Особенности пожарной опасности ректификационных установок

Ректификация - один из самых распространенных технологических процессов в химической, нефтяной и других отраслях промышленности. Ректификация - процесс разделения бинарных или многокомпонентных паров, а также жидких смесей на чистые компоненты или их смеси.

Для разделения смесей используют ректификационные установки, представляющие собой ряд ступеней контакта, соединенный в противоточный разделительный каскад. Наиболее простое конструкционное оформление противоточного каскада достигается при движении жидкости.

В нефтяной, химической, нефтехимической и газовой промышленности распространены тарельчатые колонны.

Современные ректификационные аппараты должны обладать высокими разделительными способностями и производительностью, характеризоваться достаточной надежностью и гибкостью в работе, обеспечивать низкие эксплуатационные расходы, иметь небольшую массу и, наконец, быть конструкционно-простыми и несложными в изготовлении. Последние требования не менее важны, чем первые, поскольку они не только определяют капитальные затраты, но и в значительной мере влияют на себестоимость продукции, монтаж, ремонт, контроль, испытание и безопасную эксплуатацию оборудования.

Особое значение имеет надежность работы ректификационных аппаратов, установок, производящих сырье для нефтехимической промышленности. Ректификационные колонны должны отвечать требованиям государственных стандартов.

В качестве контактных устройств применяют различные типы тарелок. В данной установке используется колпачковая тарелка.

Расчет аппаратов выполняется с целью определения технологического режима процесса, основных размеров аппарата и его внутренних устройств, обеспечивающих заданную четкость разделения исходного сырья при заданной производительности. Технологический режим определяется рабочим давлением в аппарате, температурами всех внешних потоков, удельного расхода тепла и холода. Основными размерами аппарата являются его диаметр и высота.

В данной установке производится разделение тройной смеси ацетон - изопропиловый спирт - вода.

Ректификационная колонна — аппарат, предназначенный для разделения жидких смесей, составляющие которых имеют различную температуру кипения. Классическая колонна представляет собой вертикальный цилиндр с контактными устройствами внутри. Ректификация (от лат. rectus— прямой и facio— делаю)¹ — это тепломассообменный процесс, в результате которого конденсация составляющих пара происходит раздельно. В ряде производств химической, нефтяной, пищевой и других отраслей промышленности в результате различных технологических процессов получают смеси жидкостей, которые необходимо разделить на составные части.

Для разделения смесей жидкостей и сжиженных газовых смесей в промышленности применяют способы простой перегонки (дистилляции), перегонки под вакуумом и с водяным паром, молекулярной перегонки и ректификации. Ректификацию широко используют в промышленности для полного разделения смесей летучих жидкостей, частично или целиком растворимых одна в другой.

Сущность процесса ректификации сводится к выделению из смеси двух или в общем случае нескольких жидкостей с различными температурами кипения одной или нескольких жидкостей в более или менее чистом виде. Это достигается нагреванием и испарением такой смеси с последующим многократным тепло- и массообменом между жидкой и паровой фазами; в результате часть легколетучего компонента переходит из жидкой фазы в паровую, а часть менее летучего компонента—из паровой фазы в жидкую.

Процесс ректификации осуществляют в ректификационной установке, включающей ректификационную колонну, дефлегматор, холодильник-конденсатор, подогреватель исходной смеси, сборники дистиллята и кубового остатка. Дефлегматор, холодильник-конденсатор и подогреватель представляют собой обычные теплообменники. Основным аппаратом установки является ректификационная колонна, в которой пары перегоняемой жидкости поднимаются снизу, а навстречу парам сверху стекает жидкость, подаваемая в верхнюю часть аппарата в виде флегмы. В большинстве случаев конечными продуктами являются дистиллят (сконденсированные в дефлегматоре пары легколетучего компонента, выходящие из верхней части колонны) и кубовый остаток (менее летучий компонент в жидком виде, вытекающий из нижней части колонны).

Процесс ректификации может протекать при атмосферном давлении, а также при давлениях выше и ниже атмосферного. Под вакуумом ректификацию проводят, когда разделению подлежат высококипящие жидкие смеси. Повышенные давления применяют для разделения смесей, находящихся в газообразном состоянии при более низком давлении. Степень разделения смеси жидкостей на составляющие компоненты и чистота получаемых дистиллята и кубового остатка зависят от того, насколько развита поверхность фазового контакта, а следовательно, от количества орошающей жидкости (флегмы) и устройства ректификационной колонны.

В промышленности применяют колпачковые, ситчатые, насадочные, пленочные трубчатые колонны и центробежные пленочные ректификаторы. Они различаются в основном конструкцией внутреннего устройства аппарата, назначение которого — обеспечение взаимодействия жидкости и пара. Это взаимодействие происходит при барботировании пара через слой жидкости на тарелках (колпачковых или ситчатых) либо при поверхностном контакте пара и жидкости на насадке или поверхности жидкости, стекающей тонкой пленкой.

Конструкции ректификационных колонн

Одним из факторов, характеризующих пожарную опасность установок первичной переработки нефти является большое количество нефти и нефтепродуктов, у которых показатели пожарной опасности колеблются в широких пределах. Так, в некоторых аппаратах (ректификационных колоннах, трубчатых печах) одновременно может находиться от 20 до 30 тон нефти и горючих нефтепродуктов. Значения температуры вспышки tвсп различных веществ составляют: у нефти – от - 35 до + 36 °С и выше, бензинов – от - 36 до – 7 °С, лигроинов – от - 7 до + 17 °С, керосинов – от + 115 до + 60 °С и выше, мазутов – от + 60 до + 120 °С, минеральных масел – от + 120 до + 220 °С.

Таблица 1. Показатели пожарной опасности обращающихся веществ и материалов

№ п/п	Наименование вещества		Показатели пожарной опасности
Группа горю-чести	Tвсп. °С	Твос. °С	Тсв. °С	НКПР % (об.)	ВКПР % (об.)	НТПР °С	ВТПР °С	Др. пока- зате-ли
1.	Нефть	ГЖ		--	--	--	--	--	--
2.	Бензин	ЛВЖ	- 34	--		0,79	5,16	- 34	- 4	Е=0,39 мДж
3.	Керосин	ЛВЖ				--	--
4.	Дизельное топливо	ГЖ		--		0,5	--
5.	Мазут	ГЖ		--		--	--

Анализ данных показателей пожарной опасности показывает, что в производственных условиях, даже при нормальных режимах работы технологического оборудования нефтепродукты представляют собой опасность и могут образовывать взрывоопасные и горючие концентрации, а также воспламеняться. Кроме того, горючая концентрация может образоваться не только в паровоздушном пространстве аппаратов, но и при выходе паров наружу. Поэтому данный процесс требует строжайшего соблюдения технологического регламента, правил эксплуатации технологического оборудования, правил пожарной безопасности, и своевременного принятия пожарно-профилактических мер.