Особенности пожарной опасности процесса ректификации

Пожаровзрывоопасность ректификационных установок характеризуется следующими факторами: пожаровзрывоопасными свойствами обращающихся в них веществ, их количеством, режимом работы установки (температурой, давлением).

Обычно на ректификационных установках происходит разделение горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, горючих сжи­женных газов. В этом случае пожаровзрывоопасны и ректификат, и остаток. При разделении разбавленных водных растворов (например, раствора спирта в воде) исходная смесь и остаток могут быть непожароопасными, а готовый продукт обладать пожаровзрывоопасными свойствами (спирт-ректификат).

Количество горючих веществ, обращающихся в ректификационной установке, зависит от ее производительности. Для обеспечения высокой производительности применяются аппараты большого объема, увеличивается их число. Технологическая схема строится в несколько параллельных линий (потоков).

Производительность установки обычно задается количеством ректификата (готового продукта), который нужно получить в единицу времени, либо количеством самой смеси, которую следует переработать в единицу времени. Для оценки пожарной опасности процесса следует знать количество и свойства всех обращающихся в установке веществ: исходной смеси, ректификата, флегмы, кубового остатка. Пожаровзрывоопасные свойства этих веществ могут существенно различаться.

Между количеством исходной смеси G_CM, ректификата G_peK и кубового остатка G_0Ct существует зависимость, которая может быть выражена формулой

G_CM=G_peк+G_ocт. (13.4)

Это уравнение материального баланса ректификационной установки. По аналогии с (13.4) составим уравнение баланса легко летучего компонента:

G_смa_cм ⁼ G_рекa_рек + G_остa_ост, (13.5)

где а_cм, а_pек, a_ост — содержание легколетучего компонента соответственно в смеси, ректификате и кубовом остатке. Эти величины известны; они задаются в задании на разработку колонны.

Таким образом, задаваясь производительностью установки по ректификату или исходной смеси и решая совместно уравнения (13.4) и (13.5), можно определить два других члена уравнения (13.4).

В кубовой части крупногабаритных колонн и на тарелках может находиться большое количество легковоспламеняющихся к горючих жидкостей, исчисляемое тоннами и десятками тонн (на­пример, при перегонке нефти в колонне средней производительности одновременно находится до 20 т ЛВЖ и ГЖ).

Объем жидкости V, находящейся в тарельчатой ректификационной колонне, можно подсчитать по формуле

, (13.6)

где D — внутренний диаметр колонны; d_KH — наружный диаметр колпачка; h_т — высота жидкости на тарелке; H_куб — высота жидкости в кубе; п — количество тарелок в колонне; т — количество колпачков на тарелке.

Для определения массы этой жидкости следует знать ее плотность. Но плотность жидкости (по высоте колонны) возрастает по мере ее движения сверху вниз: от р_р (на верхней тарелке) дорост (на нижней тарелке). Поэтому для расчетов используют среднее

значение плотности: р_ср=0,5 (р_Р+р_oст). С учетом этого массу жидкости в колонне можно определить по формуле

, (13.7)

где р_р и рост — плотность ректификата и кубового остатка.

Пожароопасные вещества находятся не только в колонне, но и в других аппаратах ректификационной установки: теплообменниках, сборниках, промежуточных емкостях, емкостях орошения и др. Это следует учитывать при оценке пожаровзрывоопасности конкретной ректификационной установки.

Основными технологическими параметрами процесса ректификации являются давление и температура, которые тесно взаимо­связаны: чем выше давление, применяемое при разделении какой-либо смеси, тем выше и температура.

В большинстве случаев ректификацию проводят под небольшим давлением (0,12...0,7 МПа), в некоторых случаях — под повышенным давлением или под вакуумом.

Температура и давление по высоте колонны не остаются постоянными: максимальное значение они имеют в нижней части колонны, минимальное — в верхней части колонны. Температура верха колонны примерно равна температуре кипения легкокипящего компонента (ректификата) при рабочем давлении в верхней части колонны. Температура низа колонны равна температуре кипения высококипящего компонента (кубового остатка) при рабочем давлении в нижней части колонны.