Анализ пожаровзрывоопасных свойств веществ, обращающихся в производстве




Анализ пожарной опасности технологического процесса

 

В технологическом процессе принимает участие легковоспламеняющиеся жидкость, газы и твердые горючие вещества в холодном и нагретом состоянии при давлении до 0,16 МПа. Рассмотрим ниже пожароопасные свойства основных веществ, обращающихся в процессе:

ЭТИЛЕН (этен) СН2 = СН2, молекулярная масса 28,05; горючий бесцветный газ со слабым запахом; температура плавления -169,15°С, температура кипения -103,71°С; 0,566; tкрит 9,2 °С, ркрит 5,042 МПа; (жидкости) 0,161 мПа×с; (жидкости) 16,4 мН/м; давление пара (кПа): 4110 (0°С), 2200 (-25°С), 151 (-100 °С); Ср 62,16 Дж/(моль×К) (-193 °С); -1400 кДж/моль.

Растворимость (мл в 100 мл растворителя при 0°С): вода 25,6, этанол 359; хорошо растворим в диэтиловом эфире и углеводородах. В природе этилен практически не встречается. В незначительных количествах образуется в тканях растений и животных как промежуточный продукт обмена веществ. Он обладает свойствами фитогормонов - замедляет рост, ускоряет старение клеток, созревание и опадение плодов. При взаимодействии этилена с хлором образуется дихлорэтан, который при дегидрохлорировании превращается в винилхлорид; последний может быть получен в одну стадию в присутствии силицида кремния при 450-550°С. Гидратация этилена приводит к этиловому спирту, гидрогалогенирование – к этилхлориду, взаимодействие с SCl2 или S2Cl2 – к иприту S(CH2CH2Cl)2, окисление кислородом или воздухом в присутствии оксида Ag при 200-300°С – к этиленоксиду; жидкофазное окисление кислородом в водных растворах PdCl2 и СuСl2 при 130°С и 0,3 МПа – к ацетальдегиду; в тех же условиях в присутствии СН3СООН образуется винилацетат. Этилен алкилирующий агент, широко используется для алкилирования бензола; реакцию проводят в газовой фазе при 400-450°С и давлении 1,4 МПа в присутствии АlСl3 в стационарном слое кизельгура, пропитанного Н3РО4 (возможно использование BF3 и цеолитов).

Этилен исходное соединение для получения полиэтилена высокого и низкого давления и олигомеров этилена, являющихся основой ряда синтетических смазочных масел. Сополимеризацией этилена с пропиленом на катализаторах Циглера - Натты получают этилен-пропиленовые каучуки, обладающие повышенной устойчивостью к окислению и истиранию. В промышленности получают также сополимеры этилена со стиролом и винилацетатом.

Основной метод получения этилена – пиролиз жидких дистиллятов нефти или низших парафиновых углеводородов. Реакцию обычно проводят в трубчатых печах при 750-900°С и давлении 0,3 МПа. В России, Западной Европе и Японии сырьем служит прямогонный бензин; выход этилена около 30% с одновременным образованием значительного количества жидких продуктов, в том числе ароматических углеводородов. При пиролизе газойля выход этилена 15-25%. В США основное сырье – легкие алканы (этан, пропан, бутан), что обусловлено их высоким содержанием в природном газе месторождений Северной Америки; выход этилена около 50%. Разработан метод получения этилена из метана: 2СН4 С2Н4 + Н2; реакцию проводят на оксидах Mn, Tl, Cd или Рb при 500-900°С в присутствии кислорода. Газы пиролиза разделяют дробной абсорбцией, глубоким охлаждением и ректификацией под давлением. Наиболее чистый этилен получают дегидратацией этанола при 400-450°С над Аl2О3; этот метод пригоден для лаб. получения этилена.

Применяют этилен в промышленном органическом синтезе (в ряде процессов он вытесняет ацетилен), а также как регулятор роста растений, для ускорения созревания плодов, дефолиации растений и снижения преждевременного опадания плодов.

