«Урок «Охрана труда» Воронков О.Ю., Ревина И.В. ОХРАНА ТРУДА В НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Омский государственный технический университет»









O. Ю. Воронков, И. В. Ревина


ОХРАНА ТРУДА
В НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Конспект лекций



















Омск
Издательство ОмГТУ
2009
УДК 658.382:665.6(075)
ББК 65.247+65.304.13я73
В 75


Рецензенты:
Е. Ю.Тюменцева, канд. пед. наук, доцент,
зав. каф. естественнонаучных и инженерных дисциплин ОГИС;
А. М. Минитаева, канд. техн. наук, доцент каф. естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин ОИВТ (филиал) ФГОУ ВПО «НГАВТ»


Воронков, О. Ю.
В 75 Охрана труда в нефтехимической промышленности: конспект лекций / O. Ю. Воронков, И. В. Ревина. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – 80 с.

ISBN 978-5-8149-0805-6

Конспект лекций разработан на основе требований Государственного стандарта высшего профессионального образования. Содержит теоретические основы охраны труда, сведения по обеспечению безопасности в производственных условиях, вопросы нормативного и организационного обеспечения безопасности.
Предназначен для студентов нефтехимических специальностей очной и заочной форм обучения, изучающих дисциплину «Охрана труда в нефтехимической промышленности».


Печатается по решению редакционно-издательского совета
Омского государственного технического университета

УДК 658.382:665.6(075)
ББК 65.247+65.304.13я73



ISBN 978-5-8149-0805-6 ( ГОУ ВПО «Омский государственный
технический университет», 2009
Содержание


Введение
4

1.
Основы безопасности при разработке генеральных планов
7

1.1.
Выбор промышленной площадки
7

1.2.
Санитарная классификация производств
8

1.3.
Планировка территории предприятий
8

1.4.
Конструкции зданий
11

2.
Основы безопасности технологических процессов
14

2.1.
Параметры технологического режима
16

2.2.
Концентрации реагирующих веществ
17

2.3.
Условия проведения технологических процессов
19

2.3.1.
Стадийность
19

2.3.2.
Увеличение единичных мощностей
19

2.3.3.
Степень непрерывности
20

2.3.4.
Устойчивость технологических процессов
20

2.3.5.
Механизация трудоёмких, опасных и вредных технологических процессов
21

2.3.6.
Автоматизация опасных и вредных технологических процессов
21

2.3.7.
Технологический регламент
24

3.
Безопасность производственного оборудования
25

3.1.
Механическая прочность оборудования
25

3.2.
Коррозионная стойкость оборудования
27

3.3.
Герметизация оборудования
30

3.4.
Уплотнение движущихся элементов аппаратов и машин
33

3.5.
Безопасность эксплуатации сосудов, работающих под давлением
37

3.6.
Баллоны, бочки и цистерны для сжатых, сжиженных и растворенных газов
40

3.7.
Трубопроводы в химической промышленности
42

3.7.1.
Компенсация тепловых удлинений
44

3.7.2.
Компенсаторы
44

3.7.3.
Арматура
45

3.7.4.
Тепловая изоляция и окраска трубопроводов
46

3.7.5.
Освидетельствование трубопроводов
47

3.8.
Безопасная эксплуатация компрессоров, насосов и газгольдеров
47

3.8.1.
Безопасная эксплуатация компрессоров
47

3.8.2.
Безопасная эксплуатация насосов
50

3.8.3.
Безопасная эксплуатация газгольдеров
52

3.9.
Статическое электричество
56

3.9.1.
Опасность статического электричества
58

3.9.2.
Методы и технические средства защиты от статического
электричества
61

3.10.
Основы радиационной безопасности
65


Библиографический список
79

ВВЕДЕНИЕ

Коренные изменения, которые произошли в промышленности во второй половине XX в., в значительной степени были обусловлены бурным развитием химических производств. Доля нефти и газа среди первичных энергоисточников возросла до 70 %. Энергонасыщенность современных объектов колоссальна – на промышленной площадке типового нефтеперерабатывающего завода мощностью 10–15 млн т/год сосредоточено от 300 до 500 тыс. т углеводородного топлива, энергосодержание которого эквивалентно 5 Мт тротила. Постоянно интенсифицируются технологии, и такие параметры, как температура, давление, содержание опасных веществ, постоянно растут и приближаются к критическим значениям. Увеличиваются и единичные мощности аппаратов, а следовательно, и количество находящихся в них опасных веществ. Номенклатура выпуска нефтехимического или химического завода, работающего на основе передовой технологии, обеспечивающей комплексную переработку сырья, насчитывает тысячи позиций, причем многие из изготавливаемых продуктов являются горючими, чрезвычайно токсичными или ядовитыми веществами.
Экономическая выгодность кластеризации промышленных предприятий ведет к созданию индустриальных комплексов, в которых сосредоточены узлы энергораспределения, тепло- и газоснабжения, транспортных магистралей и которые, как правило, размещаются в местах проживания населения. Внедрение принципиально новых технологий определяет многообразие, сложность и новизну проблем безопасности, причем решать их часто приходится в сжатые сроки в условиях непрерывного производства.
Перечисленные особенности современного промышленного производства обусловливают масштаб аварийности и последствий аварий, диктуя тем самым необходимость исключительного внимания как специалистов, так и общественности к вопросам безопасности химических производств.
Как известно, химически опасными являются практически все объекты, на которых в той или иной мере применяются химические технологии. Это прежде всего химические, нефтехимические и подобные им заводы, где перерабатывают нефть и хранят нефтепродукты, производят, используют и хранят аварийно химически опасные вещества (АХОВ), а также предприятия по профилю, близкие к химическим производствам, на которых применяются вредные химические вещества, а в технологических процессах предусматривается протекание химических превращений.
Опасность химических заводов для человека и окружающей среды при возникновении аварии очевидна, и сегодня большинство промышленных объектов в мире в известном смысле является объектами химического риска.
В дальнейшем под объектом с химической технологией (объектом химического риска) мы будем понимать объекты, на которых производят, перерабатывают, используют, транспортируют, обрабатывают, хранят или удаляют опасные (вредные) вещества.
Под опасными веществами обычно понимают индивидуальные вещества (соединения) природного или искусственного происхождения, которые могут оказывать в условиях производства, применений, транспортировки, переработки, а также в бытовых условиях неблагоприятное воздействие на здоровье человека и окружающую среду. Эти вещества могут иметь не только химическую, но и биологическую природу.
Опасность и риск объектов с химической технологией для человека и окружающей среды может проявляться при нормальном регламентированном их функционировании. Это связано с технологическими выбросами, сбросами, а также утечками опасных веществ. Однако наибольшую опасность такого рода объекты представляют в аварийных ситуациях.
При авариях на химически опасных объектах поражение людей в большинстве случаев обусловливается попаданием опасных химических веществ в организм, главным образом, ингаляционным путем.
В настоящее время известно более 54 тыс. химических соединений, которые могут быть отнесены к ядам вследствие их способности вызывать острые и хронические интоксикации. Значительная часть этих веществ может стать причиной тяжелого поражения людей при авариях на объектах, где они хранятся и используются в технологических процессах.
Безопасность функционирования химически опасных объектов зависит от многих факторов: физико-химических свойств сырья и продуктов производства, характера технологического процесса, конструкции и надежности оборудования, условий хранения веществ, наличия и состояния контрольно-измерительных приборов и средств противоаварийной защиты. Кроме того, безопасность производства, использования, хранения и перевозки АХОВ в значительной степени зависит от уровня организации профилактической работы, своевременности и качества планово-предупредительных и ремонтных работ, подготовленности и практических навыков персонала, наличия системы надзора за состоянием технических средств противоаварийной защиты.
Отличительной чертой таких производств является их повышенная пожаро- и взрывоопасность. Особые требования предъявляются к материалам и конструкциям зданий и сооружений с точки зрения их антикоррозионной защиты.
На предприятиях химической промышленности особенно велик электротравматизм, причем поражениям подвергается в основном персонал не электропрофессий.
Наличие большого количества факторов, от которых зависит безопасность функционирования химически опасных объектов, определяет сложность решения проблемы предупреждения аварий и катастроф на химических производствах и требует специальных знаний по обеспечению безопасности (охраны) труда на химических предприятиях.
Данное учебное пособие включает основы инженерных решений промышленной безопасности.

1. ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ РАЗРАБОТКЕ ГЕНЕРАЛЬНЫХ ПЛАНОВ

Основы безопасности предприятия закладываются при разработке генерального плана ещё на стадии выбора площадки, размещения отдельных производств на территории цехов, установок, эстакад, железнодорожных путей, дорог и тротуаров. Это тем более целесообразно делать, так как изменения на бумаге экономически выгоднее натурных. В генеральном плане должны учитываться следующие основные требования:
объединение отдельных производств и вспомогательных служб с учётом их технологической связи, взрыво- и пожароопасности производств и характера выделяемых ими вредностей;
определение безопасных разрывов на основе санитарной классификации и категории производств по взрывной и пожарной опасности с учётом возможного изменения технологии и реконструкции отдельных цехов и установок;
обеспечение естественного проветривания территории и исключение застойных зон и скопления в них вредных и опасных выделений с учётом рельефа местности, направления и скорости ветра;
локализация неблагоприятных производственных факторов (шума, вредных и опасных пыле-, пара- и газовых выделений при авариях, огня при пожаре, воздушной ударной волны при взрывах).

1.1. Выбор промышленной площадки

При выборе земельного участка в генеральном плане должны быть рассмотрены вопросы, связанные с климатическими условиями (направление и скорость господствующих ветров – «роза ветров» в связке с рельефом местности); гидрологической и геологической характеристикой местности, рельефом местности, сейсмичностью района, чистотой почвы и уровнем грунтовых вод, наличием канализации и отвода поверхностных вод, возможности прямого солнечного освещения участка. Рассмотрение указанных моментов определяет направление размещения промышленной площадки.

1.2. Санитарная классификация производств

Санитарная классификация производств определяет расстояние промышленной площадки от населённого пункта. Минимально допустимое расстояние от предприятия до населённых мест (СЗЗ – санитарно-защитная зона) зависит от характера и количества возможных производственных выбросов в атмосферу (аэрозоли, газы, пары, копоть). Все предприятия производственной сферы страны, в том числе и химического профиля, в зависимости от выделяемых в атмосферу производственных выбросов делятся в соответствии с санитарными нормами на пять классов (СН 245-71). 1-й класс – 1000 метров, 2-й – 500 метров, 3-й – 300 м, 4-й – 100 м и 5-й – 50 м. В санитарно-защитной зоне можно располагать предприятия, относящиеся к низшему классу вредности, а также вспомогательные здания (депо, гаражи, склады, столовые, охранные).

