Пожарная безопасность при получении циклогексанола гидрированием фенола

Коэффициент участия горючего во взрыве для фенола, нагретого выше температуры вспышки, в соответствии с таблицей 2 [5], принимается равным 0,3.

Определяем избыточное давление взрыва для спирта по формуле 1 [5]:

(4.5.23)

где – максимальное давление взрыва фенола, Па; – начальное давление, Па;z – коэффициент участия горючего во взрыве;

– коэффициент, учитывающий не герметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, допускается принимать равным 3.

Согласно таблице 1 [5] помещение №2 следует относить к категории Б по взрывопожарной и пожарной опасности.

Расчет категории помещения №3

В помещении №3 располагаются теплообменник, насос, сепаратор. В соответствии с п. 4.1,4.2 [5], в расчете будем принимать разрушение сепаратора, т.к. его объем больше объёма других аппаратов. Масса водорода, поступившего в помещение в результате аварии, составит 22,1 кг.

Рассчитаем избыточное давление взрыва для водорода без учета циклогексанола.

Плотность газа составит:

(4.5.7)

Геометрический объем помещения составит:

(4.5.8)

Свободный объем помещения составит:

(4.5.9)

Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания водорода составит:

(4.5.10)

где – число атомов Н в молекуле водорода.

Стехиометрическая концентрацияводорода составит:

(4.5.11)

Коэффициент участия горючего во взрыве для водорода составит 1.

Избыточное давление взрыва для водородасоставит:

(4.5.12)

Так как избыточное давление взрыва водорода вышедшего из сепаратора уже превышает 5 кПа, то дальнейший расчет избыточного давления взрыва циклогексанола производить не целесообразно.

Согласно таблице 1 [5] помещение №3 следует относить к категории А по взрывопожарной и пожарной опасности.

Расчет категории помещения №4

В помещении №4 располагаются контактный аппарат, буферный бак, конденсатор. В качестве расчетной аварии принимаем разрушение контактного аппарата.

Рассчитаем избыточное давление взрыва для водорода без учета циклогексанола и фенола.Масса водорода, поступившего в помещение в результате аварии, составит 9,4 кг.

Плотность газа составит:

(4.5.24)

Геометрический объем помещения составит:

(4.5.25)

Свободный объем помещения составит:

(4.5.26)

Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания водорода составит:

(4.5.27)

где – число атомов Н в молекуле водорода.

Стехиометрическая концентрацияводорода составит:

(4.5.28)

Коэффициент участия горючего во взрыве для водорода составит 1.

Избыточное давление взрыва для водородасоставит:

(4.5.29)

Так как избыточное давление взрыва водорода вышедшего из контактного аппарата уже превышает 5 кПа, то дальнейший расчет избыточного давления взрыва циклогексанолаи фенола производить не целесообразно.

Согласно таблице 1 [5] помещение №1 следует относить к категории А по взрывопожарной и пожарной опасности.

Расчет категории наружной установки

За пределами помещений расположен газгольдер, в котором находится водород.

В случае аварии масса вышедшего водорода составит:

mв = (Va +VТ)·ρг, (4.5.30)

где: Va – объем газа, вышедшего из аппарата, м3;VТ – объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3.

Объем газа вышедшего из емкости составит:

Va = 0,01·P1·V=0,01·0,06·500=0,3 м3, (4.5.31)

где: Р1 – давление в емкости, кПа;V – объем емкости, м3.

Объем газа вышедшего из трубопровода составит:

VT = 0,01·π·P2·r21·L1=0,01·3,14·2100·0,0752·4,4=0,56 м3, (4.5.32)

где: Р2 – максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;r – внутренний радиус трубопроводов, м; L – длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

Плотность водорода составит:

(4.5.33)

Масса водорода, вышедшего в атмосферу в результате аварии составит:

mв = (0,3+0,56)·0,0695=0,06 кг, (4.5.34)

Определим горизонтальный размер зоны, ограничивающей область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени по формуле 38 [1]:

(4.5.35)

где – нижний концентрационный предел распространения пламени водорода, % (об.); – масса водорода, поступившего в окружающее пространство, кг;– плотность водорода при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м3.

Определим приведенную массу водорода по формуле 41[5]:

(4.5.36)

где – удельная теплота сгорания водорода, Дж·кг-1; – константа, равная Дж·кг-1; – коэффициент участия горючего в горении, который допускается принимать равным 0,1.

Определяем величину избыточного давления, развиваемого при сгорании газовоздушной смеси по формуле 40 [1]:

(4.5.37)

где – атмосферное давление, Па;– расстояние от геометрического центра газовоздушного облака, м.

Согласно таблице 7 [5] емкость для этилена относится к категории Вн по взрывопожарной опасности.

Таблица 4 – Категории помещений, здания и наружной установки по взрывопожарной и пожарной опасности