Этилен взрывоопасен, КПВ 3-34% (по объему), температура вспышки 136,1°С, температура самовоспламенения 540°С, ПДК в атмосферном воздухе 3 мг/м3, в воздухе рабочей зоны 100 мг/м3 [5].

Средства тушения – объёмное тушение хладонами, 85% (масс.) СО2 + 15% (масс.) С2F4Br2 .

ТРИЭТИЛАЛЮМИНИЙ (C2H5)3Al, молекулярная масса 114,16; бесцветная подвижная жидкость; температура плавления -52,5°C, температура кипения 136°C; плотность 0,875 г/см3 (25°C), смешивается с органическими растворителями.

По химическим свойствам триэтилалюминий – типичный представитель алюминийорганических соединений; на воздухе самовоспламеняется; в реакциях с H2O, спиртами, аминами, галогенами отщепляет три группы C2H5, с третичными спиртами или вторичными аминами может отщепляться одна группа C2H5, что используют для количественного анализа триэтилалюминия; с галогенидами щелочных металлов и солями аммония образует кристаллические комплексы состава 1:1, например (C2H5)3Al·KCl, температура плавления 40°C, или 2:1, например 2(C2H5)3Al·KF, температура плавления 129°C; с неорганическими солями металлов II-IV групп – соединений со связью М–С2Н5.

В промышленности триэтилалюминий получают в основном реакцией этилена с мелкораздробленным Al и H2 в гексане при 110-115°C и давлении 15-16 МПа, в лаборатории – взаимодействием C2H5Li или C2H5MgHal с AlCl3 или этилалюминийсесквибромидом в бензоле в инертной атмосфере.

Триэтилалюминий – компонент катализаторов Циглера - Натты, восстанавливающий агент (например, для превращения карбонильной группы в спиртовую); применяется также для нанесения пленок.

Средства тушения: при крупных проливах – распылённая вода, пена, порошки ПСБ и ПФ; в помещениях – объёмное тушение СО2, хладонами; малые очаги – СО2.

ЦИКЛОГЕКСАН, молекулярная масса 84,16; бесцветная жидкость с характерным запахом; температура плавления 6,5°С, температура кипения 79-81°С; температура вспышки -17°С. Не растворим в воде, смешивается со спиртами, простыми и сложными эфирами, хлорируется углеводородами, аминами, жирными кислотами. Образует азеотропные смеси с водой (температура кипения 69°С, 96,1% циклогексана по массе), бензолом (77,5 °С, 45% циклогексана).

При обычных температурах молекула циклогексана существует в виде двух кресловидных конформаций, быстро переходящих одна в другую. Длины связей (нм): 0,15 (С—С), 0,11 (С—Н), угол ССС 111,4°.

Циклогексан содержится в нефтях (0,9-1,5% по массе). По химическим свойствам циклогексан – типичный представитель циклоалканов. При жидкофазном окислении воздухом при 142-145°С и 0,7 МПа образует смесь циклогексанона и циклогексанола. Нитрование 30%-ной HNO3 или NO2 приводит к нитроциклогексану, при действии более концентрированной HNO3 окисляется до адипиновой кислоты, нитрозирование циклогексана NOCl приводит к циклогексаноноксиму (полупродукту в производстве капролактама). При дегидрировании циклогексана над Ni, мелкораздробленной Pt или Pd образуется бензол (в присутствии Pd реакция обратима), при действии брома – гексабромбензол, при хлорировании –хлорциклогексан с примесью полихлорпроизводных, при действии йода – бензол. При нагревании до 30-80°С над АlСl3 циклогексан изомеризуется в метилциклопентан. Пиролиз циклогексана при 450-600°С дает смесь насыщенных и ненасыщенных углеводородов.

Получают циклогексан гидрированием бензола в жидкой фазе над Ni-Ренея при 150-250°С и 1-2,5 МПа (выход 99%), а также выделяют ректификацией из нефтепродуктов.