1.3. Планировка территории предприятий

Сущность планировки заключается в территориальном объединении в группы (зоны) различных объектов, входящих в состав предприятия, по признаку технологической связи и характеру присущих им опасностей и вредностей. Это достигается разбивкой территории предприятия на участки функциональных зон, в которых группируют производства и службы. В химической промышленности организуют следующие зоны:
предзаводская (заводоуправление, проходная, столовая, стоянки транспорта);
производственная (основные цеха производства);
подсобная (РМУ, ремонтные и товарные цеха, ЦЗЛ, службы главных технолога, механика, электрика, КИП);
складская зона (склады материальные, оборудования, химикатов, горючего);
сливо-наливочный фронт.
Предзаводскую зону располагают по пути следования основной части рабочих от жилого массива. Производственную зону планируют в виде системы прямоугольных кварталов, что имеет важное значение с точки зрения оздоровления воздушного бассейна в пределах промышленной площадки, особенно при строчной (прямолинейно-пунктирной) застройке вдоль главного направления «розы ветров». Квартал представляет собой элемент территории застройки в пределах смежных участков, параллельных магистральным автодорогам и эстакадам. Вся территория предприятия делится подобными магистралями на квадратную или прямоугольную сетку укрупнённых кварталов с размещением в них выделенных функциональных зон. Открытые наружные взрыво- и пожароопасные установки располагают внутри кварталов функциональных зон, а по периметру кварталов размещают закрытые производственные и вспомогательные помещения, чтобы обеспечить на магистральных дорогах условия пожарной безопасности и санитарно-гигиенические условия более благоприятные, чем на внутренних межцеховых дорогах и территории квартала.
При разработке генерального плана предприятия вопросы санитарной и пожарной безопасности, технологической последовательности и экономической целесообразности решаются комплексно. Так, при определении разрывов между зданиями и сооружениями сопоставляют требования санитарной и пожарной безопасности. Если санитарные разрывы окажутся большими, по сравнению с противопожарными, то принимают требуемый санитарный разрыв.
Магистральные и внутрицеховые дороги. Территория предприятий должна примыкать к дороге общего пользования или к проезду или сообщаться с ними автомобильными дорогами. На предприятие должно быть не менее двух въездов. Предусматривается сквозной или кольцевой объезд. Ширина проездов должна быть минимальной для наиболее компактного размещения транспортных путей, тротуаров, инженерных коммуникаций и полос озеленения, но не менее расстояния между зданиями и сооружениями, согласно противопожарным требованиям и требованиям санитарных норм. В местах пересечения дорог и проездов инженерными коммуникациями и устройствами свободный габарит по высоте над проезжей частью должен составлять не менее 4,5 м. К зданиям и сооружениям по всей длине должен быть обеспечен подъезд пожарных автомобилей. Для организации безопасного движения людских потоков на территории предприятий необходимо правильно располагать пешеходные тротуары. Ширину тротуаров определяют, исходя из нормы 750 человек на одну полосу движения, принимая равной 0,75 м. В местах вынужденного совмещения тротуаров с эстакадами материалопроводов не должно быть фланцевых соединений, арматуры, взрывных мембран, предохранительных клапанов, дренажных устройств, которые могут служить источниками выбросов и выделений сред, опасных для пешеходов.
Размещение сырьевых и товарных складов. Противопожарные требования к складам зависят от их размеров и пожарной опасности содержащихся в них материалов и веществ. В планировочных решениях открытых и закрытых складов должны учитываться принцип специализации, ограничение количества хранимых веществ и их разделение на группы. В настоящее время склады располагают на обособленных участках, удалённых от основной площадки на расстояние до 500 м. Резервные парки складов нефтепродуктов должны размещаться на более низких отметках земли, чем территории соседних населённых пунктов, предприятий, путей железных дорог.
Организация сливо-наливного фронта. Сливо-налив-ные эстакады в совокупности с железнодорожными путями принято называть сливо-наливным фронтом. Все элементы сливо-наливного фронта выполняются только из несгораемых материалов. Расчётную длину путей тупиков сливо-наливных участков следует увеличивать на 20 м в сторону упорного бруса, чтобы была возможность расцепки состава при пожаре. Сливо-наливные устройства выполняют закрытыми в виде системы трубопроводов и герметичных каналов. Для нефти и нефтепродуктов с температурой вспышки 120 (С и мазутов могут применяться открытые сливные устройства. Сливо-наливные эстакады для легколетучих и токсичных веществ должны быть оборудованы устройствами, ограничивающими возможность выделения паров и газов в атмосферу. Для целей пожаротушения на эстакадах предусматривают систему водоснабжения с двумя вводами.
Внутризаводские коммуникации. Современные нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия имеют разветвлённую сеть технологических коммуникаций, материалопроводов, канализации, трубопроводов пара- и водоснабжения, теплофикации и кабелей электропитания, связи и сигнализации и др. Возможно подземное, наземное и надземное их расположение, каждое из которых имеет свои особенности с точки зрения создания условий безопасности эксплуатации, что должно учитываться в решениях генерального плана.
Целесообразна совмещённая прокладка сетей различного назначения в общих коллекторах или на эстакадах с соблюдением соответствующих санитарных и противопожарных требований и правил безопасности.
Подземные сети. Допускается прокладывать в полупроходных каналах (коллекторах) газопроводы с давлением газа до 0,6 МПа вместе с другими трубопроводами и кабелями связи. Не допускается прокладывать в общем канале: газопроводы и силовые кабели, теплопроводы и трубопроводы легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) и трубопроводы холодоагентов; трубопроводы противопожарного водоснабжения и трубопроводы ЛВЖ и ГЖ, трубопроводы горючих газов и силовые кабели. Не допускается подземное расположение материалопроводов со взрывоопасными и токсичными газами более тяжёлыми, чем воздух, так как эти газы могут скапливаться и образовывать взрывоопасную и токсичную среду в подземных нишах. Не допускается прокладывать трубопроводы для горючих газов, ЛВЖ и ГЖ под зданиями и сооружениями.
Наземная укладка газопроводов, хозяйственно-бытовой канализации, а также трубопроводов для транспортирования веществ, которые могут вызвать при утечке и аварии взрывы, пожары или загрязнение воздуха, не разрешается.
Надземное расположение материалопроводов на эстакадах и на кронштейнах зданий и сооружений является предпочтительным. Нормами не допускается прокладка надземных сетей: трубопроводов с горючими жидкими и газообразными продуктами в галереях, если смешение продуктов может вызвать взрыв или пожар; газопроводов горючих газов по сгораемым перекрытиям и стенам, по перекрытиям и стенам зданий, в которых размещены взрывоопасные материалы; по территории, занятой складами горючих и ЛВЖ материалов, а также вместе с электропроводкой. Надземные трубопроводы для ЛВЖ и ГЖ следует прокладывать на расстоянии не менее 3 м от стен зданий с проёмами, от стен без проёмов это расстояние может быть уменьшено до 0,5 м.

1.4. Конструкции зданий

Для совершенного проветривания зданий не допускается их проектирование Ш-, П-, Н-образных и других форм, замкнутого и полузамкнутого контуров. Для защиты от опасности проникновения в здания и сооружения вредных веществ и горючих газов их ориентируют торцами к магистральным проездам. Сам тип зданий определяется характером технологического процесса, экономичностью и требованиями безопасности труда и может быть отдельно стоящим (одно- или многоэтажным); в виде открытой площадки или этажерки; имеющим отдельные кабины и коридоры; павильонного типа. Одноэтажные здания имеют значительные гигиенические преимущества по сравнению с многоэтажными, так как в них обеспечиваются наилучшие возможности для естественного проветривания, имеются лучшие условия для управления технологическими процессами, так как один уровень удобнее для автоматизации и наблюдения.
Если физические свойства продуктов позволяют перемещать их самотёком, то более благоприятной оказывается не горизонтальная, а вертикальная схема организации технологических процессов. Размещение производств на открытых площадках требует надёжной герметизации оборудования, материалопроводов и арматуры для предупреждения загрязнения воздушного бассейна промышленной площадки.
В практике эксплуатации предприятий химической промышленности применяют варианты открытого размещения технологического оборудования на этажерках, без устройства наружных стен, однако при этом требуется обеспечение герметичности оборудования, особенно при отборе технологических проб. Для прокладки производственных коммуникаций и инженерного оборудования в одно- и многоэтажных зданиях используют межферменные (технические) этажи, которые располагают в пределах высоты ферм (балок) покрытия или перекрытий. Вентиляционные системы проектируют так, чтобы в помещениях, в которых имеются выделения большей вредности, создавалось разрежение и часть воздуха подсасывалась из помещений, где выделения вредностей меньше. Особенно важен правильный воздухообмен в производствах с большими выделениями тепла, причём в зданиях с такими технологическими процессами должна быть аэрация. Более опасные операции, связанные с газовыделениями, выполняют в специальных кабинах или укрытиях, оборудованных местными отсосами. Многоэтажность является недостатком из-за возможного распространения нагретого или загрязнённого токсичными веществами воздуха по всем вышерасположенным этажам через проёмы.
Планировка третьего типа при правильной организации воздухообмена обеспечивает определённую изоляцию помещений. Её применяют на предприятиях, производящих вещества средней токсичности, а также для опытных лабораторий, установок. При такой планировке перетекание загрязнённого воздуха из помещения в помещение менее вероятно, так как в коридор подаётся чистый приточный воздух и создаётся подпор, в цехах же создаётся разрежение, достигаемое увеличением объёма вытяжки. При такой планировке большое значение приобретает эффективность укрытий источников выделения пыли и газов. В некоторых случаях аппаратуру заключают в специальные капсулы, особенно при отработке новых технологических схем в опытных производствах, где источники вредных выделений ещё не определены и токсические свойства веществ полностью не выяснены.
Технологическое оборудование может быть размещено в изолированных кабинах, а контроль технологического процесса сосредоточен в коридорах управления или пультовых помещениях. Такие решения применяются для производств с высокотоксичными веществами. Гигиенические условия в рабочих помещениях определяются правильным выбором воздухообмена.
Высота производственных помещений от пола до потолка должна быть не менее 3,2 м, а до низа выступающих конструкций – не менее 2,6 м. На площадках, под галереями и эстакадами, предназначенными для обслуживания оборудования, высота прохода должна быть не менее 2 м. При значительных выделениях газов, тепла и влаги высота помещений увеличивается. Разрывы между отдельными машинами и аппаратами должны составлять не менее 1 м. Если устанавливаются аппараты (машины) с движущимися частями (двигатели, центрифуги, компрессоры, насосы) или оборудование для процессов с повышенной опасностью (печи, нитраторы, автоклавы), то разрывы следует увеличивать до 1,5–2 м. Между рядами оборудования должны быть проходы шириной не менее 2,5 м. Над проходами, предназначенными для постоянного движения людей, не допускается передвижение грузов горизонтальным транспортированием. Производственные здания не должны иметь чердаков. Подвальные помещения и цокольные этажи могут оказаться местом скопления ядовитых и взрывоопасных газов и паров. Поэтому устройство подвальных и цокольных помещений в производствах, отнесённых к пожаровзрывоопасным (А и Б), не допускается. Одноэтажные и многоэтажные здания для указанных категорий проектируют каркасными, с тем чтобы повысить их общую устойчивость при действии динамических нагрузок. Здания и помещения взрывоопасных производств должны проектироваться с применением легко сбрасываемых наружных ограждающих конструкций. При проектировании производственных зданий следует обращать внимание на огнестойкость строительных конструкций, а также на их способность сорбировать газы, пары и влагу. Должна быть устранена возможность образования конденсата на внутренних поверхностях ограждающих конструкций, стенах, потолках. Для защиты внутренних поверхностей конструкций от действия токсичных и агрессивных веществ (ртути, свинца, мышьяка, кислот, щелочей) необходимо применять глазурованные керамические плитки, кислотоупорные штукатурки, масляные краски, легко поддающиеся чистке. Полы производственных помещений делают из влагогазонепроницаемых химически стойких, не способных к сорбции материалов. Наружные этажерки изготавливают из стальных и железобетонных конструкций. Окна и световые фонари отапливаемых зданий делают одинарными или двойными в зависимости от расчётного перепада температур наружного и внутреннего воздуха. Для проветривания предусматриваются открывающиеся створки (фрамуги) оконных переплётов или световых фонарей. Ограждающие конструкции производственных помещений, в которых создаётся сильный шум (дробилки, мельницы, грохоты), рассчитывают при проектировании также на звукоизолирующую способность.


2. ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Содержательной частью любого производства является технологический процесс, поэтому и степень опасности и экологичности технологического процесса определяют в целом безопасность и экологичность рассматриваемого производства. В прикладном смысле технологический процесс состоит из перерабатываемых веществ (сырьё, полупродукты, вспомогательные материалы, продукты), технологического режима (параметров температуры, давления, концентраций, скоростей перемещения) и условий реализации (степень непрерывности, устойчивость, стадийность, степень автоматизации).
Безопасность труда при работе с вредными веществами в основном зависит от рассмотрения количественной и качественной характеристики конкретного продукта. Требованием охраны труда к количеству того или иного вещества является стремление ограничивать объёмы используемых и полученных веществ в производстве, объёмы веществ в хранилищах, объёмы наличествующих на рабочих местах веществ в лабораториях. Требованием охраны труда к качественным характеристикам вещества является стремление к меньшему использованию или замене более токсичных и пожаровзрывоопасных веществ на менее опасные. Например, в производстве белил прогресс заключался в последовательной замене свинцовых белил на цинковые и, в конечном счёте, на титановые. Успешно решается вопрос об изъятии из производственной и лабораторной практик ртути. Резко ограничено применение бензола и его производных, особенно анилина. Большое значение имеет повсеместный запрет на применение метанола, который чаще всего удаётся заменять изопропиловым спиртом.
Для оздоровления окружающей воздушной среды большое значение имеет жёсткая стандартизация состава сырья и готовой продукции, так как токсикологическое и пожаровзрывоопасное действие примесей может многократно превышать таковое основного вещества. Например, в топливном газе, подаваемом в населённые пункты, содержание вредных примесей (в граммах на 100 м3) не должно превышать: сероводорода – 2, аммиака – 2, цианистых соединений – 5, мышьяковистых – 1, смол и пыли – 0,1. Применяемый во многих процессах хлорирования чистый хлор не горюч и не взрывоопасен. Однако если в нём содержится примесь водорода (около 4 % об), то он становится взрывоопасным. Согласно ГОСТу, тот же хлор не должен содержать влаги (более 0,06 % об), так как последняя значительно инициирует коррозию аппаратуры и трубопроводов. При высокотемпературном переделе нефтепродуктов большую опасность представляют примеси соединений азота, нитрующие органику до нитросоединений, конденсирующихся в хладообменной аппаратуре. Это приводит, в конечном счёте, к взрывному разрушению аппаратуры. Кроме того, нитросоединения отравляют катализаторы. Для многих производств недопустимо присутствие кислорода в инертных газах. При очень малых концентрациях непредельных соединений в технологическом воздухе, например ацетилена в низкотемпературной аппаратуре, накапливаются полиацетилениды – легко взрываемые вещества.
Роль агрегатного состояния перерабатываемых веществ существенна для безопасности производства. Наиболее безопасным состоянием материалов, удобным для организации процесса по непрерывной, легко поддающейся автоматизации технологии, является газообразное (парообразное) состояние рабочих сред. Менее удобно жидкое состояние по сравнению с твёрдым. Поэтому в ряде химических производств твёрдые вещества предварительно переводят в растворы, суспензии или расплавы, что возможно – испаряют. Указанный принцип из соображений ТБ применяют, например, на стадии геотехнических методов добычи ряда ископаемых. Хлористые соли (Na и K) легко могут быть растворены в воде под землёй, а наружу отсосаны рассолами. Некоторые руды могут быть растворены прямо в месторождениях соответствующими растворами кислот и других реагентов. Серу извлекают из недр, закачивая через скважины в серосодержащие пласты перегретую до 160(170 (С воду. При этом сера, содержащаяся в виде вкраплений и прожилок, расплавляется (tпл = 112 (С) и горячей водой выносится наружу. Такая технология не требует присутствия людей под землёй, является бездымной и бесшумной, не наносит ущерба природе. Некоторые продукты (аммиачная селитра, фенол, сера, камфара и др.) передают из цеха в цех в расплавленном виде по трубопроводам, которые иногда снабжают спутниками. Пек, смолу, жирные кислоты, нафталин и др. наливают в расплавленном виде в железнодорожные цистерны и на месте назначения для слива снова расплавляют, чаще всего нагревая паром.
Труднорастворимые и плавящиеся при высокой температуре вещества можно переводить в суспензии (например, сажа в глицерине).
Для дальнего транспортирования сырья и продуктов наиболее экологичным и безопасным состоянием вещества является твёрдое, по преимуществу достаточно комковатое. Порошкообразные продукты для уменьшения пыления при транспортировке и использовании превращают в окатыши, гранулы, чешуйки, таблетки, придают им форму макарон, шариков, брикетов или паст.

