прямой удар молнии. Сила тока, возникающего при разряде молнии очень велика и способна вызвать загорание объекта. При вторичных проявлениях молний в металлических частях технологического и любого другого оборудования возникают токи высокого напряжения, что обусловлено электростатической и электромагнитной индукцией. Эти токи приводят к искрению между металлическими элементами конструкций и оборудования.

Для молниезащиты от прямых ударов молнии применяют молниеотводы. Молниеотвод состоит из трех частей: молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Молниеприемник — металлический стержень или трос, закрепленный над защищаемым объектом; токоотвод — проводник, соединяющий молниеприемник с заземлителем; заземлитель — устройство, позволяющее отнести ток в землю. Наиболее распространены стержневые (одиночные, двойные и многократные) и тросовые (одиночные и двойные) молниеотводы.

Молниеотводы ставят на защищаемый объект в самой высокой его точке или выполняют в виде отдельно стоящих конструкций в зависимости от категории производства по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности, степени огнестойкости здания и других факторов.

При устройстве защиты от прямых ударов молнии рекомендуется совмещенное заземляющее устройство, используемое для защиты от прямых ударов молнии, а также в качестве защитного заземления электроустановок и защиты от электростатической индукции. Защиту от электростатической индукции в зданиях и сооружениях, защищаемых от прямых ударов молнии отдельно стоящими или изолированными молниеотводами, осуществляют присоединением металлических корпусов всего оборудования и аппаратуры к специальному заземлению или к защитному заземлению электрооборудования. Для этой же цели можно использовать металлическую кровлю или наложить на неметаллическую кровлю сетку из стальной проволоки, присоединенной к заземлителю.

Для защиты от электромагнитной индукции между трубопроводами и другими протяженными Металлическими предметами в местах их взаимного сближения на расстоянии 10 см и меньше через каждые 20 м длины следует приваривать металлические перемычки, исключающие образование незамкнутых контуров. Чтобы защитить подземные металлические коммуникации (трубопроводы, кабели и т.п.) от заноса высоких потенциалов, необходимо при вводе в здание присоединить их к заземлителям защиты от электростатической индукции или к защитному заземлению электрооборудования.

Внешние наземные металлические конструкции, коммуникации для защиты от заноса высоких потенциалов присоединяют при вводе в здание к заземлителю защиты от электростатической индукции на ближайших двух опорах от зданий. Их присоединяют к заземлителям с сопротивлением не более 10 Ом, а также вдоль трассы через каждые 250-300 м — к заземлителям с сопротивлением более 50 Ом.

Устройства молниезащиты периодически проверяют.

Контрольные вопросы

1. Что такое статическое электричество?

2. Каково вредное и опасное действие статического электричества в промышленности?

3. Как оценить степень электростатической искроопасности объекта?

4. Каковы меры защиты от статического электричества?

5. Какие средства применяют для защиты от прямого удара молнии и вторичных ее проявлений?

Модуль 4. Организация и осуществление безопасности технологических процессов

Лекция 11

Организация и обеспечение безопасной технологии производства

• Условия, обеспечивающие безопасность разрабатываемых технологических процессов

• Безопасность эксплуатации сосудов, работающих под давлением

11.1 Условия, обеспечивающие безопасность разрабатываемых

технологических процессов

Многостадийные и одностадийные технологические процессы. Многие технологические процессы состоят из ряда последовательно размещенных в пространстве и времени производственных стадий, через которые проходят применяемые в процессе вещества. Одним из важных направлений технологического процесса в химической промышленности является сокращение числа стадий и переход к одностадийным процессам.

Одностадийные технологические процессы помимо увеличения эффективности производства позволяют оздоровить условия труда, улучшить управление процессом, облегчить переход от периодических к непрерывным схемам производства. С уменьшением числа аппаратов, трубопроводов и емкостей увеличивается общий уровень герметизации производства. Практика показывает, что нередко одностадийность дает возможность устранить из технологического процесса агрессивные или токсичные вещества.

Механизация трудоемких, опасных и вредных работ. Механизация технологических процессов, особенно трудоемких, опасных или вредных, позволяет освободить рабочего от тяжелых или монотонных операций, устранить контакт с ядовитыми веществами, вывести исполнителя из пожаро- и взрывоопасной зоны. Поэтому при разработке необходимо обеспечить максимально возможную степень механизации и автоматизации технологических процессов.

В химической промышленности наибольшее число ручных операций приходится на погрузочно-разгрузочные и транспортные работы. Имеются возможности для дальнейшей их механизации, тем более, что техническое оснащение таких операций известно и давно используется на практике. В химической промышленности уменьшение ручных операций наиболее вероятно в процессах с твердыми и сыпучими веществами: при подаче в аппараты и машины, выгрузке готовой продукции , удалении отходов, на внутризаводском и цеховом транспорте, при очистке аппаратов, емкостей и трубопроводов, затаривании, складировании, а также на операциях по отбору проб и замеру продуктов в емкостях.

