Комплексная ситуационная задача № 2 по «Безопасности технологического процесса» для магистров, обучающихся по направлениям подготовки 18.04.01 «Химическая технология»
Стадия упаривания экстракта травы горицвета весеннего в производстве субстанции аденозида
Описание технологической стадии Смесь этилового спирта, хлороформа и экстрактивных веществ (отгона) из роторно — пленочного испарителя Р-1 через прямой холодильник, охлаждаемый водой, поступает в сборник Сб-2. Экстракт через нижний спуск передают на следующую стадию.
Последовательность выполнения задания
Ι Найти в справочной литературе физико-химические и пожароопасные свойства компонентов технологической среды в реакторе Сб-2
ΙΙ Определить категории взрывоопасности стадии
Аварийная ситуация в технологическом блоке Сб-2 Разгерметизация сборника при хранении отгона может привести к вытеканию его на пол помещения через нижний спуск. Воспламенение может произойти от случайного источника зажигания.
Состав среды: в Сборнике Сб-2объемом 0,63 м3 - степень заполнения 0,8
Находится 1 часть этилового спирта, 3 части хлороформа и 1 часть экстрактивных веществ.
Дополнительные справочные данные:
Этанол: lgP= 7,81158 – 1918,508/(252,125 + t (кПа), ρп=2,04 кг/м3.
Технологическая стадия размещена в производственном помещении с геометрическими размерами: F · H = (224 · 6) м3 Температура воздуха в помещении То=293 К (20 
С), атмосферное давление Р0=101 кПа.
Последовательность определения категории взрывоопасности стадии
Последовательность выполнения задания
Ι Найти в справочной литературе физико-химические и пожароопасные свойства компонентов технологической среды в сборнике Сб-2
ΙΙ Определение общего энергетического потенциала и категории взрывоопасности сборнике Сб-2
Аварийная ситуация в технологическом блоке Сб-2 Разгерметизация сборника при хранении отгона может привести к вытеканию его на пол помещения через нижний спуск. Воспламенение может произойти от случайного источника зажигания.
Рассчитать определить категорию взрывоопасности Р-1.
Качественно определить массы паров этанола, которые могут выделиться при аварии сборника и представить в виде расчетной формулы
E =(∑Gi)·∆Нсг кДж
ΙΙΙ Определение класса статической искроопасности технологической
Стадии. Рекомендовать мероприятия по защите от статического
Электричества
1.Найти в справочной литературе минимальную энергию зажигания и удельное объемное сопротивление этилового спирта и хлороформа и установить класс статической искроопасности технологического блока (Э1, Э2, Э3). Рекомендовать мероприятия:
снижающие интенсивность действия статической электризации;
снимающие образовавшиеся заряды статического электричества.
ΙV Определение и выбор условий и средств безопасности для СБ-2
Расчет безопасной концентрации кислорода в паровоздушном пространстве и минимального времени продувки аппарата азотом
Расчет сухого огнепреградителя
Дополнительные справочные данные:
Этанол: λ=0,0154 Вт/(м·К), С=73,60 Дж/(моль·К);
Воздух: М=29 кг/кмоль, λ=0,0172 Вт/(м·К), С=29,10 Дж/(моль·К
Расчет предохранительного клапана на ресивере азота
V Определение категории, класса производственного помещения и рекомендации по размещению его в объеме здания
Определить категорию помещения.
Если DR - меньше 5 кПа, то помещение относится к одной из пожароопасных категорий B1 - B4 в зависимости от величины удельной пожарной нагрузки, определяемой по формуле
q = DЛВЖ · D Hсг/Fп,= МДж/м2
Общая масса этилового спирта во всех аппаратах, находящихся в помещении, DЛВЖ =642 кг.
Определить класс зоны помещения по ПУЭ и подобрать электрооборудование – электродвигатель, светильник и газоанализатор
Дополнительные данные: общая масса горючих паров, выделившихся из аварийного блока Сб-2 (см. расчет категории взрывоопасности),
Рассчитать площадь легкосбрасываемых конструкций в помещении и рекомендовать размещение производственного участка в объеме здания
Площадь легкосбрасываемых конструкций (оконных проемов и облегченной кровли) S в расчете на единицу объема помещения определяется из соотношения
S≥5,9·10 -2 ·Gа/{Rп ·[(R0/Rп)1/к - (R0/Rп) (1+ к) / к ]0,5}, м2/м3
где Gа - секундный приток продуктов горения в помещение при аварии технологической установки, кг/с,
R0 - абсолютное атмосферное давление (101 кПа),
Rп - абсолютное давление в помещении после срыва ударной волной легкосбрасываемых конструкций, принимается для слабого разрушения помещения 141 кПа,
к - показатель адиабаты, для многоатомных соединений к = 1,1.
Секундный приток рассчитывается по формуле
Gа = 0,183· R0 ·Uп (Rmax/R0 - 1)· (Rп/R0) 1/ к, кг/с
где Uп - нормальная скорость горения технологической среды, определяется по справочным данным или приводится в индивидуальном задании, м/с;
Rmax - максимальное давление при горении технологической среды в замкнутом объеме, определяется по справочным данным или приводится в индивидуальном задании, кПа
По величине удельной площади легкосбрасываемых конструкций
(ЛСК) находится их общая площадь
SЛСК = S · Vп, м2
По размерам производственного помещения вычерчивается его эскиз (в масштабе 1:100 или меньше) и размещаются ЛСК в виде оконных проемов по одной стене помещения. Если площадь ЛСК превышает стандартные размеры окон, то следует дополнительно рекомендовать размещение ЛСК:
по второй, соседней стене (тогда помещение будет угловым, а, следовательно, размещается в торце здания),
а также в потолке (тогда помещение должно размещаться на верхнем этаже).