2.1. Параметры технологического режима

Наиболее действенным и широко применяемым параметром химических переделов веществ является температура процесса. С ростом температуры резко возрастают опасности проводимых технологий. Это вызывается уменьшением предсказуемости протекающих реакций, увеличением их скоростей, разнообразия побочных реакций и полупродуктов. Уменьшается механическая прочность конструкционных материалов, возрастает коррозионное разрушение аппаратуры, ужесточаются требования к герметизации. Всё это увеличивает риск аварии. С понижением температуры вероятность аварий также несколько возрастает. Главной причиной возможных аварий в этом случае является конденсация и кристаллизация компонентов реакционных смесей, их выделение и уменьшение свободного сечения трубопроводов и аппаратуры, их забивки. С понижением температуры увеличивается хрупкость конструкционных материалов. Таким образом, идеальным вариантом, с точки зрения охраны труда, является стремление применять температуры комнатного диапазона. Другим, не менее важным с точки зрения безопасности, параметром технологических процессов является давление. Наиболее опасна эксплуатация оборудования, в котором поддерживается высокое давление. Повышенное давление снижает предсказуемость течения реакций, неконтролируемо увеличивая их скорость, резко меняет направление и разветвлённость побочных реакций; с повышением давления ухудшаются диффузионные процессы в смесях, возрастает вероятность расслоений (даже парогазовых смесей), застойных зон, забивок, коррозии. С ростом давления в аппаратуре ухудшаются прочностные характеристики конструкционных материалов, условия герметизации, что увеличивает утечку; высокое давление в аппаратуре сильно осложняет ввод в неё движущихся элементов, применение средств механизации и автоматизации процесса. Реализация аварийной ситуации на сосудах, находящихся под давлением, приводит к более тяжёлым последствиям из-за повышенной кинетической энергии их фрагментов. Применение пониженного давления (вакуума), хотя и в меньшей мере, но также небезопасно из-за реализации многого из перечисленного. Идеальным давлением, с точки зрения ТБ, является не нормальное (атмосферное), как этого следовало ожидать, а поддержание в технологической аппаратуре небольшого разрежения (( 20 мм вод. ст.), что значительно улучшает санитарно-гигиенические характеристики внешней воздушной среды.

2.2. Концентрации реагирующих веществ

Из общего количества аварий, связанных со взрывами парогазовых смесей, более 50 % происходит в закрытой аппаратуре и трубопроводах, причём они сопровождаются большими разрушениями. Особенно часто аварийные ситуации указанного типа происходят в производствах органического синтеза, связанных с окислением паров органических веществ кислородом (воздухом, кислородосодержащими смесями) и другими окислителями (перекись водорода, окислы азота, азотные кислоты). К таким процессам относятся, например, окисление углеводородов до спиртов, метанола в формальдегид, нафталина во фталевый ангидрид, этилена в оксид этилена, аммиака в оксид азота и т.д. Многие горючие смеси способны взрываться в присутствии инициатора. Предотвращение возгорания и взрыва достигается регулированием и поддержанием состава смеси вне области взрываемости. Нижний концентрационный предел воспламенения большинства газов составляет небольшую величину и проведение процесса при ещё меньшей концентрации, как правило, нецелесообразно. Поэтому в закрытой аппаратуре процесс проводят при концентрации горючего компонента выше верхнего концентрационного предела. В тех случаях, когда по технологическим причинам процесс нужно вести при концентрации горючего, находящейся в области концентрационных пределов воспламенения, в смесь вводят добавочные компоненты – флегматизаторы, в присутствии которых она становится негорючей. Флегматизаторами могут быть инертные компоненты (СО2, H2O пар, N2, отработанные дымовые газы), а также ингибиторы горения (различные галогенопроизводные углеводородов, лучше всего бромпроизводные, например, тетрафтордибромэтан).
Инертные газы применяют не только в качестве флегматизаторов, но и для предупреждения пожаров и взрывов в следующих технологических операциях:
– для продувки аппаратов и коммуникаций в процессе подготовки их к ремонту и чистке, а также перед пуском системы после остановки, вскрытия, нарушения герметизации;
– при передавливании сжиженных газов и ЛВЖ;
– для создания инертной “подушки” или инертного “дыхания”;
– при производстве огневых работ на резервуарах с остатками ЛВЖ и горючих продуктов;
– для гашения вакуума в системах со взрывоопасными средами;
– в устройствах для сухого размола, рассева, грохочения горючих веществ;
– в качестве транспортирующего агента при пневматическом транспорте взрывоопасных веществ;
– для испытания оборудования на герметичность; защиты от статического электричества и для пожаротушения.
Реже применяемые в химических технологиях методы воздействия на реакционные смеси также должны быть рассмотрены в контексте их влияния на безопасность и экологичность производства. Например, перемешивание важно для сглаживания концентрационных градиентов, ликвидации застойных зон, однако оно может быть инициатором пожаров (взрывов). Скорости перемещения потоков являются важнейшим фактором интенсификации технологических процессов, в то же время могут быть причиной динамического разрушения аппаратуры и накопления зарядов статического электричества. Освещение реакционной зоны может активировать протекание некоторых реакций, например, в области галоген-органики. Ионизирующие (лазерные) излучения могут менять направление протекания химических реакций, особенно в водных средах (радиолиз воды). Электрохимические процессы зачастую сопровождаются выделением пожаровзрывоопасных паров (газов), например водорода при пропускании электрического тока через водные среды.

2.3. Условия проведения технологических процессов (ТП)
2.3.1. Стадийность
Большинство технологических процессов состоят из ряда последовательно размещённых в пространстве и протекающих во времени производственных стадий, через которые проходят обращающиеся в процессе вещества. Тенденция повышения уровня безопасности и экологичности выражается в стремлении применять одностадийные процессы по сравнению с многостадийными. Одностадийные ТП не только повышают эффективность производства, но и улучшают условия труда. Это обусловлено тем, что управление ими становится более совершенным, облегчается переход от периодических к непрерывным схемам производства, уменьшается число аппаратов, трубопроводов и ёмкостей, а следовательно, увеличивается общий уровень герметизации производства. Часто это сопровождается устранением из обращения агрессивных или токсичных веществ. (Внедрение прямого метода получения этиленоксида, прямая гидратация этилена до этилового спирта, пропилена – в изопропропиловый спирт).

2.3.2. Увеличение единичных мощностей
Использование укрупнённых установок при одновременном комбинировании различных ТП в одной установке весьма эффективно для повышения уровня безопасности и экологичности производства. Уменьшается общая протяжённость промежуточных инженерных коммуникаций (энергетических, технологических и других линий, канализационных сетей), отчего резко сокращается арматура, число фланцевых соединений и канализационных колодцев (выделение газов). Устраняются промежуточные ёмкости, вследствие чего уменьшается количество продукта, находящегося в системе, по сравнению с суммарным количеством продуктов в раздельных установках; кроме того, уменьшается возможность переливов из ёмкостей при перекачке продуктов. Уменьшается число теплообменников (не надо поочерёдно нагревать и охлаждать реакционные смеси) неудобных в эксплуатации, ремонте и очистке. Компактное размещение отдельных частей комбинированной установки облегчает её автоматизацию.

2.3.3. Степень непрерывности
Непрерывные процессы имеют значительные преимущества перед периодическими: отсутствуют затраты маломеханизированного (часто ручного) труда на загрузку исходных материалов и выгрузку готовой продукции, что устраняет контакт работающих с реакционным пространством, выделение пыли, газов и паров в атмосферу; процесс более стабилен и устойчив (сказывается отсутствие переменных режимов), что устраняет необходимость постоянного регулирования ТП; оборудование компактнее и имеет большую производительность. Правда, выгоды непрерывного процесса становятся очевидными, если тоннаж производства больше некоторой определённой величины, а номенклатура сырья и производимых продуктов стабильна. Это уменьшает возможность ошибок со стороны обслуживающего персонала. При одной и той же производительности общий объём аппаратуры в непрерывном процессе значительно меньше, чем в периодическом, что позволяет легче осуществлять его герметизацию.

2.3.4. Устойчивость технологических процессов
Обязательным условием безопасности ТП является его устойчивость. Устойчивость системы зависит от её реакции на возмущающее воздействие. Система является устойчивой, если при случайном возмущающем воздействии (случайном отклонении параметра процесса от заданного) она самопроизвольно возвращается в первоначальное состояние. Система является неустойчивой, если при малом возмущающем воздействии она не возвращается в первоначальное состояние и после окончания некоторого переходного процесса оказывается уже в каком-то другом, устойчивом состоянии. Неустойчивый процесс при переходе в другое, устойчивое состояние приводит к возникновению аварийной ситуации. Наибольшей неустойчивостью, а следовательно, опасностью обладают экзотермические (чем больше экзоэффект, тем хуже) необратимые реакции. Тепловая неустойчивость наиболее простой, но не единственно возможный вид неустойчивости ТП. Решением вопроса может быть применение следящей системы автоматического регулирования, надёжно стабилизирующей режим, или интенсивный отвод тепла.

2.3.5. Механизация трудоёмких, опасных и вредных
технологических процессов
Механизация ТП, особенно названных выше, освобождает рабочего от тяжёлых или монотонных операций, устраняет контакт с ядовитыми веществами, выводит исполнителя из пожароопасной и взрывоопасной зоны. Поэтому при разработке ТП должна быть предусмотрена максимально возможная степень механизации и автоматизации. В первую очередь, средства механизации должны применяться для погрузочно-разгрузочных, транспортных и ремонтных работ, на вспомогательных операциях по обслуживанию основных производств. Большое число пробоотборщиков и замерщиков ещё занято на трудоёмких и опасных работах по отбору проб продуктов и замеру уровней в ёмкостях. Рабочим приходится подниматься на высокие резервуары по узким лестницам, поэтому имеется опасность падения, особенно в сырую погоду, зимой и ночью при недостаточном освещении. При ручном отборе проб рабочий находится в опасной зоне выделения вредных паров химпродуктов. При замере уровня рулеткой возможно образование искр от удара стальной замерной лентой о край люка, что может вызвать взрыв паров. Значительно облегчают труд замерщиков устройства для дистанционного контроля уровня налива.

2.3.6. Автоматизация опасных и вредных
технологических процессов
Автоматизация ТП является средством повышения безопасности и улучшения гигиенических условий труда, предотвращения аварий и роста общей культуры производства. В частности, посредством автоматического регулирования обеспечиваются: необходимая и достаточная информация о протекании ТП, поддержание его регулируемых параметров в заданных регламентом пределах или их изменение по заранее определённой программе, предупреждение несвоевременных или ошибочных действий оператора, вывод обслуживающего персонала из опасной зоны. В зависимости от объёма и сложности переданных автоматике функций различают: автоматический контроль, автоматическое регулирование и автоматическое управление.
Устройства автоматического контроля служат для информации о состоянии ТП. Показывающие приборы устанавливаются либо непосредственно у технологического оборудования, либо на центральных пультах управления. При этом оператор наблюдает за показаниями многочисленных приборов и сравнивает их с регламентными значениями. Прогрессивные системы контроля автоматически выдают информацию о степени отклонения параметров процесса от заданных. Устройства автоматического контроля предусматривают три вида сигнализации: контрольную, предупредительную и аварийную. Контрольная сигнализация информирует оператора о работе отдельных аппаратов, машин и механизмов, о положении запорных органов на коммуникациях. Предупредительная сигнализация извещает обслуживающий персонал о возникших опасных изменениях технологического процесса, о достижении крайних, предельных значений параметров, дальнейшее отклонение которых может вызвать аварии, о появлении в атмосфере производственных помещений взрывоопасных или токсичных концентраций паров или газов. Аварийная сигнализация служит для извещения об аварийном отключении оборудования.
Предприятия химической промышленности в значительной степени насыщены средствами автоматического регулирования, которые обеспечивают без участия человека поддержание заданных параметров ТП, не допускают их отклонения в ту или иную сторону от заранее установленного безопасного значения и тем самым исключают возможность пожаров и взрывов. В тех случаях, когда заданное значение регулируемой величины не является постоянным, а изменяется во времени по известному заранее закону, применяют программное регулирование. Автоматические регуляторы температуры обеспечивают поддержание нормальных заданных температур в технологическом оборудовании. Поддерживая нормальную температуру, они исключают возможность создания в аппаратах и хранилищах взрывоопасных концентраций паров с воздухом, разложения веществ со взрывом или с выделением более пожароопасных продуктов и самовозгорающихся соединений. Применение автоматических регуляторов давления позволяет поддерживать в аппаратах нормальные, заданные давления, исключить возможность образования в них сверхдопустимых давлений или вакуума и тем самым предупредить появление неплотностей, утечку продукта в помещение или подсос воздуха в аппараты и образование в них взрывоопасных концентраций, а также разрыв аппаратов и возможность возникновения пожаров и взрывов по этим причинам. Применение автоматических регуляторов уровня позволяет поддерживать нормальный уровень продукта в аппаратах и хранилищах, т.е. исключить возможность переполнения и разлива продукта, понижения уровня ниже допустимых пределов и тем самым возможность возникновения пожаров и взрывов. Нарушение соотношения между количеством газа и воздуха может привести к образованию взрывоопасных концентраций в технологических аппаратах. Применение автоматических регуляторов соотношения устраняет эту опасность; регуляторы не допускают нарушения заранее установленного безопасного соотношения газов. Частично регулирующими ТП являются приборы автоматической защиты, поскольку они не только сигнализируют об опасностях, связанных с отклонением от нормального хода рабочего процесса, но и при предельных значениях тех или иных его параметров частично или полностью останавливают процесс, прекращают подачу сырья или теплоносителя, стравливают избыток паров и газов в атмосферу, осуществляют выпуск продукта или обеспечивают другие меры ликвидации опасности возникновения пожара, взрывы и аварии. Устройства автоматической защиты часто объединяют с устройствами автоматической сигнализации предельных, критических значений технологических параметров. Эти приборы широко используют для защиты электрических машин и сетей от последствий коротких замыканий и перегрузок, защиты компрессорных установок от перегрева и избыточных давлений; для предотвращения переполнения горючими жидкостями технологических аппаратов и образования взрывчатых концентраций в аппаратах и помещениях; для локализации развития пожара по вентиляционным и технологическим коммуникациям, автоматического тушения пожаров и т.п. Автоматическая блокировка относится к особому виду автоматической защиты, она служит для предупреждения возможности неправильных или несвоевременных включений и отключений машин и аппаратов, в результате которых могут произойти аварии, пожары и взрывы. Автоматическая блокировка нашла широкое применение для предупреждения образования взрывоопасных концентраций в технологических установках; в производственных помещениях, в которых выделяются ядовитые и взрывоопасные пары и газы (блокировка газоанализаторов с вентиляционными установками). Блокировку применяют как при ручном, так и при автоматическом управлении. При этом блокируются действия исполнительных органов, обеспечивающих включение последующих операций только после завершения предыдущих.
Автоматическое управление обеспечивает включение аппаратов или агрегатов, их остановку, торможение, реверсирование и строгое соблюдение последовательности операций по заранее заданной программе. Роль человека при этом заключается только в посылке начального (пускового) импульса. Автоматическое управление имеет смысл осуществлять дистанционно, оно обеспечивает согласованную и надёжную работу оборудования, требуемые условия безопасности, а также исключает пожарную опасность.
2.3.7. Технологический регламент
Технологический регламент является основой безопасных и здоровых условий труда. Раздел 9 технологического регламента “Основные правила безопасности ведения процесса” содержит описание обязательных условий ведения процесса, исключающих возможность возникновения взрывов, пожаров, отравлений, ожогов, а также правила обращения с опасными веществами в конкретных условиях данного производства. Кроме того, в нём указано, к каким последствиям могут привести нарушения условий проведения процесса. В этом же разделе обязательно приводятся:
– основные правила подготовки оборудования к эксплуатации после его остановки и ремонта;
– основные правила подготовки оборудования и коммуникаций к ремонту и сдаче в ремонт;
– основные признаки аварийного состояния производства и меры по его устранению;
– основные правила аварийной остановки производства;
– категорийность помещений, согласно правилам устройства электроустановок;
– категорийность производства, согласно противопожарным нормам строительного проектирования промышленных предприятий;
– основные правила приёмки, складирования, хранения, перевозки сырья, материалов, полупродуктов и готовой продукции. В разделе 10 – “Отходы производства, сточные воды и выбросы в атмосферу” –перечислены все отходы производства (твёрдые, жидкие, газообразные), используемые и неиспользуемые, с указанием количества и технической характеристики. По используемым отходам даются сведения о том, где они используются и в каких количествах; по неиспользуемым отходам – способы уничтожения или места складирования. В этом же разделе даются сведения о сточных водах и выбросах в атмосферу с указанием их количества, норм содержания примесей, применяемых методов обезвреживания, а также мер по устранению нарушений режимов очистки стоков и выбросов в атмосферу.

3. БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В процессе конструирования и изготовления оборудования наряду с его экономичностью и технологичностью учитываются требования безопасности. Это предусмотрено нашим законодательством и отражено в ГОСТ 12.2.003-84 “Оборудование производственное”.

3.1. Механическая прочность оборудования

Для безопасной эксплуатации химического оборудования первостепенное значение имеет его механическая прочность. Количественной характеристикой механической прочности конструкций аппаратов и машин служит коэффициент запаса прочности (n), который представляет собой отношение предела прочности (Gт – текучести, Gв – временного сопротивления, (д.п – длительной прочности и т.д.) к допустимому (расчётному сопротивлению):
n т (в, д.п.) = ( т (в, д.п.) / G* .
Он колеблется в пределах 1,5–6, иногда повышаясь, например, для канатов подъёмных устройств. Естественно, что нижняя граница применяется для конструкционных материалов с гарантированными (сертифицированными свойствами), например, для легированных сталей. Верхний предел характерен, наоборот, для материалов, механические характеристики которых поставщик не гарантирует (пластмассы, стекло). Самые массовые конструкционные материалы для химического машиностроения – это углеродистые стали. Температурный диапазон их применимости от –30 до +425 (С и до избыточного давления 5 МПа. Для осуществления ТП, протекающих при более высоких температурах, возникает необходимость применять жаропрочные и жаростойкие конструкционные материалы. Для повышения устойчивости против температурной ползучести для рабочих температур 500–600 (С применяют низколегированные стали, содержащие марганец, хром, молибден, например, марганцовистые стали марок 14Г, 14Г2, 18Г2, хромокремнемарганцовые марки 14ХГС и т.д. Для более высоких температур применяются высоколегированные стали с добавками хрома, никеля, молибдена, вольфрама и ванадия. Реже применяются чугун, цветные металлы, материалы неорганического происхождения (керамика, углерод). Для низких температур (до –40 (С) в плане повышения хладостойкости сначала применяют легированные стали, затем высоколегированные стали (Мn, Сr, Ni, Мо) для температур до –196 (С. Вблизи абсолютного нуля чаще всего применяют цветные металлы – алюминий и, особенно, медь.
Для оценки механических свойств, которые определяют поведение металлов и других конструкционных материалов в эксплуатации (конструктивная прочность) и при обработке (сопротивление деформированию и пластичность) проводят испытания максимально имитирующие рабочие условия.
К методам механического испытания относятся, прежде всего, статические испытания, осуществляемые плавным и постепенным нагружением образца до разрушения (на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез, устойчивость, смятие, твёрдость). При динамических испытаниях на ударный разрыв, сжатие и изгиб снимаются показатели ударной вязкости и хрупкости материала. При испытаниях на усталость, возникающую при повторно-переменных нагружениях, определяется величина предела выносливости. Концентраторы напряжения (отверстия в теле детали, резкие переходы от более толстого к тонкому сечению, механические надрезы, трещины) снижают прочностные характеристики деталей.
Для выявления дефектов в готовых конструкциях применяют методы неразрушающего контроля (дефектоскопия) с помощью проникающих излучений (рентгеноскопия, гаммаскопия, нейтроноскопия), ультразвуковая и магнитная дефектоскопия. Метод ультразвуковой дефектоскопии основан на принципе отражения ультразвуковых колебаний (УЗК) от раздела двух сред с различными акустическими свойствами. Физические основы метода магнитной дефектоскопии определяются тем, что магнитный поток, протекая по испытуемому образцу, помещённому между двумя полюсами электромагнита, огибает имеющиеся в теле дефекты, т.е. происходит искривление магнитных силовых линий и образуется поле рассеивания. Люминесцентный метод основан на использовании способности некоторых жидкостей флуоресцировать под влиянием ультрафиолетовых лучей. Этим методом можно обнаружить поверхностные трещины размерами до 0,01 мм и глубиной до 0,002 мм. Особенно важное значение имеет дефектоскопия для обследования сварных швов. Просвечиванию подвергают все сварные швы аппаратов, предназначенных для взрывоопасных или токсичных веществ, независимо от их рабочих параметров, а также сварные швы сосудов, работающих под давлением выше 5 МПа и температурах выше 200 (С и ниже –70 (С.

3.2. Коррозионная стойкость оборудования

По механизму коррозионного действия различают два основных вида коррозии: химическую и электрохимическую. Химическая коррозия не сопровождается окислительно-восстановительной стадией реакции и протекает в одном акте. Она наблюдается при действии на металл сухих газов, особенно при высоких температурах, и неэлектролитов (жидкий бром разрушает углеродистые стали). Расплавленная сера реагирует почти со всеми металлами, особенно сильно разъедая медь, олово, свинец. Высокую коррозионную активность сообщают нефтепродуктам растворённые в них сернистые соединения, особенно сероводород.
Электрохимическая коррозия металла представляет собой взаимодействие металлов с растворами электролитов при временном и пространственном разделении восстановительной и окислительной стадии реакции, скорость которой зависит от величины электродного потенциала металла. В основном коррозионное разрушение носит поверхностный характер (сплошная, пятнистая, точечная), хотя может наблюдаться и продвижение фронта реакции внутрь (подповерхностная, язвенная, сквозная, селективная). При попадании в неэлектролиты воды значительно активизируется действие находящихся в них примесей, при этом изменяется механизм коррозионного процесса (химическая коррозия переходит в электрохимическую). Корпуса аппаратов и стенки цистерн более устойчивы против коррозии, чем движущиеся части аппаратуры (рабочие колёса центробежных насосов, валы, лопасти мешалок). Ещё значительнее коррозионное разрушение с участием трения, например, коррозия шеек валов, работающих в жидкости с взвешенными в ней твёрдыми частицами. Усиливается коррозия и под напряжением, например, в аппаратах, работающих под давлением. Коррозионная кавитация возникает при воздействии гидродинамических нагрузок в условиях коррозионной среды. Электрокоррозия вызывается воздействием блуждающих токов и опасна для подземных металлических и железобетонных конструкций.
Коррозионное разрушение материалов характеризуется скоростью процесса. В практических целях пользуются показателем, называемым коррозионная проницаемость, т.е. глубина разрушения материала ( в течение года, выражаемая в миллиметрах в течение года, мм/год. Коррозионную стойкость оценивают по специальной шкале, имеющей десять баллов. Первым баллом оцениваются материалы со скоростью коррозии 1–5 мм/год, десятым баллом – со скоростью коррозии 0,00015 мм/год.
Противокоррозионная защита оборудования. Ещё в процессе конструирования стараются исключить факторы, способствующие коррозии: местные перегревы, контакт различных металлов, образующих макро- и микроэлементы, застойные зоны. Конструкции не должны иметь щелей (коррозия развивается тем стремительнее, чем уже щель). Сварные соединения должны выполняться электродами, соответствующими по химическому составу свариваемому металлу. Штуцера и сливные патрубки должны изготовляться из такого же металла, что и корпус аппарата, и не создавать застойных зон, зазоров, карманов. При выборе конструкционного материала руководствуются справочными данными о его соответствии с контактной средой и предполагаемым сроком службы, с тем чтобы прибавка толщины стенки на коррозию ( = ( (, где ( – срок службы аппарата, не превышала 4–6 мм.
Исходя из экономической целесообразности, в первую очередь рассматривают применимость стали и чугуна различной степени легированности, вплоть до нержавеющей стали 1Х18Н10Т. При необходимости применяют цветные металлы (алюминий, олово, цинк, свинец, медь, никель, титан, молибден, платина, серебро, тантал и их сплавы). Зачастую удаётся металлы заменять материалами неметаллической природы. Эти материалы не только обладают прекрасной химической стойкостью, но и хорошими электро- и теплоизоляционными свойствами. Эти материалы могут быть органического и неорганического происхождения. Органические – это лакокрасочные, полимерные (пластмассы, стеклопластики, битумно-асфальтовые), вяжущие (замазки), каучукоосновные, непластичные (пропитанная древесина, углеграфитовые). Материалы неорганического происхождения в основном являются футеровочными с основным компонентом – оксидом кремния. Это плавленые материалы (каменное литьё, плавленый кварц, стекло, ситаллы, эмали), керамики (кислотоупоры, огнеупоры, фарфоры, гранит, асбест), вяжущие материалы (цемент, бетон, замазки).
Облагорожены в отношении коррозии могут быть и свойства жидкой среды, делающие её менее агрессивной. Применяются противокоррозионные добавки – ингибиторы.
В целях предупреждения распространения коррозии применяются следующие методы:
– пассивирующие плёнки, создаваемые на металлической поверхности рабочей средой, при условии что продукт взаимодействия образует сплошную, плотную и прочно сцеплённую с металлом плёнку. Образование стойких, беспористых, компактных плёнок позволяет, например, хранить некоторые концентрированные кислоты в стальных ёмкостях. Надежные оксидные плёнки образуются на Al, Cu, Cr, Aq;
– металлические покрытия – принцип двухслойных материалов, основой которых, воспринимающей механическую нагрузку, является углеродистая сталь (самая распространённая – Ст. 3), а защитный слой толщиной 0,1–5 мм выполнен из легированной стали, алюминия (алетирование), олова (лужение), цинка (цинкование), свинца (свинцевание), хрома (хромирование), никеля (никелирование), меди (омеднение), золота (позолота), платины (платинирование);
– неметаллические покрытия – то же самое, только противокоррозионный слой наносится из органических (см. выше от пластмасс до графита) и неорганических (см. выше от керамик до асбеста) футеровочных материалов;
– антикоррозионная обработка реакционной среды подразумевает уменьшение скоростей анодной или обеих реакций, удаление из неё веществ, вызывающих или стимулирующих коррозию. Например, для обескислороживания воды, используемой в теплосиловых установках, её подвергают деаэрации, продувая через неё коррозионно-инертный газ (десорбционная обработка), нагреванию (термическая обработка). Кроме того, горячую воду можно пропускать через слой железных стружек (химическая обработка); пропускать через воду электрические разряды (электрическая обработка).
Особняком стоит электрохимическая защита металла, являясь эффективным средством борьбы с коррозией в ёмкостях, подземных трубопроводах, кабелях и других металлических подземных сооружениях. Для её осуществления применяют катодную и протекторную защиту. При катодной защите внешний источник постоянного электрического тока присоединяется к защищаемому объекту (катод) и специальному разрушаемому заземлителю (анод) из дешёвой стали, угля или графита. При протекторной защите используется анодный заземлитель, обладающий в коррозионной среде более отрицательным электрохимическим потенциалом, чем металл защищаемого объекта. Создаётся гальванический элемент, в котором электролитом служит влажный грунт, катодом – металл защищаемого объекта, анодом – разрушаемый материал (цинк, алюминий, магний, их сплавы). Электрозащита незаменима при эксплуатации магистральных трубопроводов, ёмкостей, кабелей.