Циклогексан – сырье в органическом синтезе, растворитель эфирных масел, восков, лаков, красок и др., экстрагент в фармацевтической промышленности.

Циклогексан раздражает дыхательные пути. ПДК в атмосферном воздухе 1,4 мг/м3. Температура вспышки -20°С, температура самовоспламенения 260°С, КПВ 1,3-8% (по объему) [8].

Средства тушения: при крупных проливах – пена, порошок ПСБ-3; в помещениях – объёмное тушение СО2, хладонами; небольшие очаги – ПСБ, СО2.

БЕНЗИНЫ (франц. benzine, от араб. любан джави – яванское благовоние), смеси различных углеводородов, выкипающие в пределах 30-205°С. В состав бензинов, кроме углеводородов (парафиновых, олефиновых, нафтеновых и ароматических), могут входить примеси – серо-, азото- и кислородсодержащие соединения. Бензины готовят смешением компонентов, получаемых в основном переработкой нефти – прямой перегонкой (так называемый прямогонный бензин), а также крекингом, риформингом, коксованием и др. Применяют главным образом в качестве горючего для двигателей внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (карбюраторных и с непосредственным впрыском). Небольшие количества бензина используют как растворители и промывочные жидкости.

Температура замерзания бензина ниже -60°С, температура вспышки ниже 0°С. При концентрации паров бензина в воздухе 74-123 г/м3 образуются взрывчатые смеси. (низшая) 41-44 МДж/кг; Ср 2,0-2,1 кДж/(кг*К); 0,50-0,65 мм2/с (20°С); плотность 0,700-0,780 г/см3 (20°С); среднее значение коэффициент диффузии для паров бензина при атмосферном давлении и 20°С 9,1 мм2/с. Основные эксплуатационные характеристики бензинов, применяемых как горючее, – испаряемость, горючесть, воспламеняемость, химическая стабильность, склонность к образованию отложений, коррозионная активность.

Бензин проникает в организм в основном через легкие. Опасность отравления существует на всех этапах его производства, транспортировки и особенно при его использовании. ПДК паров от 100 до 300 мг/м3. При остром отравлении парами появляются головная боль, неприятные ощущения в горле, кашель, раздражение слизистой оболочки глаз, носа, в тяжёлых случаях – головокружение, неустойчивая походка, психическое возбуждение, замедление пульса, иногда - потеря сознания. При хроническом отравлении обычны жалобы на головную боль, головокружение, расстройство сна, раздражительность, повышенную утомляемость, похудание, боли в области сердца и др.

При острых отравлениях необходимы свежий воздух, кислород, сердечные и успокоительные средства. При попадании бензина в желудок принимают внутрь растительное масло (30-50 г). Лица, страдающие функциональными заболеваниями нервной системы и эндокринных органов, к работе с бензином не допускаются [6].

Средства тушения: при крупных проливах – распылённая вода, пена, порошок ПСБ; в помещениях – объёмное тушение СО2, хладонами; малые очаги – СО2.

МЕТИЛОВЫЙ СПИРТ (метанол, карбинол, древесный спирт) СН3ОН, молекулярная масса 32,04.

Метанол бесцветная, легкоподвижная жидкость с запахом, аналогичным запаху этилового спирта; температура плавления -93,9°С, температура кипения 64,509°С.

Метиловый спирт смешивается во всех соотношениях с водой, спиртами, ацетоном, бензолом; образует азеотропные смеси с ацетоном (температура кипения 55,7°С; 12% метилового спирта), бензолом (температура кипения 57,5°С; 39% метилового спирта), CS2 (температура кипения 37,65°С; 14% метилового спирта), ССl4 (температура кипения 55,7°С; 20,66 % метилового спирта) и многими другими соединениями.