Замена токсичных веществ менее вредными и опасными. Осуществляется замена ртутных приборов безртутными: ртутные дифманометры заменяют мембранные, ртутные вакуумные насосы – масляными; ограничивается применение ртути и в технологических процессах, устранение из анилинокрасочной промышленности бетанафтиламина позволило резко снизить опасность профессиональных заболеваний.

Вредное воздействие токсичных веществ предупреждается также проведением так называемой гигиенической стандартизации сырья и готовой продукции, при которой нормируется содержание вредных веществ в сырье и готовых продуктах. Например, топливный газ, подаваемый в города и на предприятия, согласно ГОСТ 5542-50, не должен содержать свыше определенных количеств сероводорода, аммиака, цианистых соединений, смолы, пыли. Ограничивается также содержание мышьяка в серной кислоте; ароматических углеводородов в бензинах; альдегидов, метанола и фурфурола в гидролизном этиловом спирте и т.п.

Непрерывность технологического процесса. В непрерывных процессах отпадает необходимость периодической (часто ручной) загрузки сырья и выгрузки готовых продуктов, следовательно, устраняются контакт с ними работающих и выделение газов и паров в атмосферу. Непрерывный процесс характеризуется равномерностью, устойчивостью и постоянством, что исключает необходимость постоянного регулирования технологических параметров. Это уменьшает возможность ошибок со стороны обслуживающего персонала. Стабильность непрерывного процесса уменьшает опасность образования застойных зон, местных перегревов, превышений концентраций, возникновения побочных реакций и других нарушений технологического процесса. При одной и той же производительности общий объем аппаратуры в непрерывном процессе значительно меньше, чем в периодическом, что позволяет легче обеспечить герметичность оборудования.

Устойчивость технологического процесса. Основным условием безопасности технологического процесса является его устойчивость, т.е. способность при случайном воздействии на процесс какого-то возмущения самопроизвольно возвращаться в первоначальное состояние. Если система неустойчива, то это может вызвать аварийные ситуации. Например, при случайном повышении температуры и недостаточном отводе тепла возможно мгновенное нарастание скорости реакции вплоть до взрыва. Поэтому еще при проектировании технологического процесса проверяют те его параметры, отклонения от которых могут создавать аварийные ситуации, находят границы, в которых они проявляются, и определяют способы их предотвращения.

Весьма важным для устойчивости технологического процесса является постоянство состава поступающих в процесс сырья и полупродуктов и содержание в них посторонних примесей. Технологическим регламентом определяются качественные показатели продуктов, применяемых в производ­стве с таким расчетом, чтобы обеспечить стабильность и безопасность технологического процесса.

Предотвращение образования взрывоопасных концентраций. Многие продукты органического синтеза получают окислением паров органических веществ кислородом (воздухом, техническим кислородом, смесью кислорода с азотом), азотной кислотой (оксидами азота) и другими веществами. К таким процессам относятся, например, окисление метанола в формальдегид, нафталина во фталевый ангидрид, этилена в оксид этилена, аммиака в оксид aзoтa и т.п. В таких случаях неизбежно образование смесей взрывоопасных веществ с кислородом, поэтому технологический процесс разрабатывают так, чтобы концентрации этих смесей были ниже нижнего или выше верхнего концентрационных пределов воспламенения.

Когда вывод состава смеси горючего с окислителем за концентрационные пределы воспламенения не целесообразен или невозможен по технологическим причинам и процесс должен осуществляться внутри области воспламенения, применяют флегматизацию, т.е. вводят компоненты, разбавляющие смесь до приобретения ею негорючих свойств. Эти компоненты флегматизации могут быть двух видов: инертные компоненты и ингибиторы горения.

Инертные компоненты — диоксид углерода, азот, пары воды разбавляют взрывоопасную среду, уменьшая содержание кислорода и при определенной концентрации могут сделать эту среду негорючей. Так, горение большинства веществ становится невозможным при снижении содержания кислорода в смеси до 12—16 %; для некоторых веществ, обладающих широкой областью воспламенения, предельное содержание кислорода должно быть более низким.

Ингибиторы горения являются отрицательными катализаторами, тормозящими реакцию горения. К ним относятся главным образом различные галогенпроизводные (СН₃Вг, СН₂С1Вг, СС1₄ и др.). Механизм их воздействия на процесс горения заключается в обрыве реакционных цепей при окислении горючего.

Применение вакуума. Известно, что при понижении давления область воспламенения сужается, при определенном вакууме в ряде случаев взрыв вообще, может быть исключен. Кроме того, при работе аппарата под вакуумом прекращается выделение в окружающую среду газов, паров, пыли, что уменьшает опасность взрывов и отравлений. Многие технологические процессы при понижении давления можно вести при более низких температурах, поэтому уменьшается возможность термического разложения продуктов, их перегрев, а также предотвращаются нежелательные побочные реакции, создающие дополнительную опасность взрыва. Однако при применении вакуума возможен подсос наружного воздуха в аппаратуру и образование в ней горючих сред. Поэтому при работе с вакуумом необходим постоянный надзор за герметичностью аппаратуры.

Инертные газы. Помимо использования в качестве флегматизаторов инертные газы широко применяют в химической технологии для предупреждения взрывов и пожаров. Можно утверждать, что современное взрывоопасное производство не может нормально функционировать без использования инертных газов.