3.3. Герметизация оборудования

Под герметичностью понимают способность оболочки (корпуса) оборудования, отдельных её элементов, их соединений препятствовать жидкостному или газовому обмену между средами, разделёнными этой оболочкой. Причинами снижения герметичности являются: проницаемость материала оболочки с ненарушенной структурой, сквозные дефекты в структуре материала, неплотности в местах соединения деталей. Последнее и является наиболее частой причиной нарушения герметичности. Устранение или уменьшение степени неплотности достигается применением уплотнений.
Герметичность оборудования характеризуется количеством выходящих из аппарата (или засасываемых в него при вакууме) жидкостей, паров или газов в единицу времени. Практически степень герметизации определяют процентным отношением конечного давления в сосуде к начальному, отнесённых к единице времени. Степень герметичности (р – падение давления в час в % от испытательного давления
13 EMBED Equation.3 1415,
где Рнач и Ркон – начальное давление и давление в конце испытания ;
Тнач и Ткон – начальная и в конце испытания абсолютные температуры;
t – время испытания, ч.
Величина утечки через соединения, образованные двумя соприкасающимися поверхностями, зависит от совместного действия многих факторов:
– материала поверхности и его состояния;
– качества поверхности (микрогеометрии);
– площади соприкосновения;
– разности давлений сред, разделяемых уплотнением;
– свойств среды;
– смачиваемости (гидрофильности) или несмачиваемости (гидрофобности) соприкасающихся поверхностей;
– наличия смазки – уплотнителя между соприкасающимися поверхностями;
– температуры;
– конструкции затвора;
– величины удельных давлений, создаваемых на соприкасающихся поверхностях.
Для более твёрдых и менее упругих материалов необходима большая величина удельных давлений, чтобы обеспечить непроницаемость соединения. Влияние свойств жидкости на величину утечки определяется вязкостью, чем она меньше, тем утечка интенсивнее.
Жидкость, смачивающая соприкасающиеся поверхности, будет утекать с большей интенсивностью и наоборот. Присутствие смазки (точнее, вещества, увеличивающего гидрофобность мест утечки) между поверхностями соединения увеличивает его герметичность и закупоривает пути прохода среды. Применяемая смазка не должна растворяться в среде и вступать с ней в химическое взаимодействие.
При повышении температуры среды изменяются линейные размеры соприкасающихся деталей, что приводит к нарушению плотности ранее притёртых поверхностей. При высокой температуре также уменьшается вязкость среды. Силовое воздействие соприкасающихся поверхностей и величины удельных давлений являются управляющими факторами и в значительной мере зависят от конструкции уплотняющих устройств.
Наиболее успешно проблема герметичности решается для неподвижных частей аппаратов и машин. Неподвижные соединения подразделяются на неразъёмные и разъёмные. Неразъёмные соединения осуществляются обжатием, плотной посадкой, чеканкой, развальцовкой, клёпкой, пайкой, склеиванием, применением герметиков, но самым совершенным и чаще применяемым в настоящее время способом является сварка. К сожалению, по условиям технологии её не всегда возможно применить, например, когда требуется частая разборка аппаратуры и трубопроводов для чистки, проверки, замены. В таких случаях применяют разъёмные соединения на фланцах или резьбе. Принцип действия разъёмного беспрокладочного уплотнения основан на упругой деформации, возникающей на стыкуемых поверхностях. Такое соединение может быть обеспечено высокоточной пришлифовкой соприкасающихся поверхностей. Принцип действия разъёмного соединения, уплотняемого прокладкой, основан на пластической деформации материала прокладки. Степень герметизации зависит от степени сжатия прокладки. Решающее значение для создания герметичности имеет правильный выбор материала прокладки. Прокладки могут быть металлическими (медь, латунь, свинец, алюминий, сталь), неметаллическими (картон, паронит, фибра, резина, кожа, асбест, пластмассы, в том числе фторопласты) и армированными (неметаллические с металлокаркасом внутри). Материал прокладки должен быть достаточно эластичным, чтобы деформироваться под действием возможно малых усилий, и в то же время достаточно прочным, чтобы не раздавливаться при затяжке и не выжиматься из пространства между уплотняемыми поверхностями. Материал прокладки должен сохранять свои физические свойства при рабочей температуре. Из разъёмных соединений универсальными и наиболее распространёнными являются фланцевые. Фланцы бывают не только плоские, но и с рисками, канавками, выступами. Для редко разъединяемых деталей применяют резьбовые соединения, а чтобы увеличить их герметичность используют подмотку промасленными (прографиченными) концами, различные смазки, мастики. Чтобы на аппаратах высокого давления уменьшить площадь соприкасающихся поверхностей, уменьшают отношение диаметра к высоте до значений 1/10–1/15. Иногда используют внутреннее давление аппарата для лучшего уплотнения прокладок – самоуплотняющиеся затворы.
3.4. Уплотнение движущихся элементов аппаратов и машин

Для пар возвратно-поступательного и вращательного движения разработано и применяется большое число типов и конструкций уплотнений штоков и валов. В химической промышленности чаще всего применяются следующие виды уплотнений:
– сальниковые уплотнения – практически основной тип для устройств поступательно-возвратного и вращательного движения. Область их применения: относительно невысокая температура, небольшие скорости, применение нетоксичных и невзрывоопасных продуктов. Чаще их применяют для уплотнения арматуры (вентили, задвижки). Толщина слоя набивки должна быть не менее 3–4 мм. С увеличением толщины до некоторого предела срок службы набивки возрастает. Среднее значение толщины S определяется следующей зависимостью:
S = (1,5 – 2,5) 13 EMBED Equation.3 1415, где d – диаметр вала, мм.
Высота набивки h (в мм) определяется из зависимости
h = d + 2S.
При увеличении высоты сальниковой набивки h повышается герметичность уплотнения, но увеличиваются потери на трение. Утечка возрастает при увеличении диаметра вала, перепада давлений, диаметра корпуса сальника, резко возрастает при увеличении зазора между набивкой и валом. Утечка снижается при увеличении вязкости жидкости (газа) и высоты набивки. Обслуживание сальниковых устройств заключается в их подтяжке, замене набивки (пропитанные хлопчатобумажные материалы, картон, резино-полимерные и асбест) для компенсации износа, в поддержании нормальной смазки набивки. Указанные недостатки сальниковых набивок устраняются конструкциями с противодавлением и применением в качестве набивки спрессованных колец из термически и химически стойких материалов. При этом необходимая прижимная сила набивки к валу обеспечивается пружиной, давлением инертного газа азота, смазочного масла или давлением самой рабочей среды.
В простейшем случае применяют уплотнения с эластичными кольцами из специальной маслостойкой резины. При низких температурах (< – 20 (С) резина затвердевает, при температурах выше 120 (С – становится пластичной, поэтому в этих случаях применяют специальные сорта полимерных материалов (тефлон) и протекторные защитные кольца из пластмасс. Обсуждаемый принцип герметизации может быть реализован и неэластичными кольцами. Например, это поршневые кольца компрессоров, насосов, двигателей внутреннего сгорания, изготовленные обычно из серого чугуна. Кольца делают разрезными, несколько большего диаметра, чем внутренний диаметр цилиндра. Герметичность уплотнения повышается также плёнкой масла, вводимого для смазки. К эластичным уплотнениям относятся и манжетные уплотнения. Манжетным называется эластомерное уплотнение, в котором контактное давление на узкой уплотняющей кромке достигается деформацией губки манжета в месте контакта, при этом основная масса уплотнения не подвергается деформации. Давление губки в месте контакта регулируется натяжением нажимной пружины. Для прочности (жёсткости) манжета часто армируется металлической сеткой. В качестве материала манжеты применяют резину, прорезиненную х/б ткань, полихлорвинил, кожу, капрон.
Существуют различные виды контактных уплотнений:
– торцовые уплотнения. Герметичность в этой конструкции обеспечивается прижатием кольца к неподвижному (соединённому с корпусом) и подвижному (крепящемуся на валу) упругим элементам. Большое значение имеет выбор материала трущихся пар: обычно одно из колец изготовляют из более мягкого материала (графита или пластмассы), другое – из более твёрдого (стали, керамики);
– бесконтактные уплотнения. Бесконтактным уплотнением называется устройство, уплотняющее действие которого основано на потерях энергии при движении среды в зазорах и расширительных камерах, образуемых между движущимися и неподвижными деталями уплотнения, которые не соприкасаются между собой. Протекающие через зазоры жидкость или газ подвергаются дросселированию, теряют скорость и давление. Появление и развитие бесконтактных уплотнений вызвано недостатками контактных уплотнений: значительным износом трущихся частей, потерями энергии на трение, трудностями отвода тепла трения из зоны уплотнения, необходимостью постоянного наблюдения за состоянием уплотнений в процессе их эксплуатации. Бесконтактные уплотнения могут быть статического и динамического действия. В уплотнениях статического действия система зазоров и расширительных камер создаётся применением уплотнительных втулок и плавающих колец, образующих малый зазор между ними, и валом или последовательно расположенными гребнями на валу и соответственно расположенными зазорами в статоре уплотнения. Для вязких сред уплотнительный элемент может быть один, а для маловязких жидкостей и газов применяют лабиринтные уплотнения с рядом расширительных камер. В уплотнениях динамического действия для организации противодействующего давления применяют циркуляционное движение вязкой жидкости, образующее замкнутую жидкостную систему, вращающуюся как твёрдое тело и создающую уплотнительный эффект, тормозящий движение уплотняемой жидкости. Имеются и более сложные системы: винтовые и лабиринтно-вихревые бесконтактные уплотнения, а также уплотнения, основанные на использовании центробежной силы и гидравлического давления. С увеличением скорости вращения валов (быстроходности) подобные уплотнения увеличивают запирающее давление и уменьшают утечку продукта;
– жидкостные затворы. При небольшой разности давлений внутри аппарата и вне его герметичность может быть достигнута применением гидравлических затворов. Высота затвора определяется разностью давлений между герметизируемой и внешней средой и плотностью уплотняющей жидкости. Для гидравлических затворов применяют тяжёлые высококипящие жидкости: нефтяные масла, глицерин, воду. Гидравлические затворы используют в мокрых газгольдерах для герметизации чаши, в электролизных ваннах, в стальных цилиндрических резервуарах для хранения нефтепродуктов. В печах и газогенераторах для уплотнения часто открываемых крышек и люков, а также шнеков, перемещающих горючие продукты, применяют песочные затворы, заполняющим материалом в которых служит песок или молотый шамот. Открытые поверхности жидкостей, выделяющих пары, изолируют слоем расплавленного парафина или минерального масла; так, например, изолируют горячую серную кислоту, выделяющую окислы азота;
– герметизированные системы. Всё большее распространение получают полностью герметизированные машины и аппараты, в которых разделение сред предусмотрено самой конструкцией оборудования и отпадает необходимость в применении уплотняющих устройств. Например, можно представить приводной электродвигатель, в котором ротор полностью изолирован от статора сплошным экраном из немагнитного материала (аустенитовой стали, нихрома). Экран герметично прикреплён к корпусу насоса, который является, таким образом, полностью герметизированным. Такими приводами оборудуются центрифуги, мешалки, реакторы, компрессоры. Для перекачивания суспензий и химически агрессивных жидкостей применяют мембранные (диафрагменные) насосы. К условно герметизированным относятся машины и аппараты, из неплотностей которых жидкость вытекает в ту же ёмкость, из которой она берётся, а также погружные насосы, горизонтальное рабочее колесо которых укреплено на нижнем конце вертикального вала и вместе с кожухом погружено в перекачиваемую жидкость. Привод насосов размещён значительно выше уровня жидкости в приёмной ёмкости и вне её. Жидкость засасывается рабочим колесом в кожух через патрубок и подаётся по напорным трубам к месту назначения. При такой схеме отпадает необходимость в устройстве уплотнения. Абсолютную герметичность обеспечивают сильфонные передаточные устройства, применяемые в основном для передачи продольного (вдоль вала) движения. Уплотнения нельзя выбирать и оценивать на основе какого-либо одного показателя. Необходимо рассматривать комплекс параметров уплотнительного устройства и комплекс условий его применения.
Каждый аппарат должен пройти испытание на герметичность, которое заключается в создании в системе максимально разрешённого рабочего давления и контроля его падения в течение не менее 4 ч или 24 ч для вновь устанавливаемых сосудов. Потери давления рассчитывают по ранее приведённой формуле. Сосуд признаётся выдержавшим испытание и пригодным к эксплуатации, если падение давления за один час не превышает 0,1 % для токсичных и 0,2 % для пожаровзрывоопасных сред. Если потери давления при испытании превышают нормы, то необходимо найти места утечки. Для этого используют галогенный течеискатель или обмазывают швы, сальники, арматуру и разъёмные соединения мыльным раствором. Утечку многих веществ легко определить индикаторными бумажками, пропитанными различными реактивами, изменяющими свой цвет при появлении в воздухе газов или паров продукта. Иногда для обнаружения инертных и не пахучих газов к ним примешивают сильно пахнущие вещества – одоранты. Чаще всего в качестве одорантов применяют смеси органических меркаптанов и сульфидов в количестве 15–30 г на 100 м3 газа.

3.5. Безопасность эксплуатации сосудов, работающих под давлением
Согласно определению Госгортехнадзора, сосудом, работающим под давлением, является герметически закрытая ёмкость, предназначенная для ведения химических и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворённых газов и жидкостей под давлением. Границей сосуда являются входные и выходные штуцера. Сосуды, работающие под давлением, – потенциальные источники возможных взрывов, процесса быстрого освобождения энергии, происходящего в результате внезапного разрушения оболочки. Следует иметь в виду, что в условиях производства, особенно органического синтеза, где в аппаратах находятся взрывоопасные и горючие нефтепродукты, нагретые выше температуры самовоспламенения, опасность аварии осложняется возможностью возникновения вторичного взрыва смеси паров продукта с воздухом и трудно ликвидируемым пожаром. В связи со значительной опасностью сосудов, работающих под давлением, разработана и действует определённая система изготовления, эксплуатации, обслуживания и контроля этих устройств. Она определена “Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением”. К сосудам, на которые распространяются указанные правила, относятся:
– сосуды, работающие под давлением свыше 0,07 МПа;
– цистерны и бочки для перевозки сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50 (С превышает 0,07 МПа;
– сосуды и цистерны для хранения и перевозки сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел без давления, но опорожняемые под давлением газа свыше 0,07 МПа;
– баллоны, предназначенные для перевозки и хранения сжатых, сжиженных и растворённых газов с рабочим давлением свыше 0,07 МПа.
Правила не распространяются на сосуды и баллоны ёмкостью не более 25 л, у которых произведение ёмкости в литрах на рабочее давление в атмосферах составляет не более 200. По характеру эксплуатации сосуды, работающие под давлением, могут быть стационарные и нестационарные. До начала эксплуатации сосуды, работающие под давлением, должны быть зарегистрированы в органах Госгортехнадзора. Это должно гарантировать, что такие сосуды всегда находятся под надзором, подвергаются техническим испытаниям, проверке на правильность функционирования. “Правилами ...” предусмотрен ряд требований безопасности, обязательных при проектировании, изготовлении, испытании и эксплуатации сосудов. Конструкция сосудов и аппаратов должна быть надёжной, обеспечивать безопасность при эксплуатации и удобство при осмотре, очистке, промывке и ремонте. Нормировано устройство лазов и люков для доступа в аппарат; внутренние устройства (мешалки, змеевики, тарелки, перегородки) должны выполняться съёмными. Специальные требования предъявляются к качеству материала в зависимости от условий работы сосуда (давления, температуры, концентраций, агрессивности); к методам механической и термической обработки металла и особенно сварки; дефектоскопии, механическим и металлографическим исследованиям; нормам оценки качества изготовления и способам устранения дефектов, выявленных при испытаниях. Сосуды, работающие под давлением, подвергаются техническому освидетельствованию (внутреннему осмотру и гидравлическому испытанию) до пуска в работу, периодически и в случае необходимости досрочно. Гидравлическое испытание сосудов, работающих при температуре до 200 (С, проводится пробным давлением, превышающим рабочее давление в 1,25–1,5 раза (от 10 до 60 мин), после чего давление снижается до рабочего, а сосуд и особенно сварные соединения осматриваются. При затруднениях с проведением гидравлического испытания разрешается заменять его пневматическим (воздухом или инертным газом) на такое же пробное давление. При эксплуатации сосудов, работающих под давлением, основное требование безопасности заключается в точном соблюдении норм технологического режима, особенно параметров давления, температуры, состава и уровня среды. Особое значение приобретает правильный выбор и поддержание в исправности приборов для измерения состояния среды (манометров и вакуумметров, термометров и пирометров, указателей уровня жидкости) и предохранительных приспособлений (предохранительных клапанов и мембран).
Важнейшей контрольной функцией при эксплуатации сосудов является непревышение рабочего давления и использования предохранительных устройств, снижающих давление, если оно почему-либо повысится сверх допустимого. Для этих целей в химической промышленности применяются пружинные манометры, отличающиеся простотой устройства, надёжностью, универсальностью, портативностью и большим диапазоном измеряемых величин. Манометр не допускается к применению при отсутствии пломбы или клейма, просроченном сроке проверки и при неисправностях, которые могут отразиться на правильности его показаний. Предохранительные устройства выполняются в виде предохранительных клапанов или разрывных мембран. Первые защищают при относительно медленном возрастании давления. Разрывные мембраны применяются в случаях, когда необходимо быстро открыть значительные проходы для сброса большого объёма среды. Число предохранительных клапанов, их размеры и пропускная способность выбираются так, чтобы в сосуде или аппарате при полном открытии клапана не могло образоваться давление, превышающее расчётное более чем на 0,05 МПа. Если в качестве рабочей среды применяются ядовитые, взрывоопасные и пожароопасные газы и пары предохранительные приспособления устанавливают так, что сначала срабатывает контрольный клапан, а если он не понизит давления до рабочего, то начинает действовать рабочий клапан. Разрывные предохранительные мембраны защищают сосуды от разрушения при аварийном росте давления. Они обеспечивают полную герметичность до срабатывания, более применимы для сред, склонных к осаждению, полимеризации, кристаллизации, менее инерционны, имеют низкую стоимость и просты в изготовлении. Разрывные мембраны изготовляются из тонколистового металлического проката. В простейшем варианте они плоские. В усложнённых случаях их изготавливают куполообразной формы. Ломающиеся мембраны изготовляются из хрупкого материала (чугуна, эбонита, поливинилхлорида). Хлопающие мембраны устанавливаются выпуклой поверхностью в сторону давления. При повышении давления мембрана хлопком выворачивается в противоположную сторону. При этом она ударяется в крестообразный нож, разрезается на четыре лепестка, которые уносятся потоком сбрасываемой среды.
Соблюдение уровня продукта в сосуде имеет в ряде случаев решающее значение для предупреждения аварии. Например, снижение уровня воды в паровом котле приводит к оголению огневой линии, перегреву стенок и взрыву котла. При превышении нормального уровня излишне увлажняется пар, в паропровод проникает вода, что приводит к гидравлическим ударам и разрушению паропровода. Для постоянного наблюдения за уровнем воды на паровом котле должно быть установлено не менее двух указателей уровня разного вида.

3.6. Баллоны, бочки и цистерны для сжатых, сжиженных
и растворённых газов

По определению Госгортехнадзора баллон – это сосуд, имеющий одну или две горловины с отверстиями для ввёртывания вентилей или штуцеров. Баллоны предназначены для хранения и транспортирования относительно небольших количеств газов: сжатых (кислород, водород, азот, воздух и др.), сжиженных (углеводородные газы, аммиак, хлор) и растворённых (ацетилен). Баллоны изготовляются из бесшовных труб из углеродистой стали с нормальной мелкозернистой структурой без внутренних напряжений. Каждый баллон имеет ввинченный в горловину запорный вентиль с боковым штуцером для отбора газа, металлический колпак для закрывания вентиля и штуцера, башмак для установки в вертикальном положении. Около горловины баллона выбивается клеймо завода-изготовителя, содержащее паспортные данные, дату изготовления, испытания, освидетельствования и массу порожнего баллона (кг). Баллоны не применяют в технологическом процессе. Каждый баллон предназначен только для определённого газа, что фиксируется путём окраски в разные цвета, с цветными полосами и надписями (кислородные баллоны – синие, ацетиленовые – белые). Боковые штуцеры вентилей для баллонов с горючими газами делают с левой резьбой, а для кислорода и негорючих газов – с правой, что предотвращает присоединение к баллону редукторов, не соответствующих находящемуся в нём газу. Причиной взрыва баллонов могут быть удары по стенкам, особенно опасные при низкой температуре, все баллоны чувствительны к повышению температуры, поэтому они должны предохраняться от перегрева. Причиной нарушения прочности стенок у баллонов со сжиженными газами часто оказывается переполнение, поэтому наполнение строго нормируется по массе и давлению. Для баллонов, содержащих кислород, недопустимо соприкосновение с маслами и жирами, которые способны самовоспламеняться при контакте с кислородом, сгорать при высокой температуре, вызывая разрушение вентиля и взрыв баллона. Ацетилен при сжатии полимеризуется и взрывается, поэтому баллоны, в которых он хранится, заполняют пористой массой (обычно активным углём) и заливают ацетоном. Поскольку чаще всего высокого давления баллонов не требуется, газ отбирают из них через редуктор, снижающий давление до рабочего в аппарате или приборе. Редукторы можно применять только для того газа, для которого они предназначены, что определяется по окраске редуктора, которая должна соответствовать окраске баллона. В баллоне оставляется остаточное давление не менее 0,05 МПа, для того чтобы на заводе-наполнителе было легче проверить, какой газ фактически находился в баллоне. По определению Госгортехнадзора цистерна – это сосуд, постоянно установленный на раме железнодорожного вагона или на шасси автомобиля, а бочка – сосуд цилиндрической формы, который можно перекатывать с одного места на другое и ставить на торцы без дополнительных опор. Ёмкость бочек не должна превышать 1000 л. Цистерны и бочки для специальных газов рассчитывают на давление, которое может возникнуть в них при температуре + 50 (С (максимальная летняя температура). Их изготавливают сварными и бесшовными из углеродистых сталей и рассчитывают на прочность так же, как и сосуды, работающие под давлением, но с учётом напряжений, возникающих при транспортировании в результате динамической нагрузки. Цистерны должны быть оборудованы лазами или люками, а если необходимо, то и металлическими лестницами с помостами. В целях предупреждения нагревания газа до температуры выше расчётной, цистерны для сжиженных газов делают термоизолированными или с теневой защитой. Термоизолированный кожух цистерн для кислорода и других криогенных жидкостей снабжается разрывной мембраной. На каждой цистерне в соответствии с Правилами Госгортехнадзора устанавливают:
– вентили с сифонной трубкой для слива и налива сжиженных газов;
– вентиль для выпуска паров из верхней части цистерны;
– пружинный предохранительный клапан;
– манометр и указатель уровня жидкости.
Арматуру устанавливают на крышке лаза. На все цистерны (бочки) наносятся клеймением такие же паспортные данные, какие должны быть на сосудах, работающих под давлением. Все вентили цистерн и бочек для сжиженных газов снабжаются заглушками. Боковые штуцеры вентилей для слива и налива горючих газов имеют левую резьбу. Вентили цистерн для сжиженного газа окрашиваются в цвет, присвоенный данному газу: для горючего газа – тёмно-коричневый цвет, для негорючего – чёрный. Наружные поверхности цистерн и бочек окрашиваются эмалью или алюминиевой краской в светло-серый цвет; на них наносятся предупредительные надписи и отличительные полосы соответствующих цветов. Все цистерны и бочки, находящиеся в эксплуатации, проходят техническое освидетельствование – внутренний осмотр и гидравлическое испытание. Перед началом технического освидетельствования необходимо проверить толщину стенок цистерн неразрушающим методом контроля. Наполнение цистерн и бочек сжиженными газами строго нормируется. Степень наполнения определяется, исходя из того, что при наполнении сжиженными газами с критической температурой выше + 50 (С, в цистернах и бочках должен быть достаточный объём газовой подушки, а при наполнении газами с критической температурой ниже + 50 (С, давление в цистернах (бочках) не превышало установленного для них расчётного давления. Цистерны (бочки) при наполнении сжиженными газами взвешиваются, чтобы исключить возможность их переполнения. При транспортировании, хранении, погрузке, выгрузке бочек необходимо принимать меры, предупреждающие их падение или повреждение; наполненные бочки должны быть защищены от действия солнечных лучей и от местного нагревания.

3.7. Трубопроводы в химической промышленности

Сеть трубопроводов является источником повышенной опасности, так как вследствие тяжёлых условий эксплуатации возможно разрушение материала труб и разгерметизация фланцевых соединений, а из-за большой протяжённости и разветвлённости сети контроль за её состоянием затруднён. Материалом для трубопроводов служат: чугун, углеродистые и легированные стали, медь и её сплавы, свинец, титан, алюминий, стекло, резина, пластические массы, углеграфитовые и другие материалы, обладающие достаточной механической прочностью, стойкостью к воздействию высоких и низких температур, а также коррозионной стойкостью. Все трубопроводы на химических предприятиях прокладывают в соответствии со СНиП III-Г.9-62 “Технологические трубопроводы. Правила производства и приёмки работ”. Согласно нормам, все технологические трубопроводы в зависимости от химического состава передаваемой среды подразделяются на пять групп (А, Б, В, Г, Д). Внутри каждой группы в зависимости от рабочего давления и температуры трубопроводы делятся на пять категорий (I–V). Так, в группу А-I входят трубопроводы, транспортирующие продукты с токсичными свойствами, в группы Б-I(Б-IV – трубопроводы, транспортирующие горючие и активные газы, легковоспламеняющиеся и горючие вещества. Безопасность эксплуатации трубопроводов обеспечивается их правильной прокладкой, качественным монтажом, установкой компенсаторов, устройств обогрева и дренажа, постоянным контролем состояния трубопроводов и установленной на них арматуры, своевременным ремонтом.
Прокладка трубопроводов может быть подземной – в проходных каналах (тоннелях), в непроходных каналах и безканальная – непосредственно в грунте; наземной – на опорах и надземной – на эстакадах, стойках, кронштейнах, по колоннам и стенам зданий. Предпочтительнее наземная и надземная прокладка из-за увеличения срока службы, уменьшения капитальных затрат и эксплуатационных расходов, обеспечения постоянного наблюдения, облегчения их монтажа и ремонта. Прокладка в грунте трубопроводов, предназначенных для транспортирования чрезвычайно опасных и высоко опасных вредных веществ и дымящих кислот, запрещена. При надземной прокладке трубопроводов в зависимости от их характеристик и условий эксплуатации применяют следующие типы опор: неподвижные и подвижные (скользящие, катковые и подвесные). Подвижные опоры дают возможность трубопроводу перемещаться при температурных деформациях. Трубопроводы из хрупких и пластичных материалов укладывают в сплошных лотках или на сплошных основаниях для предохранения от провисания и разрушения. Минимальная высота прокладки надземных трубопроводов не менее 2,2 м, а в местах пересечения с внутризаводскими дорогами и проездами не менее 4,5 м. Расстояние между опорами составляет 3–6 м. Трубопроводы с окислителями (Cl2, HNО3) и органическими легко окисляемыми веществами не следует прокладывать рядом. Трубопроводы прокладывают с некоторым уклоном. Газопроводы, транспортирующие конденсирующиеся газы (или с парами воды), должны иметь дренажные устройства, предназначенные для отвода конденсата или воды. Фланцевые соединения трубопроводов располагают над проходами, постоянными рабочими местами, над электрооборудованием, обязательно устройство защитного кожуха. Кожух негерметичен, он только гасит напор и исключает выброс струи жидкости под давлением. Трубопроводы с пожаро- и взрывоопасными веществами заземляются путём присоединения к цеховому контуру заземления (против вторичных проявлений молнии, а также зарядов статического электричества), при этом параллельные трубопроводы соединяются между собой металлической перемычкой.

3.7.1. Компенсация тепловых удлинений
Если трубопровод жёстко закреплён в опорах, при достаточной его длине в нём возникают тепловые опасные напряжения, приводящие или к выпучиванию (при нагреве), или разрыву (при охлаждении). Поэтому на трубопроводах, подверженных заметным температурным колебаниям, предусматриваются специальные компенсирующие элементы, работающие по принципу самокомпенсации или установки компенсаторов различных типов. Самокомпенсация – возможность участков трубопровода слегка перемещаться в местах изгибов. Она возможна лишь в том случае, когда трасса трубопровода представляет собой ломаную линию и не применяется, если материал труб хрупок и плохо работает на изгиб (керамика, фарфор, некоторые жёсткие пластмассы).

3.7.2. Компенсаторы
Наиболее распространены компенсаторы, согнутые из труб. Такие компенсаторы выполняют П-образными или, реже, лирообразными ((), спиральными, Z-образными, линзовыми. Гнутые компенсаторы изготавливают из упругих материалов (сталь, алюминий, медь, титан, винипласт). Применяются гофры (складки). Для трубопроводов из неупругих и хрупких материалов, служащих для транспортирования химически активных сред (стеклянных, керамических, фарфоровых), применяют сальниковые компенсаторы. Такой компенсатор допускает перемещение только одной ветви трубопровода, поэтому его называют односторонним.

3.7.3. Арматура
Арматура в зависимости от назначения подразделяется на запорную, регулирующую, предохранительную, специальную. Запорная арматура перекрывает трубопроводы в целях прекращения движения среды и открывает их для пропуска продукта. Запорная арматура подразделяется на приводную и автоматическую. У приводной проход открывается и закрывается под действием внешней силы: от руки, электродвигателем, гидро- или пневмоприводом. У автоматической арматуры проход открывается и закрывается под действием транспортируемой среды. По характеру работы затвора приводная запорная арматура подразделяется на три типа: кран, вентиль, задвижка.
Регулирующая арматура – это обратные и редукционные клапаны, автоматические регуляторы давления. Обратные клапаны (подъёмные и поворотные) пропускают среду только в одном направлении. Чугунные гуммированные поворотные обратные клапаны устанавливают на трубопроводах, транспортирующих серную и соляную кислоты и другие химически активные вещества. Редукционный клапан служит для снижения давления среды в трубопроводе и поддержания его за клапаном независимо от колебаний давления перед ним.
Предохранительная арматура – предохранительные клапаны и мембраны. Предохранительные клапаны служат для предупреждения возникновения в трубопроводе или в аппарате давления, превышающего допустимое. При превышении давления клапаны сбрасывают часть среды в атмосферу. После снижения давления до нормы предохранительный клапан автоматически закрывается. Предохранительные клапаны подразделяются на пружинные и рычажно-грузовые. Последний не имеет сальникового уплотнения в месте выхода штока из крышки, поэтому он не обеспечивает полной герметичности и его не устанавливают на трубопроводах токсичных и пожаровзрывоопасных сред, проходящих внутри помещений. Предохранительные мембраны устанавливают иногда взамен предохранительных клапанов на сосудах или трубопроводах. Мембраны обеспечивают герметичность и надёжность срабатывания. Они просты в изготовлении и дёшевы, правда, они одноразового применения.
Специальная арматура – водоотделители, конденсатоотводчики, смотровые фонари, ловушки, дыхательные клапаны, огнепреградители. Водоотделители, например, устанавливаются на паровых линиях для отвода водяного конденсата, опасного возможностями гидравлических ударов при переносе капель конденсата с большой скоростью через фитинги и арматуру. Принцип действия – резкое уменьшение скорости пароводяной смеси и изменения направления её движения. Конденсатоотводчики устанавливаются в тех местах сушилок, теплообменников, змеевиков, рубашек реакционных аппаратов, где глухой пар, не успев сконденсироваться, уходит в обратную линию. Существуют следующие типы конденсатоотводчиков: поплавковые, дросселирующие, лабиринтные, термостатические, гидрозатворы. Смотровые фонари устанавливаются в тех случаях, когда необходимо следить за поступлением продукта в аппарат для регулирования скорости его подачи или проверки состава (осадок, цвет). Ловушки устанавливают для отделения посторонних твёрдых предметов от потока жидкости, основной принцип действия – фильтрация через отверстия соответствующих размеров. Дыхательный клапан предназначен для выравнивания давления внутри резервуаров с горючими жидкостями. Дыхательный клапан поддерживает в ёмкости атмосферное давление в процессе наполнения и опорожнения, а также при колебаниях наружной температуры. Типичная разновидность дыхательного клапана – рычажно-грузовой клапан. Огнепреградители устанавливаются на линиях, сообщающих с атмосферой реакционные аппараты, содержащие горючие пары или газы.

3.7.4. Тепловая изоляция и окраска трубопроводов
Покрытие трубопроводов тепловой изоляцией преследует следующие цели:
– предотвратить конденсацию водяного пара;
– сократить потери тепла, предупредить застывание продукта при охлаждении и замерзании воды;
– устранить конденсацию водяных паров, содержащихся в воздухе, на холодных стенках трубопроводов, проходящих в тёплом помещении;
– предотвратить ожоги персонала, а также уменьшить нагрев помещения горячими трубопроводами.
Трубопроводы, имеющие температуру наружной поверхности выше 45 (С и расположенные в доступных для обслуживающего персонала местах, должны быть покрыты тепловой изоляцией, температура наружной поверхности которой не должна превышать 45 (С. Независимо от назначения изоляция должна обладать следующими свойствами: малой теплопроводностью, небольшой теплоёмкостью, невысокой стоимостью, лёгкостью нанесения на трубы, малой массой и долговечностью. Трубопроводы из неметаллических материалов изоляцией не покрывают. В зависимости от предназначения (необходимый температурный перепад) выбирают вид изоляции и её толщину из широкого спектра материалов, применяемых в промышленности (от бумажных, матерчатых материалов до асбестовых и специальных). Трубопроводы, транспортирующие продукты, застывающие или кристаллизирующиеся, выполняют с обогревом (прокладкой в параллель с паровой магистралью или с рубашкой). Определено 10 укрупнённых групп веществ, транспортируемых по трубопроводам. Ниже приведены опознавательные цвета и номера этих групп:
1. Вода – зелёный, 6. Кислоты – оранжевый,
2. Пар – красный, 7. Щёлочи – фиолетовый,
3. Воздух – синий, 8. Жидкости горючие – коричневый,
4. Газы горючие – жёлтый, 9. Жидкости негорючие – коричневый,
5. Газы негорючие – желтый, 10. Прочие вещества – серый.
Все противопожарные трубопроводы окрашиваются в сигнальный цвет (красный).

3.7.5. Освидетельствование трубопроводов
Техническое освидетельствование трубопроводов заключается в наружном осмотре и гидравлическом испытании. Результаты гидравлического испытания считаются удовлетворительными, если не произошло падения давления по манометру, а в сварных швах, трубах, корпусах арматуры не обнаружено признаков разрыва, течи и запотевания. В отдельных случаях гидравлическое испытание заменяют пневматическим.

3.8. Безопасная эксплуатация компрессоров, насосов
и газгольдеров
3.8.1. Безопасная эксплуатация компрессоров
По принципу действия компрессоры подразделяются на центробежные и поршневые. Центробежные компрессоры применяются в основном для компремирования больших объёмов газа до давления 3 МПа; поршневые компрессоры – для создания более высоких давлений.
Основные источники опасности при эксплуатации компрессорных установок:
– повышение давления и температуры сжимаемого газа сверх допустимых;
– утечка сжимаемых газов через неплотности в оборудовании; отложение смазочных масел и продуктов их разложения на стенках цилиндров компрессоров.
Опасность эксплуатации компрессорных установок определяется физико-химическими и пожаровзрывоопасными свойствами сжимаемых и транспортируемых газов. Поэтому основные мероприятия по безопасной эксплуатации компрессоров заключаются в предотвращении повышения давления и температуры и возможности образования взрывоопасных смесей. Нормативным документом, регламентирующим правила эксплуатации компрессоров, являются “Правила устройства и безопасной эксплуатации компрессоров, работающих на взрывоопасных и токсичных газах”. Воздушные компрессоры представляют не меньшую опасность, чем газовые, так как в них возможно образование взрывоопасных смесей в результате смешения даже с небольшими количествами горючих газов, попавших в компрессорную установку с забираемым воздухом, или смешения продуктов разложения смазочных масел с кислородом сжимаемого воздуха. Повышение давления сжимаемого газа сверх допустимого может привести к разрыву отдельных элементов компрессорной установки. С возрастанием давления понижается также температура вспышки смазочного масла. При сжатии воздуха температура внутри цилиндра компрессора по мере повышения давления возрастает, если воздух не охлаждать. Ниже приведена зависимость избыточного давления и температуры.
Давление, МПа 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1,0 2,0 5,0
Температура, (С 86 131 166 195 221 300 418 563
При высокой температуре уменьшается вязкость масла, оно распыляется, усиливается его термическое разложение: выделяются водород, предельные и непредельные лёгкие углеводороды (ацетилен), образующие с воздухом взрывоопасные смеси. С другой стороны, при разложении смазочного масла на стенках цилиндра, клапанных устройствах и нагнетательных трубопроводах откладываются твёрдые продукты разложения (углерод, смолы, кокс, асфальтены), образующие “нагар”. Присутствие в сжимаемом газе пыли, окалины и продуктов коррозии резко усиливает образование нагара, увеличивает трение, местные перегревы, приводящие к взрыву. Применение качественной смазки и надёжное охлаждение компрессоров – основные требования их безопасной эксплуатации. Правилами предусмотрена подача масла под давлением циркуляционными принудительными системами. Для контроля давления масла в системе предусматривается установка манометра и клапанов. Все линии подачи масла в системе смазки цилиндров и сальников снабжаются обратными клапанами. Для смазки цилиндров и сальников газовых компрессоров применяются масла с температурой вспышки не менее чем на 20 (С выше температуры нагнетаемого газа. Как правило, температура вспышки компрессорных смазочных масел более 200 (С, а температура самовоспламенения – не менее 400 (С. Для предотвращения повышения температуры сжимаемого газа сверх допустимой компрессорные установки снабжаются надёжной системой воздушного или водяного охлаждения. Температура сжатого газа в одноступенчатых компрессорах не должна превышать 160 (С, а в многоступенчатых – 140 (С. При многоступенчатом сжатии устанавливают промежуточные выносные холодильники для газа после каждой ступени сжатия.
Предохранительные устройства
К предохранительным устройствам, которыми оборудуются компрессорные установки, относятся предохранительные клапаны, предохранительные мембраны и обратные клапаны. Предохранительная мембрана устанавливается перед предохранительным клапаном. Предохранительные клапаны устанавливаются до запорной арматуры и до обратного клапана.
Контрольно-измерительные приборы и системы автоматизации
Для обеспечения безаварийной работы компрессорные установки снабжаются необходимыми контрольно-измерительными приборами (термометрами, манометрами, расходомерами). Приборы должны обеспечивать постоянный контроль за температурой и давлением. Температуру замеряют ртутными термометрами, логометрами, милливольтметрами, электронными автоматическими мостами и потенциометрами. Для замера давлений применяют пружинные манометры. Манометры высокого давления на линиях подвода взрывоопасных и токсичных газов оборудуются автоматически действующими запорными клапанами, а также защитными приспособлениями, препятствующими поражению персонала осколками в случае их разрушения. Автоматизированные компрессорные установки, работающие на взрывоопасных и токсичных газах, имеют приборы, сигнализирующие о появлении механических неисправностей, и отключающие устройства. Они должны обеспечивать в необходимых случаях остановку двигателя компрессора или не допускать его включения. Предусматривается звуковая или световая сигнализация о нарушении эксплуатационных параметров. Применяются специальные системы защиты при механических неисправностях, например контроль состояния герметичности компрессоров с помощью сигнализаторов горючего газа, связанных с аварийной вентиляцией в помещении станции (для водорода НКПВ = 4 % об, и даже небольшие выделения водорода могут создать в помещении взрывоопасную среду). При компремировании кислорода недопустим его контакт с любыми видами смазочных масел. Поэтому для смазки используют водоглицериновую эмульсию, фторопластовые смазки. Арматура и контрольно-измерительные приборы ацетиленовых компрессоров не должны содержать детали, изготовленные из меди и серебра, так как ацетилен при взаимодействии с этими веществами образует ацетилениды, обладающие взрывоопасными свойствами. В хлорных компрессорах в качестве смазки используют концентрированную серную кислоту, т.к. вся органика хлорируется. Все газы тщательно очищаются от пыли. Для сглаживания пульсаций давления устанавливают буферные ёмкости.

