1. Описание анализируемого опасного производственного объекта
1.1 Характеристика процесса
Процесс пиролиза (высокотемпературного распада) этановой фракции осуществляется в четырехпоточных трубчатых радиантно-конвекционных печах и предназначен для получения пирогаза, который дальше поступает на газоразделение и из которого в конечном счете выделяется этилен – основное сырье для тяжелого органического синтеза.
Данный процесс является взрыво- и пожароопасным. Взрыво- и пожароопасность связана с применением легко воспламеняющихся и взрывоопасных газов и жидкостей, образующих с воздухом взрывоопасные смеси. Кроме того при содержании газов и паров жидкостей в воздухе выше предельно-допустимых норм они оказывают вредное воздействие на организм человека и могут вызвать отравление. Также в цехе имеются различные по назначению и конструкции аппараты, работающие под большим давлением и высокой температурой
В связи с этим все оборудование, участвующее в технологическом процессе, представляет опасность и оценивается по показателям риска.
Оценка степени риска рассматриваемого объекта включает прогноз частоты аварийных ситуаций на узле пиролиза и оценку возможных потерь газа.
По полученным показателям риска планируются мероприятия по улучшению технологического состояния, обслуживания, диагностики и ремонта проектируемых сооружений анализируемого объекта.
1.2 Классификация объектов по взрывоопасности и санитарной характеристике
Согласно НПБ 107-97 по пожарной опасности установка относится к категории Ан, поскольку в ней перерабатываются горючие газы с температурой вспышки менее 28 оС.
Класс взрывоопасной зоны по ПУЭ-98 – ВI-г (пространства у наружных технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ).
1.3 Основные физико-химические, токсические, взрывоопасные свойства веществ, обращающихся в технологическом процессе
Таблица 1.1 – Компонентный состав сырья – этановой фракции
| Компонент | Формула | Концентрация массовая, % |
| Метан | СН4 | 1,978 |
| Этан | С2Н6 | 95,0 |
| Пропан | С3Н8 | 3,0 |
| Сероводород | Н2S | 0,02 |
| Диоксид углерода | СО2 | 0,002 |
Таблица 1.2 – Компонентный состав пирогаза
| Компонент | Формула | Концентрация массовая, % |
| Газ: | 71,45 | |
| Водород | Н2 | 2,71 |
| Метан | СН4 | 3,63 |
| Этилен | С2Н4 | 38,02 |
| Этан | С2Н6 | 24,63 |
| Ацетилен | С2Н2 | 0,032 |
| Пропилен | С3Н6 | 1,5 |
| Пропан | С3Н8 | 0,23 |
| Бутадиен | С4Н6 | 0,23 |
| Бутилен | С4Н8 | 0,082 |
| Бутан | С4Н10 | 0,14 |
| Пентен | С5Н10 | 0,13 |
| Бензол | С6Н6 | 0,04 |
| Оксид углерода | СО | 0,06 |
| Диоксид углерода | СО2 | 0,014 |
| Сероводород | Н2S | 0,002 |
| Водяной пар | Н2О | 28,55 |
| Итого | 100,00 |
1.4 Технологическая схема работы узла пиролиза этановой фракции
Процесс пиролиза этановой фракции осуществляется в четырехпоточных печах, укомплектованных акустическими горелками типа АГГ с вертикальными радиантными змеевиками.
Этановая фракция с температурой окружающей среды и давлением 10-20 кгс/см2 поступает по трубопроводу диаметром 200 мм в подогреватель Т-1а, где подогревается до температуры не более 80ºC водяным паром 7,0 кгс/см2 конденсат пара после которого поступает в деаэраторную колонну К-3.
Этановая фракция, выходящая из аппарата Т-1а дросселируется через регулирующий клапан поз.1017 до (6,5-8,5) кгс/см2 поступает в аппараты К-1, где происходит отделение механических примесей и жидких продуктов от этана.
Далее этан и этан-сырье поступает четырьмя потоками в змеевики предварительного нагрева конвекционной части, состоящие из 3-х труб каждый, где нагревается до температуры ~ 209°C. Для уменьшения коксообразования и снижения парциального давления углеводородных паров в змеевик конвекционной части, после секций предварительного нагрева этановой фракции, подается пар разбавления в количестве (30-40)% от подаваемого этана с температурой ~ 195°C и давлением 7,0 кгс/см2.
Таблица 1.3 - Основные физико-химические, токсические, взрывоопасные свойства веществ, обращающихся в технологическом процессе
| № п/п | Наименование вещества | Агрегатное состояние | Пределы воспламенения в смеси с воздухом, % об. | Температура, ОС | ПДК мг/м3 | Класс опасности | Характер воздействия на человека | ||
| Нижний | Верхний | вспышки | самовоспл. | ||||||
| 1 | Метан | газ | 5,28 | 14,1 | -187,69 | 537 | 300 | 4 | Наркотическое и токсическое вещество. Действует на слизистые оболочки |
| 2 | Этан | газ | 3,3 | 12,5 | - | 515 | 300 | 4 | |
| 3 | Пропан | газ | 2,3 | 9,4 | -96 | 466 | 300 | 4 | |
| 4 | Водород | газ | 4,12 | 75 | -40 | 510 | 4 | ||
| 5 | Этилен | газ | 2,8 | 36,35 | - | 427 | 100 | 4 | |
| 6 | Пропилен | газ | 2,3 | 11,1 | - | 410 | 100 | 4 | |
| 7 | Бутан | газ | 1,8 | 9,1 | -69 | 405 | 300 | 4 | |
| 8 | Бутилен | газ | 1,6 | 10,6 | - | 384 | 100 | 4 | |
| 9 | Ацетилен | газ | 2,3 | 82 | - | 335 | 4 | ||
Газообразная смесь пара и этана с температурой ~ 203°C нагревается в (5-10)-м рядах четырехпоточного горизонтального змеевика конвекционной секции и с температурой ~ 639°C поступает в вертикальный четырехпоточный змеевик секции радиации, где происходит пиролиз этановой фракции при температуре (800-835)°C.
Пирогаз с давлением на выходе из печи 1-1,2 кгс/см2 и с температурой до 835°C объединяется на печи П-1 из всех потоков в один и поступает в трубное пространство закалочно-испарительного аппарата (ЗИА) первой ступени, а потом в ЗИА второй ступени, расположенных вертикально и конструктивно связанных по межтрубному пространству с сепаратором-паросборником Е-4. В ЗИА в трубном пространстве происходит охлаждение пирогаза до температуры (295-430)ºC с помощью питательной воды подаваемой в межтрубное пространство.
Питательная вода для охлаждения пирогаза в ЗИА подается насосом Н-1 в змеевик предварительного нагрева конвекционной части печей пиролиза, где нагревается от 105ºC до 182ºC.
Далее питательная вода из печи П-1 подается через паросборник Е-4 в межтрубное пространство ЗИА.
На печах пиролиза П-1 образовавшийся насыщенный пар 30 кгс/см2 из Е-4 подается в пароперегреватель конвекционной части печей, где нагревается до 240ºC, далее нагретый пар 30 кгс/см2 (3,0 МПа) подается двумя потоками в коллектор пара 30 кгс/см2 (3,0 МПа) цеха.
С целью удаления солей и других отложений схемой предусмотрены периодическая продувка с закалочно-испарительных аппаратов Т-2 и непрерывная продувка с паросборников Е-4.
В качестве топливного газа для печей используется метано-водородная фракция, поступающая из цехов газоразделения. При необходимости топливная сеть общества подпитывается этаном или природным газом, поступающим из ГРС-2 через ГРП.
2 Исходные данные для анализа риска
пиролиз этановая фракция риск
При анализе риска аварий на анализируемом объекте использовались:
· Краткое описание технологической схемы работы узла пиролиза этановой фракции, см. раздел 1.4;
· Перечень основного технологического оборудования и количество опасного вещества, содержащегося в нем, см. таблицу 1.4.