Инертные газы применяют в химических производствах в следующих случаях:

- для продувки аппаратов и коммуникаций в процессе подготовки их к ремонту и чистке, а также перед пуском системы после остановки, вскрытия, нарушения герметизации;

- при передавливании сжиженных газов и легковоспламеняющихся жидкостей;

- для заполнения свободного пространства в емкости для хранения жидкостей, которые могут опасно контактировать с воздухом;

- при проведении огневых работ на резервуарах с остатками легковоспламеняющихся и горючих продуктов;

- в устройствах, где происходит сухой размол, рассев, грохочение горючих веществ;

- в качестве транспортирующего агента при пневматическом транспорте взрывоопасных веществ;

- при испытании оборудования на герметичность;

- для защиты от проявлений статического электричества;

- в целях пожаротушения.

Система сбрасывания и ликвидации взрывоопасных и токсичных газов. При проведении многих технологических процессов приходится удалять из аппаратуры, а также сбрасывать через предохранительные клапаны газы, часто взрывоопасные и токсичные. Удаляемые из технологического процесса

газы выбрасываются в атмосферу через воздушки (выхлопные стояки), либо направляются в факельную систему для сжигания. Через воздушки удаляют небольшие количества газов, которые не могут вызвать значительного загрязнения атмосферы.

Факельная система предназначена для сжигания относительно больших количеств сбрасываемых горючих газов и паров; аварийных сбросов от предохранительных клапанов или других устройств, установ­ленных на аппаратах и резервуарах; сбросов продуктов из отдельных аппаратов или системы аппаратов перед их пропаркой, продувкой, ремонтом и т.д.

При устройстве факельной системы сбрасываемые газы сохраняются для производства и только их относительно небольшое количество сжигается на факелах. При этом окружающая атмосфера не загазовывается.

Использование сжиженных газов. Сжиженные газы (пропан, бутан, этилен и др.) по ряду причин опасны в эксплуатации. Они тяжелее воздуха и могут скапливаться в низких местах территории. Их нижний концентрационный предел воспламенения очень низок [от 1,6 до 3,0% (об.)], а минимальная энергия воспламенения мала, поэтому они очень взрывоопас­ны. Сжиженные углеводородные газы имеют высокий коэффициент объемного расширения, поэтому сосуды с ними должны заполняться не полностью, а так, чтобы оставался свободный объем для газовой фазы.

При попадании жидкой фазы на открытые части тела происходят сильные обморожения, похожие на ожоги, поэтому необходимо применять защитную спецодежду: кожаные или резиновые рукавицы, прорезиненный фартук, очки.

Вынос оборудования на открытые площадки. Одним из важных принципов при проектировании производств химической промышленности 76РМа76ется вынос оборудования на открытые площадки и продуваемые этажерки. При размещении оборудования вне помещения вероятность образования взрывоопасных концентраций значительно уменьшается. Уменьшается воздействие тепловыделений на обслуживающий персонал, исключается необходимость устройства дорогостоящей вентиляции, снижается опасность отравлений токсичными веществами. Улучшаются уровня монтажных работ, создается возможность применения мощных кранов, мачт и других подъемных устройств и внедрения индустриальных методов строительства технологических установок. Колонны и другое гро­моздкое технологическое оборудование предварительно комплектуют обвязочными трубопроводами с 77РМатурой, на них наносят теплоизоляцию, оснащают лестницами и обслуживающими площадками и после этого ставят на фундаменты. В результате почти полностью исключаются монтажные работы на высоте.

Увеличение единичной мощности установок. Увеличение единичной мощности установок помимо большого экономического эффекта позволяет улучшить условия и повысить безопасность труда, а также уменьшить общую протяженность промежуточных (между цехами и установками) коммуникаций, что резко сокращает число арматуры и фланцевых соединений, являющихся потенциальными источниками газо- и паровыделений. При этом устраняются промежуточные емкости, вследствие чего уменьшается количество продукта, находящегося в системе, по сравнению с суммарным количеством продуктов в различных установках до укрупнения. Уменьшается также число насосов, компрессоров и другого оборудования, и они становятся более крупными, технически совершенными и удобными для обслуживания. В результате устранения или сокращения процессов охлаждения и повторного нагревания продуктов сокращается число теплообменников и холодильников, неудобных в эксплуатации, ремонте и очистке. Компактное размещение отдельных частей установки облегчает ее автоматизацию.

Автоматизация производственного процесса. Автоматизация позволяет осуществлять производственный процесс по заранее заданному технологическому режиму без физических усилий человека, а лишь под его контролем. В результате автоматизации повышается безопасность труда, улучшаются гигиенические условия его, повышается общая культура производства. Автоматическое регулирование обеспечивает необходимую информацию о протекании технологического процесса, поддержание его регулируемых параметров в заданных регламентом пределах или их изменение по заранее определенной программе, предупреждение несвоевременных или ошибочных действий оператора, вывод обслуживающего персонала из вредных и опасных зон и др.

Для условий безопасности наибольшее значение имеют ав­томатический контроль, защита и блокировка.