По химическим свойствам метиловый спирт – типичный одноатомный алифатический спирт: сочетает свойства очень слабого основания и еще более слабой кислоты. Со щелочными металлами образует метилаты, например CH3ONa, с кислотами – сложные эфиры (реакция ускоряется в присутствии сильных минеральных кислот), например с HNO2 дает метил-нитрит CH3ONO (количественно), с H2SO4 при температуре ниже 100°С –метилсульфат CH3OSO2OH, с карбоновыми кислотами – RCOOCH3. Окисляется кислородом воздуха (кат.-Ag, Сu, оксиды Fe, Mo, V и др.) при 500-600°С до формальдегида: СН3ОН + 0,5О2 НСНО + Н2О; при пропускании паров метилового спирта над медьсодержащим катализатором образуется метилформиат: 2СН3ОН НСООСН3 + 2Н2. Последний получается также при взаимодействии метилового спирта и СО в присутствии метилатов щелочных металлов, а в присутствии родиевого катализатора и СН3I они дают уксусную кислоту. При взаимодействии со смесью СО и Н2 метиловый спирт превращается в этанол и др. спирты. Он разлагается водяным паром на катализаторе: СН3ОН + Н2О ЗН2 + СО2. После очистки от СО2 получают Н2 98%-ной чистоты. Таким способом производят Н2 в передвижных установках небольшой мощности.

При взаимод. с NH3 в присут. дегидратирующих катализаторов метиловый спирт образует метиламины:

Ароматические амины метилируются метиловым спиртом в присутствии H2SO4 (200°С; 3 МПа): C6H5NH2 + 2CH3OH C6H5N(CH3)2+ +2Н2О. При 3,5 МПа и 340-380°С он реагирует с бензолом, образуя толуол. Дегидратацией метилового спирта при повышенных температурах (катализатор - Аl2О3) получают диметиловый эфир: 2СН3ОН СН3ОСН3 + +Н2О. На высококремнистых цеолитах при 340-450°С метиловый спирт превращается в парафины и ароматические углеводороды. С галогеноводородными кислотами, SO2Cl2 или РОСl3 образует метилгалогениды. Взаимодействует метиловый спирт с йодом и фосфором в промышленности получают метилиодид: 10СН3ОН + 5I2 + 2Р 10СН3I + +2Н3РО4 + 2Н2О. При повышенных температурах на катализаторе метиловый спирт разлагается на СО и Н2.

В промышленности метиловый спирт получают главным образом каталитической реакцией из синтез-газа:

СО2 + ЗН2 СН3ОН + Н2О + 49,53 кДж;

Образующаяся вода вступает в реакцию:

Н2О + СО СО2 + Н2 + 41,2 кДж.

Константа равновесия образования метилового спирта из СО2 и Н2 с учетом ассоциации паров может быть рассчитана по уравнению:

Сырьем для производства метилового спирта служат главным образом природный газ и отходы нефтепереработки, а также коксующийся уголь, газы производства ацетилена пиролизом природного газа и других До 1960-х гг. метиловый спирт синтезировали только на цинкхромовом катализаторе при 300-400°С и давлении 25-40 МПа. Впоследствии распространение получил синтез метилового спирта на медьсодержащих катализаторов (медьцинкалюмохромовом, медьцинкалюминиевом или др.) при 200-300°С и давлении 4-15 МПа.

Температура вспышки 15,6°С (в открытой чашке), температура самовоспламенения 464°С, КПВ 6,70-36,5%. метиловый спирт – сильный, нервный и сосудистый яд с резко выраженным кумулятивным действием; отравление наступает при приеме внутрь (смертельная доза для человека 30 г, а 5-10 г могут вызвать тяжелое отравление), вдыхании паров и проникновении через кожу. ПДК 5 мг/м3.

Средства тушения: при крупных проливах – распылённая вода, пена, порошки ПСБ и ПФ; в помещениях – объёмное тушение СО2, хладонами; малые очаги – СО2. При тушении пенами использовать ПО-1с и Форэтол с интенсивностью подачи 0,5 л/(м2×с).

Вывод по разделу: Из анализа пожароопасных свойств веществ видно, что в данном производстве применяются вещества, которые могут образовать горючую среду как в помещении.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-05-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: