ФГБОУ ВО СИБИРСКАЯ ПОЖАРНОСПАСАТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ГПС МЧС РОССИИ

ФГБОУ ВО СИБИРСКАЯ ПОЖАРНОСПАСАТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ГПС МЧС РОССИИ Кафедра пожарно-технических экспертиз Л Е К Ц И Я по дисциплине «Пожарная безопасность технологических процессов» по специальности 20. 05. 01 «Пожарная безопасность» Тема № 15. 1 «Пожарная безопасность процессов абсорбции и адсорбции»

Цель - Изучить виды и опасные факторы массообменных процессов (абсорбции и адсорбции), требования пожарной безопасности при их организации и проведении.

Литература Основная: 1. Пожарная безопасность технологических процессов. Учебник/ С. А. Горячев, С. В. Молчанов, В. П. Назаров и др. ; Под общ. ред. В. П. Назарова и В. В. Рубцова. – М. : Академия ГПС МЧС России, 2007. 221 с. Дополнительная: 1. Бесчастнов М. В. Взрывобезопасность и противоаварийная защита химико технологических процессов. М. : Химия, 1983. 472 с. Нормативные документы: 1. ГОСТ 12. 1. 004 – 91*. Пожарная безопасность. Общие требования. 2. ГОСТ Р 12. 3. 047 – 98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. 3. Федеральный Закон О промышленной безопасности опасных производственных объектов от 21. 07. 1997 г. № 116 ФЗ 4. Правила противопожарного режима. Постановление Правительства РФ 390. 5. Административный регламент МЧС России (действующая редакция)

Актуальность темы есть случаи пожаров на промышленных объектах с технологическими установками, составной частью которых являются массообменные аппараты. Причинами пожаров, как правило, являются возникновение аварийных ситуаций в связи с недостаточным знанием ответственными лицами, в том числе и работниками ГПС, пожароопасных факторов этих физико химических процессов и особенностей пожарной опасности используемого технологического оборудования и технологий, аппараты которых требуют постоянного автоматического контроля и визуального осмотра. В случае необходимости – останова, выяснения причины нарушения технологических параметров и ремонта.

ВОПРОС № 1: Классификация массообменных процессов

Процессы массообмена Газовая и жидкая фаза Газовая и твердая фаза Твердая и жидкая фаза Жидкая и жидкая фаза

Сорбция (лат. «sorbeo» - поглащаю, втягиваю) – любой процесс поглощения одного вещества (сорбтива) другим (сорбентом), независимо от механизма поглощения. Обратный процесс выделения одного вещества из другого называется десорбцией и используется для регенерации поглощенного вещества из поглотителя.

Адсорбция – изменение концентрации вещества на границе раздела фаз, происходящее на любых межфазовых поверхностях. Абсорбция – поглощения одного вещества другим во всем объёме сорбента (растворение газов в жидкостях газвода).

Хемосорбция – поглощение одного вещества другим, сопровождающееся химическими реакциями (поглощение влаги и кислорода металлами с образованием оксидов и гидроксидов). Сушка – удаление влаги из твердых материалов, главным образом путем ее испарения. В этом процессе влага переходит из твердой фазы в газовую или паровую.

Кристаллизация – выделение твердой фазы в виде кристаллов из раствора или расплавов. Растворение и экстракция – (в системе твердое тело – жидкость). Растворение характеризуется переходом твердой фазы в жидкую (растворитель) и представляет собой процесс обратный кристаллизации.

Процесс массообмена представляет собой процесс, включающий перенос вещества в пределах одной фазы, перенос через поверхность раздела фаз и его перенос в пределах другой фазы. Процесс происходит через границу раздела соприкасающихся фаз. Эта граница может быть либо подвижной (массопередача в системах газ-жидкость или пар-жидкость, жидкость-жидкость), либо неподвижной (массопередача с твердой фазой).

Перенос вещества из фазы к границе раздела фаз или в обратном направлении, т. е. в пределах одной из фаз, называется массопередачей.

Процессы массопередачи процессы, в которых участвуют минимум три вещества (абсорбция, экстракция) группа процессов, в которых участвуют вещества, находящиеся в двух фазах, обменивающиеся компонентами, (перегонка).

Количественный состав фаз Объемные концентрации Весовые или мольные доли относительные концентрации

В объемных концентрациях – принимая за единицу массы 1 кг или за единицу объема 1 моль. В весовых или мольных долях – отношение массы (или количества) данного компонента к массе всей фазы. В относительных концентрациях – в виде отношения массы данного компонента, являющегося распределяемым веществом, к массе компонента-носителя, количество которого остается постоянным в процессе массопередачи.

Перенос вещества внутри фазы Путем молекулярной диффузии конвекцией

Конвективный перенос вещества осуществляется под действием турбулентных пульсаций. Молекулярная диффузия – перенос распределяемого вещества, обусловленный беспорядочным тепловым движением молекул, атомов, ионов, коллоидных частиц

Механизм процессов массопереноса Схема распределения концентраций в фазах в процессе массопередачи

Вопрос 2. Физическая сущность процесса абсорбции. Основные меры пожарной безопасности

Процесс поглощения паров или газов из газовых или парогазовых смесей по механизму абсорбции в промышленности чаще всего осуществляют жидкими поглотителями абсорбентами. Газовые смеси, поступающие на поглощение, и вещества, используемые в качестве поглотителей, часто являются горючими, а сорбционные установки пожаровзрывоопасными.

Процесс абсорбции целесообразно вести при пониженной температуре и повышенном давлении. Аппараты, в которых осуществляется процесс поглощения пара или газа жидкостью называется абсорбером или скруббером

Схема адсорбера • 1 патрубок подачи ПВС; • 2 корпус; • 3 глухое кольцо; • 4, 6 перфорирован ные цилиндры; • 5 сорбент; • 7 бункер компенсатор; • 8 крышка; • 9 смотровой люк; • 10 загрузочный люк; • 11 предохранительная мембрана; • 12 газоанализатор; • 13 патрубок отвода воздуха при адсорбции и подачи водяного пара при десорбции; • 14 разгрузочный люк; • 15 патрубок отвода пара при десорбции; • 16 патрубок слива конденсата

При оценке пожарной опасности процесса, концентрация горючих веществ в емкостях может быть найдена как отношение суммы их парциальных давлений к общему давлению в емкости. Значительная пожарная опасность возникает при понижении уровня жидкости, находящейся в нижней части абсорберов.

Вывод по вопросу. Значительное снижение пожаровзрывоопасности абсорбционных установок может быть достигнуто изысканием для процесса наиболее пожаровзрывобезопасного абсорбента.

Вопрос 3. Физическая сущность процесса адсорбции. Основные меры пожарной безопасности.

На практике по механизму адсорбции осуществляют процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси или раствора как правило на поверхности твердого вещества – адсорбентом. Смесь паров или газов, направляемую на адсорбцию, называют адсорбтивом вещество, которое используют как поглотитель, называют адсорбентом.

факторы Свойства адсорбента, его статическая и динамическая активность Температура газовой смеси Давление газовой смеси Свойства поглощаемых веществ

адсорберы Непрерывного действия Периодического действия Горизонтальное исполнение вертикальное исполнение кольцевое исполнение

Возможные пути распространения пожара и меры профилактики В случае, когда возгорание паровоздушной смеси произойдёт в производственном помещении, пламя будет распространяться по воздуховодам на рекуперационную установку по направлению воздушного потока. При наличии ответвлений огонь может распространяться и навстречу потокам паровоздушной смеси на соседние аппараты и помещения.

Во втором случае, когда возгорание произойдет на рекуперационной станции, огонь будет распространяться от адсорбционной установки к производственному помещению против потока паровоздушной смеси. Распространение пламени против потока паровоздушной смеси, возможно в том случае, когда скорость распространения пламени больше скорости паровоздушного потока.

Огнепреградитель гравийный • 1 - сетчатые цилиндры; 2 - кожух; 3 - гравий; 4 бункер с гравием; 5 - вышибные мембраны

Мембраны устанавливают на поворотах линий и на торцах гравийных огнепреградителей. Кроме того, предусматривается: • устройство задвижек на рабочих местах и воздуховодах для отключения линий в случае пожаров; • устройство кнопок дистанционной остановки соответствующих вентиляторов при возникновении пожара и угрозе его распространения;

• ограничение количества растворителей на рабочем месте сменным запасом и хранением основных запасов в складском помещении, размещенном в здании не ниже второй степени огнестойкости; • недопущение хранения запаса угля на рекуперационной станции; • подключение адсорберов к противопожарному водопроводу для тушения пожара угля (тушение угля паром не эффективно).

Вывод по занятию: Следует отметить, что большинство промышленных установок работает не по четырехфазному, а двухфазному циклу: когда фазы сушки и охлаждения совмещены с фазой охлаждения. Естественно, что влажный и разогретый уголь не адсорбирует пары растворителя, поэтому в этот момент они не улавливаются в адсорбере, а выбрасываются в атмосферу. Этот период таит в себе повышенную опасность самовозгорания угля и последующего взрыва паровоздушной смеси в адсорбционной установке.

Задание на самоподготовку: Самостоятельно по рекомендуемой литературе и ППР доработать конспект по вопросам лекции.