Во взрыво- и пожароопасных производствах, предназначенных для получения и переработки полимеров, электроустройства могут служить источниками воспламенения, поэтому особенно важно выбрать оборудование для таких производств. Все помещения и наружные установки классифицируются согласно ГОСТ на пожароопасные и взрывоопасные.
Следующие классы пожароопасности:
- П-I. Зоны предназначенные для применения или хранения горючих жидкостей ниже на температуру вспышки в 1оС;
- П-II. Помещения в которых выделяется горючая пыль или волокна. При этом возможны лишь пожаро-, но не взрывоопасные;
- П-IIа. Зоны производства или хранения твердых или волокнистых горючих веществ.
По классу взрыва различают:
В-I – зоны в которых выделяются пары и газы в таких количествах, что возможно образование взрывоопасных смесей с воздухом.
В-II- зоны в которых выделяется горючая пыль или возможна способность образовать взрывоопасные смеси с воздухом.
Во взрывоопасных зонах необходимо использовать взрывозащищенное оборудование.
Это оборудование делится на 3 класса:
Класс 2 – повышенной надежности от взрыва при нормальном режиме работы.
Класс 1 – взрывобезопасные, в котором защита обеспечивается как при нормальном режиме работ, так и при вероятных повреждениях.
Класс 0 – особо взрывобезопасные, в котором приняты дополнительные средства взрывозащиты.
Теплоснабжение
Под теплоснабжением понимается обеспечение потребителей тепловой энергией. В качестве теплопотребителей могут выступать предприятия, и организации, использующие тепло на: санитарно-технологические нужды, т. е. отопление, вентиляция, конденционирование воздуха, горячее водоснабжение.
-силовые нужды – паровые двигатели, турбины.
-технологические нужды – реакторы, теплообменники и др. оборудование.
Современные предприятия используют от 50 до 70 % теплоты на технологические нужды, остальное на санитарно-технологические.
В полимерных производствах соотношение теплопотребления другое.
На технологические цели – 35-45%, на отопление – 30-35%, на вентиляцию- 30-35% и на горячее водоснабжение -2-3%.
Снижение доли тепла на технологические цели связано с низким и среднетемпературным характером работы полимерных производств. Максимальная температура получения полимеров 300 ºС.
Снижение теплопотребления в градусах полимеризации с использованием энергии экзотермических реакций.
Однако в полимерных производствах значительно больше потребление тепла на отопление и вентиляцию. Это связано с большими размерами технологических площадок с использованием различных токсичных пожаро- и взрывоопасных реагентов.
В качестве характеристики промышленного потребления используют такой показатель, как число часов использования максимума тепловой нагрузки в год (n).
К – отношение среднесуточной тепловой нагрузки и максимальной суточной за год.
В зависимости от значений n и К теплопотребление делится на 3 группы:
1 гр. – низкое теплопотребление: n=4 тыс. – 4,7тыс. часов в год; К = 0,57-0,68.
2 гр. – среднее теплопотребление: n=5-6 тыс. часов в год; К = 0,6-0,76.
3 гр. – высокое теплопотребление: n>6 тыс. часов в год; К >0,76.
Полимерное производство относится к 3 гр. и является теплоемким.
Для предприятий полимерной химии резин, технических нефтеперерабатывающих предприятий, предприятий хим. волокон К = 0,9-0,96. Это объясняется непрерывным характером технологического процесса и круглосуточным режимом процесса. При работе технологических установок полимерного производства n = 5500-5700 часов в год.
Наиболее теплоемкими видами продукции является хим. волокна: энергоемкость 4700 кг условного топлива/т продукта.
Синтетические каучуки 1790 кг усл.т./т пр.
Стеклопластики 1740 кг усл.т./т пр.
Пластмассы 1400 кг усл.т./т пр.
Потребители тепла делятся на сезонные и круглогодовые.
К сезонным потребителям относятся: системы отопления, конденционирования воздуха, вентиляции с подогревом воздуха в калорифере.
Круглогодовые потребители: технологическое оборудование горячего водоснабжения производственных и вспомогательных помещений.
Для полимерных производств теплопотребление складывается из сезонного и круглогодового – при этом тепловая нагрузка в летний период по отношению к зимнему 35-45%.
Виды теплоносителей
Теплоноситель-среда, передающая тепловую энергию от источника тепла к теплоиспользующему устройству.
Для полимерных производств характерно применение нескольких видов теплоносителей. Это связано с многостадийностью процессов, применением большого количества реагентов, необходимостью широко варьировать Т и Р.
Теплоносители для полимерных процессов делятся на 2 гр.:
-неорганические (горячая вода и пар)
-высококипящие органические теплоносители.
