Потенциально опасные процессы, их характеристика
Среди большого числа отличающихся по характеру процессов химической технологии можно выделить группу процессов, которые при определенных условиях, возникающих вследствие нарушения требований регламента, выходят в аварийные режимы с последствиями различной степени тяжести. Такие процессы называются потенциально опасными.
Потенциально опасные процессы химической технологии можно разделить на четыре группы:
переработка и получение токсичных веществ;
переработка и получение взрывоопасных веществ и смесей;
процессы, протекающие с большой скоростью;
смешанные процессы.
Большая часть потенциально опасных процессов химической технологии это такие, которые можно отнести одновременно к двум или трем указанным группам.
Причины, приводящие к отклонению от нормального режима работы и вызывающие аварийную ситуацию очень разнообразны. Основные причины возникновения аварийной ситуации можно свести к следующим.
1. Изменение соотношения подаваемых компонентов (непрерывный процесс) или скорости слива одного из компонентов (полунепрерывный процесс). И в том, и в другом случаях скорость химического превращения веществ растет, что приводит к увеличению количества выделяемого тепла, подъему температуры, ускорению побочных реакций, интенсивному газовыделению и пр. Оба отклонения возникают при отказах средств автоматизации, оборудования, регламентирующего подачу, или в результате ошибок обслуживающего персонала (при ручном управлении).
2. Снижение (или отсутствие) расхода хладагента, подаваемого для охлаждения. Это приводит к снижению теплоотбора, увеличению температуры и т. д. (см. п. 1) и возникает при отказе средств автоматизации и технологического оборудования или в результате ошибок обслуживающего персонала.
3. Отсутствие перемешивания. В этом случае возможно накопление непрореагировавших компонентов, что при последующем включении мешалки ведет к интенсивному росту скорости реакции и, как следствие, к нарушению температурного режима. Возникает в результате отказа технологического оборудования (остановка или обрыв лопастей мешалки).
4. Попадание посторонних продуктов в аппарат. Приводит к ускорению побочных реакций, нарушению температурного режима и т. д. Возникает при отказе технологического оборудования и в результате ошибок обслуживающего персонала.
5. Нарушение состава исходных компонентов, подаваемых в виде смеси или раствора. Приводит к изменению соотношения реагирующих веществ, следствием чего возможно увеличение скорости химического превращения веществ и т. д. Причины этого нарушения отказы средств автоматизации и ошибки обслуживающего персонала.
6. Нарушение режима удаления газов или паров. Приводит к увеличению давления и возникает при отказах средств автоматизации, технологического оборудования, стоящего на линии отвода газов или паров из реактора, и при ошибках обслуживающего персонала.
Надежное средство интенсификации и защиты потенциально опасных процессов создание автоматических систем защиты. В практике химических производств применяются и технологические методы снижения опасности.
Наиболее распространенный метод снижения опасности установление так называемого безопасного регламента.
Второй технологический метод снижения опасности замена периодического или полунепрерывного логического процесса непрерывным. Снижение опасности при переходе на непрерывное производство достигается обычно следующими обстоятельствами:
1. Объем реактора непрерывного действия, как правило, на несколько порядков меньше объема реактора периодического действия при той же производительности продукта. Вследствие этого при переходе на непрерывный процесс резко снижается общий объем реакционной массы, находящейся в производственном помещении (в цехе, на участке). Таким образом уменьшаются возможные последствия аварии, однако проблематичность возникновения самой аварии не устраняется.
2. Параметры, характеризующие течение процесса (давление,. температура и т. п.) в непрерывном варианте должны поддерживаться постоянными, и это существенно облегчает автоматизацию технологического процесса.
В автоматизированном технологическом процессе, снабженном надежной автоматической системой защиты, аварийные ситуации могут возникать только в результате отказов технологического оборудования или системы регулирования.