Основные причины разрушения технологического оборудования
| Причины разрушения | Относительное количество(%) |
| Механические разрушения в результате гидроиспытаний, дефектов сварного шва,Концентраций напряжений в зоне упорного уголка, при осадках основания фундамента и др. | 46,2 |
| Хрупкие разрушения при низких температурах | 15,4 |
| Воздействие взрывной волны | 15,4 |
| Коррозия | 10,8 |
| Воздействие высоких температур при пожаре | 7,7 |
| Землетрясение | 3,0 |
| Диверсионный акт | 1,5 |
Основные причины аварий на напорных нефтепроводах
| Причины разрушения | Относительное количество(%) |
| Механические разрушения при постороннем воздействии | 16 |
| Разгерметизация в режиме промышленной эксплуатации | 20 |
| Несанкционированная врезка | 28 |
| Коррозионное разрушение металла | 14 |
| Разрушение вследствие некачественного проведения ремонтных работ, нарушения техники безопасности, ошибочных действий персонала | 22 |
Перечень основного технологического оборудования и условия содержания в нем опасного вещества
| Условноеобозначениеоборудования | Наименованиетехнологическогооборудования | Кол-воединицоборудования | Техническая характеристика | Коэффициентзаполненияаппарата,Ψ | Количествоопасного веществав оборудовании, т | Агрегатное состояниеопасного вещества,образующегося воборудовании |
| Узел пиролиза | ||||||
| П – 1 | Печь пиролиза | 6 шт | Четырехпоточная с акустическими горелками типа АГГ-3 по 24 шт. на каждой печи. Производительность по сырью – 8 т/час Давление сырья: на входе – 3,1 кгс/см2 (0,31 МПа); на выходе – 1,2 кгс/см2 (0,12 МПа); Температура сырья: на входе в печь - 45°C; Температура пирогаза на выходе из печи - 825°C; Длина – 14370 мм; Ширина – 4143 мм; Высота – 16000 мм; Поверхность теплообмена: А) радиантной камеры – 123,52 м2Б) конвекционной камеры – 142,86 м2; | 1,0 | 8 | ГазР = 0,31 МПа;t = 800 оС |
| Узел закалки пирогаза | ||||||
| Т-2 | Закалочно- испарительный аппарат | 12 шт | Теплообменник кожухотрубный, наклонный Трубное пространство: Среда – пирогаз Давление рабочее – 1,5 кгс/см2 (0,15 МПа) Давление расч. – 2,5 кгс/см2 (0,25 МПа) Рабочая температура на входе 650°C на выходе - 420°C Объем – 0,35 м3 Трубки – 38 х 3,5 мм Длина трубок – 3500 мм Количество – 127 шт. Межтрубное пространство: Среда – питательная вода Давление рабочее – 34 кгс/см2 (3,4 МПа) Давление расч. – 39 кгс/см2 (3,9 МПа) На выходе рабочая температура воды - 240°C Объем – 2,6 м3 Диаметр аппарата – 800 мм Поверхность теплообмена – 51 м2Длина – 5920 мм | 1,0 | 0,35 | ГазР = 0,2 МПа;t = 500 оС |
| Узел водной промывки пирогаза | ||||||
| К -5 | Пенный аппарат | 1 шт | Вертикальный цилиндрический аппарат. В нижней части смонтирована насадка из уголков. В верхней части установлены ситчатые тарелки. Количество тарелок – 6. Давление: расчетное – 3 кгс/см2 (0,3 МПа) рабочее – (0,8-1,0) кгс/см2 (0,08-0,1) МПа Температура рабочая: на входе в аппарат - 115ºC на выходе из аппарата - 75ºCОбъем – 185 м3. Диаметр нижней части - 4536 мм,верхней части - 2800 мм. Высота - 23925 мм. | 1,0 | 1,85 | Газ;Р = 0,1 МПа;t = 100 оС |
| К-6 | Циклонный промыватель | 1 шт | Вертикальный цилиндрический аппарат со смесительной трубой. Давление: расчетное - 3 кгс/см2 (0,3 МПа) рабочее - (0,8-1,0) кгс/см2 (0,08-0,1) МПа Температура рабочая на входе в аппарат - 75ºC на выходе из аппарата - 70ºC.Объем – 64 м3. Диаметр – 2200 мм, высота – 16829 мм | 1,0 | 0,64 | ГазР = 0,1 МПа;t = 75 оС |
КАТЕГОРИРОВАНИЕ НАРУЖНОЙ УСТАНОВКИ ПО ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