Помещения с нагретыми легковоспламеняющимися и горючими жидкостями

Пример 7

1. Исходные данные.

1.1. Помещение приемной емкости охлажденного гексана установки экстракции пропиточного масла. В помещении расположена емкость с гексаном объемом V_а = 40 л = 0, 04 м³, насосы горячей воды. Размеры помещения L x S x H = 12 x 6 x 6м. Объем помещения V_п = 432 м³. Свободный объем помещения V_СВ = 0, 8∙ 432 = 345, 6 м³. Площадь помещения F = 72 м². Температура гексана в емкости охлажденного гексана Т_а = 50 ⁰С = 323, 2 К. Суммарный объем гексана, истекающего из подводящих и отводящих трубопроводов при аварийной ситуации, составляет V_тр = 1 л = 0, 001 м³.

1.2. Молярная масса гексана М = 86, 177 кг∙ кмоль^-1. Консанты уравнения Антуана: А = 5, 99517; В = 1166, 274; С_А = 223, 661. Химическая формула гексана С₆Н₁₄. Плотность гексана (жидкости) при температуре жидкости t_ж = 50 ⁰С r_ж = 631, 8 кг∙ м^-3. Средняя теплоемкость гексана в интервале температур 0÷ 100 ⁰С С_ж = 2514 Дж∙ кг^-1∙ К^-1. Температура вспышки гексана t_ВСП = -23 ⁰С. Температура кипения гексана t_к = 68, 74 ⁰С.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация приемной емкости и выход из нее и подводящих и отводящих трубопроводов гексана в объем помещения. За расчетную температуру принимается температура нагрева гексана в приемной емкости t_{р, 2} = 50 ⁰С. Максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 [3] в данном районе (г. Москва) t_{р, 1} = 37 ⁰С

3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим с использованием [1] и «Пособия».

3.1. Плотность паров гексана (формула А.2 [1])

при t_{р, 1} = 37 ⁰С = кг∙ м^-3,

при t_{р, 2} = 50 ⁰С = кг∙ м^-3.

3.2 Давление насыщенных паров гексана при температурах t_{р, 1} = 37 ⁰С и t_{р, 2} = 50 ⁰С составит, соответственно (п. 3.2 «Пособия»):

Lg P_{H, 1} = 5, 99517 - = 1, 520876,

P_{H, 1} =33, 18 кПа,

Lg P_{H, 2} = 5, 99517 - =

P_{H, 2} = 54, 13 кПа.

3.3.Удельная теплота испарения L_исп (Дж∙ кг^-1) гексана при температуре t_{р, 2} = =50 ⁰С рассчитывается по формуле (А.15) [1]:

L_исп = .

3.4. Объем V_Г (м³) гексана, вышедшего в помещение, составит:

V_Г = V_а + V_тр = 0, 04+0, 001 = 0, 041 м³.

3.5. Масса m_п (кг) вышедшего в помещение гексана составит:

m_п = V_г∙ r_ж = 0, 041∙ 631, 8 = 25, 904 кг.

3.6. Расчетная площадь F_и (м²) разлившегося гексана составляет:

F_и = 1, 0 ∙ V_г = 1, 0∙ 41 = 41 м².

4. Для определения массы m₁ (кг) паров гексана, испарившихся при охлаждении разлившейся жидкости от t_{р, 2} = 50 ⁰С до t_{р, 1} = 37 ⁰С, воспользуемся формулой (А.14) [1]:

m₁ = 0, 02∙ кг.

5. Интенсивность испарения W (кг∙ м^-2∙ с^-1) гексана при расчетной температуре t_{р, 1} = 37 ⁰С определяем согласно формуле (А.13) [1]:

W =10^-6∙ h∙ кг∙ м^-2∙ с^-1.

6. Масса m₂ (кг) паров гексана, испарившихся с поверхности разлива при расчетной температуре t_{р, 1} = 37 ⁰С, согласно формуле (А, 12) [1] составит:

m₂ = 3, 0802∙ 10^-4∙ 41∙ 3600 = 45, 464 кг.

7. Суммарная масса испарившегося гексана составляет:

m = m₁+ m₂ = 1, 808+45, 464 = 47, 272 кг.

Поскольку m_п = 25, 904 < m = 47, 272 кг, то принимаем, что масса вышедшего при аварийной разгерметизации приемной емкости гексана испаряется полностью, т.е. m = m_п = 25, 904 кг.

8. Избыточное давление взрыва DР согласно формуле (16) «Пособия» будет равно:

DР = 3, 507 кПа.

9. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение приемной емкости охлажденного гексана относится к категории А.

Пример 8

1. Исходные данные.

