2.1 Изучение технологического процесса

2. Анализ состояния пожарной опасности

ОБЪЕКТА

Полипропилен (рисунок 2.1) получают путем полимеризации пропилена методом низкого давления с использованием в качестве катализатора слабого раствора триэтилалюминия в бензине А И-93 (зимний) и циклогексане. В результате полимеризации получается механическая смесь (суспензия) мелких частичек полимера с растворителем, так как полипропилен в бензине и циклогексане не растворяется. Полученный полимер в дальнейшем освобождается от растворителя путем фильтрации, промывается этиловым спиртом и высушивается. Готовая продукция в виде порошка или гранул насыпается в мешки.

Процесс приготовления катализаторного комплекса.

Процесс полимеризации, как было сказано выше, осуществляется в среде слабого раствора катализатора — триэтилаллюминия. Кроме катализатора используют также слабый раствор сокатализатора -4: четырёххлористый титан. В качестве растворителя используют смесь бензина и циклогексана в соотношении -2:1 (по объёму).

Чтобы реакция полимеризации шла нормально, и получаемый полимер соответствовал необходимым требованиям, концентрация катализатора и сокатализатора должна быть в пределах 0,2 — 0,3%. В цех полимеризации эти вещества поступают с 5%-ной концентрацией и, следовательно, их надо дополнительно разбавлять.

В соответствии с технологической схемой, 5%-ный раствор триэтилалюминия и четьтрёххлористого титана поступает в мерники 2 и 5 цеха полимеризации и из них в смеситель-разбавитель 1. В смеситель подается необходимое количество бензина по линии 3 и циклогексана по линии 4. В смесителе-разбавителе предусмотрена мешалка и рубашка для подогрева раствора до 50°С. Готовый катал изаторный комплекс насосом 25 закачивается в полимеризатор 8.

Процесс полимеризации.

/Ь 1

Полимеризация пропилена проводится в полимеризаторе. Готовый катализаторньтй комплекс подается по линии 24 в нижнюю часть полимеризатора, заполняет его. Пропилен подают также в нижнюю часть полимеризатора по линиям 7. Проходя через раствор катализатора, часть пропилена полимеризуется, образуя мелкие твердые частички полимера, которые стремятся оседать вниз. Реакция полимеризации сопровождается выделением тепла, избыток которого отводят за счёт охлаждения циркулирующего (не вступившего в реакцию) газа. Не вступивший в реакцию газ, нагретый и насыщенный парами растворителя, отводится из верхней части полимеризатора в циркуляционную сеть, состоящую из

циклонных отделителей 10, холодильника-конденсатора 11, сепаратора 13 и

насоса 14. . • ;;

В циклонных отделителях 10 от газа отделяются капли растворителей и частички полимера. Растворитель, содержащий полимер, из нижней части отделителей-сепараторов 13 насосами 14 подаётся снова в полимеризатор. В холодильнике-конденсаторе 11 газ и пары растворителя охлаждаются водой до 40°С. При этом пары растворителей конденсируются. Далее охлаждённый газ в смеси с конденсатом проходит циклонный сепаратор 13, освобождается от жидкости и по линии 9 подается на смешение со свежим газом, поступившим в цех по линии 6. Смесь свежего и охлаждённого циркулирующего по линии 7 (как было сказано выше) газа подаётся в полимеризатор. Таким образом, температура в полимеризаторе регулируется изменением количества и температуры циркулирующего газа.

Образующийся в полимеризаторе 8 полимер в виде взвеси твердых частиц в растворителе (в соотношении 1:10) отводится из нижней части аппарата по линиям 23 в сборник 21. Здесь происходит выделение из жидкости растворённого в ней газа за счёт снижения давления в сборнике. Выделившийся пропилен для улавливания из него растворителя проходит водяной холодильник 22. Смесь газа и растворителя из холодильника поступает на разделение в сепаратор 16. Газ из сепаратора по линии 16 подается в цех очистки, а жидкая фаза по линии 17 поступает в сборники растворителя. Суспензия, освобождённая от газа, из сборника 21 насосом 20 подается в конечный сборник 19 и из него по линии 18 поступает на дальнейшую обработку.

Размещение оборудования на плане цеха показано на рисунке 2.2.