Применение высококипящих органических теплоносителей (ВОТ) позволило снизить Р в змеевиках, рубашках аппаратов, но при этом требуются дополнительные установки для нагревания. Использование ВОТ занимает невысокую долю в общем теплопотреблении предприятий. Однако в производствах, например, получения полимеров поликонденсацией в расплаве (ПА, полиэфиры) без использования ВОТ не обойтись.
| Температура процесса | Теплоноситель | Область применения |
| до 87 ºС | вода | Процессы низкотемпературной полимеризации и санитарно-техн-е нужды (отопление, гор вода, вентиляция) |
| 87-150 ºС | Насыщенный водяной пар | В процессе полимеризации, поликонденсации, в теплообменниках и санитарно-техн-е нужды |
| до 200 ºС | Перегретый пар | Высокотемпературная полимеризация, поликонденсация, производство изделий из пластмасс (подогрев вальцев) |
| 160-230 ºС | Минеральные масла | Поликонденсация в расплаве |
| 160-250 ºС | Дифенил, дифениловый эфир, дифенильная смесь -азеотропная смесь 26,5 % дифениламина и 73,5% дифенилового эфира | Поликонденсация в расплаве, производство резинотехническихизделий, изделий из пластмасс (подогрев прессов, экструдеров, литьевых машин) |
| 160-250 ºС | Дифенильная смесь в газообразном состоянии | Поликонденсация в расплаве, производство резинотехническихизделий, изделий из пластмасс (подогрев прессов, экструдеров, литьевых машин) |
| 160-300 ºС | Тетраизопропил, дифенилметан | Поликонденсация в расплаве, производство резинотехническихизделий, изделий из пластмасс (подогрев прессов, экструдеров, литьевых машин) |
Из теплоносителей наиболее часто используют воду и водяной пар. Преимущества:
1) малые потери тепла в теплопроводах и возможность транспортировки на большие расстояния.
2) простота подсоединения водяных систем к вентиляционным и тепловым системам.
3) большой срок службы вод. систем по сравнению с паровыми.
Преимущество пара:
1) возможность применения не только для санитарных нужд, но и для силовых и технологических целей.
2) быстрый нагрев и быстрое остывание теплоприемников в периодических процессах.
3) малая объемная масса пара низкого давления, масса пара в 1650 раз < чем у воды.
4) меньшая поверхность нагреваемых приборов и меньший диаметр трубопроводов.
5) маленький расход энергии на транспортировку.
Пар делится в зависимости от давления:
1) пар низкого давления до 0,3 МПа
2) пар среднего давления 0,3-0,9 МПа
3) пар повышенного давления 0,9-1,5 МПа
4) пар высокого давления > 1,5 МПа
Для силовых нужд используют пар среднего или высокого давления. Для нагревания - пар среднего или низкого давления.
Теплоснабжение промышленных предприятий включает 3 стадии:
1) сообщение тепла теплоносителем
2) транспортировка теплоносителя
3) использование теплового потенциала теплоносителя
В качестве источника пара выступают ТЭЦ, Центральные и местные котельные, химические и металлургические комбинаты. Высокий объем потребления пара более 20 кг/с получают от ТЭЦ.
Предприятия со средним паропотреблением от 6 до 20 кг/с получают пар либо от ТЭЦ или от центральных котельных. В хим. промышленности более 65 % предприятия получают тепло централизовано.
Предприятия с малым объемом потребления пара до 6 кг/с могут получать пар от различных источников в зависимости от их расположения, если ТЭЦ близко, то от ТЭЦ, если ТЭЦ далеко, то от котельных.
Паровые сети.
Паровые сети состоят из трубопроводов тепловой изоляции, трубопроводной арматуры, компенсаторов тепловых удлинений дренажных и воздуховодных устройств, опор и другое.
В настоящее время паропроводы делают двухтрубными: паропровод – конденсатор, бытовые радиальные и кольцевые схемы сетей. Причем в технологических схемах непрерывного производства используют только кольцевые паропроводы.
При прокладке трасс трубопроводов необходимо обеспечить минимальную протяженность и экономическую целесообразность.
Промышленные тепловые сети располагают либо надземным, подземным или комбинированным способом. При выборе способа прокладки трубопровода учитывают главным образом ее стоимость, возможность контроля над тепловыми сетями, удобство обслуживания и ремонта.
С этой точки зрения наиболее выгоден надземный способ.
Разновидностью надземного способа является, используется на предприятиях по производству синтетических волокон. Достоинством этого способа является:
1) меньший объем земляных работ по сравнению с подземным;
2) возможность совместной прокладки коммуникации связи, кабелей электроснабжения;
3) доступность ремонта и обслуживания;
4) незатопляемость грунтовыми водами.
Для снижения потерь тепла при транспортировке пара используют тепловую изоляцию.
В системе пароснабжения используют арматуру 4-х классов:
1) запорная
2) регулирующая
3) предохранительная
4) контрольная
Запорная арматура предназначена при включении и отключении подачи пара по трубопроводу. Это задвижки – вентили и обратные клапаны.
Регулирующая арматура позволяет установить расход пара, температуру пара и понижает давление: регулирующие вентили, регулирующие клапана и редукторы.
Предохранительная арматура предназначена для выпуска пара наружу при повышении его давления сверх нормы: предохранительные клапаны.
Контрольная арматура включает: пробноспуксные краны и указатели уровня теплоносителя.
При прокладке паровых сетей устанавливают компенсаторы; они служат для компенсации температурных удлинений трубопроводов и делятся на гибкие и грубые, чаще всего используют П-образные компенсаторы.
На предприятиях используют возврат промышленного компенсата в потенциальную. Это дает экономию расхода топлива почти на 10 %, поэтому схемы паровых сетей включают установки сбора и возврата конденсата. Эти установки состоят из: конденсатоотводчика, сборников конденсата, конденсатных насосов и трубопроводов.