1.1. Помещение насосной диметилформамида (ДМФА). В помещении расположены три насоса, откачивающих ДМФА из сборника, расположенного вне пределов помещения и в который ДМФА отбирается из отгонного куба низа ректификационной колонны при температуре Т₁ = 130 ⁰С = 403, 2 К. Температура нагретого ДМФА в сборнике Т_а = 110 ⁰С = 383, 2 К. Производительность одного насоса q = 1 м³∙ час^-1 = 2, 78∙ 10^-4м³∙ с^-1 = 0, 278 л∙ с^-1. На подводящих и отводящих трубопроводах насосов за пределами помещения установлены автоматические задвижки (время отключения t = 120 с). Объем ДМФА в отводящих и подводящих трубопроводах с учетом объема ДМФА в насосе для одного насоса составляет V_тр = 0, 02 м³ = 20 л. Размеры помещения L x S x H = 18 x 6 x 6м. Площадь помещения F = 108 м². Объем помещения Vп = 648 м³. Свободный объем помещения V_СВ = 0, 8∙ 648 = 518, 4 м³.

1.2. Молярная масса ДМФА М = 73, 1 кг∙ кмоль^-1. Консанты уравнения Антуана: А = 6, 15939; В = 1482, 985; С_А = 204, 342. Химическая формула ДМФА С₃Н₇ON. Стехиометрическая концентрация ДМФА С_СТ = 4, 64% (об.). Плотность жидкости ДМФА при t = 25 ⁰С r_ж = 950 кг∙ м^-3(с запасом для t = 110 ⁰С при расчетах). Теплоемкость ДМФА принимаем с запасом для расчетов по гексану С_ж = 2514 Дж∙ кг^-1∙ К^-1 (пример 7 «Пособия»). Температура вспышки ДМФА t_ВСП = 53 ⁰С. Температура кипения ДМФА t_к = 153 ⁰С. Теплоту сгорания = 45, 105 МДж∙ кг^-1 принимаем с запасом для расчетов по гексану (табл. Приложения 1 «Пособия»).

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного насоса и выход из него и подводящих и отводящих трубопроводов ДМФА в объем помещения. За расчетную температуру принимается температура нагрева ДМФА в сборнике t_{р, 2} = 110 ⁰С. Максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 [3] в данном районе (г. Москва) t_{р, 1} = 37 ⁰С

3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим с использованием [1] и «Пособия».

3.1. Плотность паров ДМФА при t_{р, 1} = 37 ⁰С

= кг∙ м^-3,

при t_{р, 2} = 110 ⁰С = кг∙ м^-3.

3.2 Давление насыщенных паров ДМФА при температуре t_{р, 2} = 110 ⁰С составит, соответственно (п. 3.2 «Пособия»):

Lg P_H = 6, 15939 - = 1, 441646,

P_H =27, 65 кПа.

3.3.Удельная теплота испарения L_исп (Дж∙ кг^-1) ДМФА при температуре t_{р, 2} =110 ⁰С рассчитывается по формуле (А.15) [1]:

L_исп = .

3.4. Объем V_Д (м³) ДМФА, вышедшего в помещение, и площадь разлива жидкости F_р (м²) составит:

V_Д = q∙ t+V_тр = 2, 78∙ 10^-4∙ 120+0, 02 = 0, 0334+0, 02 = 0, 0534 м³ = 53, 4 л,

F_р = 1, 0∙ V_Д = 1, 0∙ 53, 4 = 53, 4 м ².

3.5. Масса m_п (кг) вышедшего в помещение ДМФА составит:

m_п = V_Д∙ r_ж = 0, 0534∙ 950 = 50, 73 кг.

4. Масса m (кг) паров ДМФА, образующихся при испарении нагретой жидкости ДМФА, определяется по формуле (А.14) [1]:

m = 0, 02∙ кг.

5. Избыточное давление взрыва DР согласно формуле (13) «Пособия» будет равно:

DР = 7, 99 кПа.

6. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Помещение насосной диметилфорамида не относится к категориям А или Б. Согласно п.5.2 и табл. 1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1-В4.

7. В соответствии c п. Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

Q = G × = 152, 2 × 45, 105 = 6865 Мдж,

G= 3 × m_п = 3 × 50, 73 = 152, 2 кг,

g = Мдж × м^-2,

S = 3 × F_p = 3× 53, 4 = 160, 2 м² . Поскольку F< Fp, принимаем S = F = 108 м².

8. Удельная пожарная нагрузка менее 180 МДж× м^-2, но площадь размещения пожарной нагрузки более 10 м². В соответствии с табл. Б.1 [1] помещение насосной диметилформамида относится к категории В3.