I' i		(>
rf be
Jg

->о /

Рисунок 2.1 - Аппаратная технологическая схема процесса полимеризации

тена методом низкого давления

/Ш 13

Рисунок 2.2 - Размещение оборудования производства получения полипропилена методом низкого давления. Таблица 2.1 - Спецификация оборудования

Позиция на рисунке 2.1

Наименование оборудования

Смеситель-разбавитель

Мерник 5% триэтилалюминия

Линия подачи бензина

Линия подачи циклогексана

Мерник 5% четырёххлористого титана

Линия свежего пропилена

Линия подачи пропилена в полимеризатор

Полимеризатор

Линия циркуляционного газа

Циклонные отделители

Холодильник-конденсатор

Линия отвода избыточного газа

Сепаратор

Насосы циркуляционные

Линия отвода газа на очистку

Сепаратор

Линия отвода растворителя Линия подачи суспензии

Конечный сборник суспензии

Насос суспензионный

Сборник суспензии

Холодил ьн и к-кондесатор

Линия отвода суспензии

Линия подачи катализаторного комплекса

Насос подачи катализатора

2.2 Анализ свойств веществ, применяемых в технологическом

аппарате

В технологическом процессе полимеризации применяются следующие вещества:

1. Бензин АИ-93

2. Циклогексан, C₆Hi₂

3. Метиловый спирт, СН4О

4. Этилен

5. ПропиленС₃Н₆

Также в технологическом процессе полимеризации применяются слабые растворы триэтилаллюминия и четырёххлористого титана.

В

Лист

foda

Наиболее пожарную опасность представляю: бензин АИ-93, циклогексан (С6Н12), метиловый спирт (СН4О), пропилен(СзНб). Проанализируем их характеристики и внесем данные в таблицу 2.2.

Показатель взры вопожароопас ности	Вещества
	Бензин АИ-93	Циклогексан, QII12	Метиловый спирт, CR,0	| Пропилен, С311б
Группа горючести	ЛВЖ	ЛВЖ	ЛВЖ	ГГ
Температура вспышки	-з&ос	-17 °С	6°С	18°С
[Температура воспламенения f	5°С 3 С	гто*сО	13°С	-
! Температура самовоспламенения	435 °С	259°С	440°С	455°С
I Нижний концентрационный предел I распространения пламени	1,16%	1,3%	I 6,98%	2,4%
I Верхний концентрационный предел распространения пламени	7,04 %	7,8%	35,5%	11%
Нижний температурный предел распространения пламени	-38 С	-17 °С	5°С
Верхний температурный предел распространения пламени	5°С	20°С	39°С	1В
I Температура тления	-	-
I Условия теплового самовозгорания	-	-	-	-
Минимальная энергия зажигания	0,41 мДж	0,22 мДж	0,14 мДж	3,4 мДж
Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и др.	+	+	+	+
Нормальная скорость распространения пламени	0,45 м/с	0,436 м/с	0,572 м/с	0,51 м/с
Минимальное взрывоопасное содержание кислорода	15,9%	10,8%	10,48%	11,9%
Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора	С02 23%	С02 25%	со2 30%	-
Максимальное давление взрыва	586 кПа	858 кПа	620 кПа	648 кПа
Скорость нарастания давления взрыва	8,3 Мпа/с	9,1 Мпа/с	39 Мпа/с	-

'ЪСП 15

шт.

2.3 Определение возможности образования горючей среды

В полимеризаторе обращается пары бензина АИ-93, циклогексана, метилового спирта if пропилена.

Процесс полимеризации происходит под избыточным давлением 0.38 kffla, при рабочей температуре в аппарате (полимеризаторе) = 78 °С. Рабочая концентрация газа в полимеризаторе этилена составляет 100 %.

Следовательно она выше верхнего концентрационного предела распространения пламени пропилена (11 %), то есть опасность взрыва (взрывоопасная концентрация отсутсвует. Однако она может образовываться I в периоды запуска.

Условие горючей смеси газа с воздухом : срн <<рр <<рв не выполняется.

Конечный сборник суспензии (бензин АИ-93 + полимер):

В резервуаре над поверхностью суспензии всегда есть паровоздушное пространство. Для установления концентрации паров в паровоздушном объеме сборника при нормальной температуре, сравним ее с температурными пределами распространения пламене бензина:

11араметры работы аппарата: Темп.пределы АИ-93:

Траб ⁼ 68 С, Тип = - 38°С Т_Втт = ♦5°С

Условие Тнп <Траб < Твп не выполняется, так как Траб>Т вп.

Взрывоопасная среда при нормальной работе сборника суспензии отсутствует. Однако она может образоваться при понижении уровня жидкости (в период расхода).

При нормальной работе насоса внутренний объем полностью заполнен жидкостью и поэтому горючая среда внутри насоса образовываться не может. Пожарная опасность может возникнуть в период остановки насоса на ремонт (профилактику).

Таблица 2.3 - С	равнительная характеристика
Наименование аппарата; жидкость	Рабочая температура в аппарате, °С	Наличие ЛВС в аппарате	Тем пературн ые пределы воспламенения бензина ЛИ-93		Заключение о горючести среды
			нижний	верхний
Конечный сборник суспснзии	68	Есть	-38	5	Среда не горючая, так как *НТПГ — tp — *втпг
Насос суспензионный	68	Нет	-38	5	Отсутсвует паровоздушное пространство