3.8.2. Безопасная эксплуатация насосов
Безопасность эксплуатации насосов обеспечивается надёжной конструкцией, коррозионной стойкостью материала и герметичностью уплотнения движущихся частей. В химической промышленности применяются преимущественно центробежные насосы, они просты по устройству и более безопасны в эксплуатации. Их можно изготавливать из различных коррозионно-устойчивых материалов: легированных сталей, фаолита, винипласта, фторопласта, фарфора, стекла, керамики, различных сплавов, чугуна. Центробежные насосы обеспечивают равномерную, без толчков, подачу жидкости, они могут перекачивать загрязнённые жидкости и шламы, работать без присмотра персонала в течение длительного времени. Многоступенчатые центробежные насосы способны развивать высокие давления и перекачивать жидкости с температурой до 400 (С. Серьёзным недостатком насосов является кавитация, т.е. образование в потоке перекачиваемой жидкости полостей (каверн), заполненных её парами (газами). Кавитация способствует быстрому износу оборудования, эрозии и коррозии рабочих поверхностей, создаёт вибрации, износ подшипников, сужает проходное сечение, вплоть до срыва работы колеса. Центробежные насосы оснащаются арматурой и контрольно-измерительными приборами, обеспечивающими безопасность при эксплуатации. До рабочего колеса устанавливается вакуумметр, а после него – манометр, на всасывающем трубопроводе ставится сетка, предохраняющая рабочее колесо от попадания в него посторонних предметов. На нагнетательном трубопроводе устанавливают предохранительный клапан, обратный клапан (для удержания столба жидкости во время остановки насоса и предотвращения обратного перетока жидкости) и задвижку, используемую при остановке и пуске насоса и для регулирования подачи жидкости. Центробежный насос запускается под заливом.
Поршневые насосы. Поршневые насосы применяются для транспортирования жидкостей при высоких давлениях, для перекачивания высококипящих жидкостей средней и высокой вязкости, так как относительно малая скорость движения поршня даёт возможность вязкой жидкости целиком заполнить цилиндр. Основная опасность при эксплуатации поршневых насосов заключается в возможном разрыве нагнетательного трубопровода в случае его засорения или перекрытия находящейся на нём задвижки во время пуска или работы насоса. Для предотвращения такой аварии применяется специфическая система обвязки поршневого насоса: нагнетательная линия насоса соединяется с всасывающей через предохранительный клапан на обводной линии. К существенным недостаткам поршневых насосов относится неравномерная, пульсирующая подача перекачиваемой жидкости, что приводит к вибрациям, нарушению герметичности фланцевых соединений и разрушению трубопроводов. Автоматическое регулирование для поршневых насосов предусматривает запрет запуска до открытия нагнетательного запорного устройства.
Специальные насосы. Для перекачки высоковязких продуктов, суспензий, шламов и сильно загрязнённых жидкостей применяют насосы объёмного типа различных конструкций: шестерёнчатые, эксцентрические со скользящими лопатками, роторные. Одна из последних конструкций – одновинтовые насосы, отличающиеся равномерностью подачи и большой высотой подъёма. Одновинтовые насосы, рабочая часть которых может быть изготовлена из резины или пластмасс, надёжны и пригодны для перекачивания кислот, щелочей, сильно загрязнённых жидкостей, густых суспензий, жидкого стекла, смол, целлюлозной массы. В качестве дозировочных насосов находят применение роторно-диафрагменные и шланговые насосы. Корпус роторно-диафрагменных насосов может быть изготовлен из пластмассы. Для транспортирования вязких, агрессивных, токсичных и абразивных сред находят применение диафрагменные насосы с пневматическим приводом. Использование сжатого воздуха или инертного газа в качестве привода вместо механических движущихся частей позволяет перекачивать детонирующие жидкости, например нитроэфиры. Надёжность и безаварийность работы таких насосов обеспечиваются наблюдением за износом и своевременной заменой эластичных деталей, которые вследствие непрерывной деформации и старения полимера имеют ограниченный срок службы. При перекачке жидкостей-диэлектриков в насосах происходит накопление зарядов статического электричества и необходимо принимать меры для их отвода.
Особый интерес представляют магнитно-гидродинамические насосы, применяемые для безопасной перекачки кислот, щелочей, растворов солей и других электропроводных жидкостей. В них струя жидкости разгоняется бегущим вдоль отрезка «труба-насос» переменным электромагнитным полем. В электропроводящей жидкости возникают индукционные токи, и она увлекается электромагнитным полем по аналогии с работой асинхронного электромотора. Подобные насосы герметичны, не имеют сальников, вращающихся и каких-либо подвижных частей, поэтому они безопасны.

3.8.3. Безопасная эксплуатация газгольдеров
Газгольдеры представляют собой резервуары, предназначенные для хранения газов, распределения их по потребителям, выравнивания давления газов в замкнутой газораспределительной системе. В зависимости от рабочего давления газгольдеры подразделяются на два класса:
I класс – газгольдеры низкого давления (1,7–4 кПа);
II класс – газгольдеры высокого давления (0,07 МПа – 3,0 МПа).
Рабочий объём первых переменный, а давление газа в процессе наполнения или опорожнения остаётся неизменным или изменяется очень незначительно, тогда как геометрический объём газгольдеров высокого давления остаётся постоянным, а давление при наполнении изменяется в пределах, определяемых параметрами технологического процесса, а также прочностью и надёжностью сооружения. Газгольдеры низкого давления могут быть мокрыми с вертикальными направляющими и сухими – поршневого типа и с гибкой секцией (мембраной). Газгольдеры высокого давления могут быть цилиндрическими (вертикальными и горизонтальными), а также сферическими. Газгольдеры, предназначенные для хранения горючих газов, являются объектами повышенной опасности.
Мокрые газгольдеры. Мокрые газгольдеры широко применяют на предприятиях химической промышленности, что обусловлено простотой их конструкции и надёжностью эксплуатации. Мокрые газгольдеры (ёмкостью от 100 до 3000 м3) с вертикальными направляющими применяют для хранения газов, не вызывающих усиленной коррозии металла (аргона, азота, кислорода, водорода, аммиака, метана, оксида или диоксида углерода, ацетилена, природного газа). Мокрый газгольдер состоит из стального наземного резервуара для воды, расположенного на фундаменте, и подвижных звеньев для газа – колокола и его направляющих. К предохранительным устройствам мокрых газгольдеров относятся:
перепускное устройство на крыше колокола (центральная продувочная труба на центральном люке крыши колокола);
гидравлический затвор в камере газового ввода (предназначен для отключения газгольдера от межцеховых газопроводов);
автоматическое устройство для сброса газа из газгольдера в атмосферу при его переполнении;
блокировка положения колокола по «предмаксимуму» с автоматическим устройством для сброса газа «на свечу» для его сжигания или прекращения его подачи в газгольдер;
молниезащита (по II-ой категории);
защита от статического электричества;
огнепреградители на трубах сброса газа в атмосферу.
Контрольно-измерительные приборы, сигнализация, блокировка необходимы для нормальной эксплуатации и предотвращения аварий при опорожнении и переполнении газгольдера и подразделяются:
– на приборы дистанционного измерения объёма газа в газгольдере;
– ступенчатую сигнализацию (световая и звуковая) положения колокола в газгольдере, т.е. степень заполнения газгольдера газом;
– автоматические отключатели электродвигателя машин, забирающих газы из газгольдера при минимальном объёме газа в газгольдере.
Обеспечение безопасной эксплуатации мокрых газгольдеров
Причинами аварий и взрывов при эксплуатации газгольдеров для горючих газов могут быть образование вакуума; образование взрывоопасных газовоздушных смесей; утечки газа из газгольдера и системы трубопроводов; замерзание воды в гидрозатворе и образование ледяной корки на стенках резервуара. К образованию вакуума ведут: неправильный подбор металла, просадка основания, некачественное изготовление днища резервуара, неправильно организованное испытание, при котором могут выйти из строя или обрушиться стойки и кровля. Взрывоопасная газовоздушная смесь может образоваться внутри системы при разрежении, возникающем вследствие длительного простоя газгольдера, полного его опорожнения, усиленного отбора газа. Для предотвращения этого перед пуском газгольдер должен быть продут инертным газом. Утечка газа из газгольдеров и системы трубопроводов возможна при переполнении через гидрозатворы. Газгольдер может переполниться при отсутствии (неисправности) сигнализации, срабатывающей при изменении объёма газа, автоматического устройства для сброса газа в атмосферу, блокировочных устройств, автоматически прекращающих подачу газа в газгольдер при достижении максимального уровня. Газ может просачиваться через затворы при повышении давления сверх допустимого, быстром наполнении газгольдера, перекосах колокола, телескопических звеньев, утечке воды из резервуара и затворов. Исключить аварийные ситуации помогают схемы утилизации и сжигания при внезапных сбросах газов из системы; в камерах для ввода газа устанавливаются газоанализаторы взрывоопасных газов с выводом сигналов в помещение управления.
Сухие газгольдеры. Применяются для газов, не допускающих увлажнения. Это конструкции поршневого типа, а также газгольдеры с гибкой секцией. Газ подаётся под поршень (шайбу), поднимающийся на определённую высоту. Поршень против утечки уплотнён. Газонепроницаемость затвора обеспечивается специальным маслом с низкой температурой застывания. В сухих газгольдерах с гибкой секцией между корпусом и шайбой расположена гибкая секция (мембрана) из прорезиненной ткани, герметически прикреплённая как к резервуару, так и к подвижной шайбе. Под давлением газа шайба поднимается, а при выпуске газа – опускается, выдавливая газ из газгольдера.
Газгольдеры высокого давления (цилиндрические и сферические) применяются в основном для хранения сжиженных газов (аммиака, хлора, этилен хлорида) в объёме до 200 м3. Для хранения бутана, пропана и других газов чаще всего используют шаровые (сферические) резервуары. Выбор вида резервуара связан с капитальными вложениями и эксплуатационными расходами, зависящими от геометрического объёма и конструкции резервуаров. Размещение газгольдеров зависит от опасности к взрыву на территории и в районе размещения газгольдеров. Для безопасной эксплуатации газгольдеров установлены нормативные расстояния между отдельными газгольдерами, между группами газгольдеров и между ними и зданиями и сооружениями. Наземные резервуары располагают группами в районе пониженных планировочных отметок площадки предприятия. Каждая группа наземных резервуаров обваловывается по периметру замкнутым валом или ограждающей стенкой из несгораемых материалов высотой не менее 1 м. Обвалованное пространство должно вмещать не менее 85 % ёмкости всей группы резервуаров. Контрольно-измерительные приборы, арматура газгольдеров высокого давления (регулирующая, предохранительная и запорная) регламентируются «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением». Газгольдеры снабжаются предохранительными клапанами, манометрами для замера давления паровой фазы, указателями уровня и сигнализаторами предельного верхнего уровня жидкой фазы, термометрами для контроля температуры жидкой фазы, запорными органами для отключения резервуара от трубопроводов для приёма и отпуска сжиженных газов, отсоса и подачи паровой фазы, отбора проб жидкой и паровой фаз, люками для входа обслуживающего персонала в резервуар и его вентиляции, устройствами для вентиляции и продувки инертным газом, паром или воздухом и устройствами для удаления из него промывных стоков воды и тяжёлых остатков.
Изотермические газгольдеры. При хранении больших объёмов углеводородных газов наиболее эффективны подземные газохранилища. В нашей стране широкое распространение получило хранение газов (метана, сжиженных углеводородных газов, этилена, аммиака, этана) в изотермических газгольдерах, в которых регулируется поддержание двух параметров – температуры и давления. Изотермическое хранилище для сжиженных газов оснащают изотермическим газгольдером, насосами для перекачки газов и холодильной установкой. Последняя охлаждает пары хранимых продуктов до температуры кипения. В таком состоянии сжиженные газы можно хранить при атмосферном давлении. Металлоёмкость и экономические затраты на хранение газов подобным образом гораздо меньше, чем по сравнению с хранением под давлением. Другие преимущества низкотемпературного изотермического хранения: уменьшение геометрических объёмов резервуара в связи с повышением плотности продукта при низкой температуре; отсутствие потерь продукта в результате испарения при хранении; хранение продукта при постоянных параметрах; уменьшение пожаро- и взрывоопасности. Снижается также потребность в оборудовании, арматуре, коммуникациях, контрольно-измеритель-ных приборах. Изотермическое хранение под давлением в шаровых резервуарах, имеющих значительные объёмы, сокращает расход металла и стоимость хранения, делает их более безопасными в эксплуатации. Для такого хранения сжиженных газов под давлением характерно периодическое захолаживание продукта, что снижает энергозатраты на привод холодильной установки. Сферические теплоизолированные резервуары рассчитаны на давление до 1 МПа, их минимальный объём до 600 м3. Средства контроля и автоматизации обеспечивают измерение необходимых параметров (расход и приход продукта, давления, температуры и уровня); сигнализацию об изменениях давления и уровня, о переполнении, вакууме, напряжений в корпусе.

3.9. Статическое электричество

Широкое применение в химической промышленности диэлектрических материалов и органических соединений (полимеров, твёрдых и жидких углеводородов, нефтепродуктов, углеводородных топлив) неизбежно сопровождается процессами электризации, которые не только осложняют проведение технологических процессов, операций, снижая производительность оборудования, но и часто являются причиной пожаров и взрывов, приносящих большой материальный ущерб. Нередко такие взрывы приводят и к гибели людей. Наибольшую опасность представляют электрические разряды с поверхности заряженных нефтепродуктов и органических жидкостей, несмотря на то, что эти разряды часто имеют меньшую энергию по сравнению с разрядами с плёночных и сыпучих материалов. Связано это с наличием в приповерхностных слоях воздуха значительного количества насыщенных паров в широком интервале температур воспламенения и обладающих крайне низкой минимальной энергией зажигания. Образование зарядов статического электричества при контакте жидкого тела с твёрдым и одного твёрдого тела с другим во многом зависит от расстояния между трущимися поверхностями и их физического состояния (наличие плёнок влаги, загрязнений, микронеровностей), скорости и коэффициента трения, давления в зоне контакта, микроклимата окружающей среды, наличия внешних электрических полей. В основе современных представлений об образовании зарядов статического электричества в различных средах лежит теория двойных электрических слоёв, возникающих на границе раздела двух фаз при условии, что контактирующие среды имеют различное количество носителей зарядов (электронов или ионов). Возможность накопления на перерабатываемых материалах опасных электростатических зарядов определяется как интенсивностью возникновения (генерации), так и условиями стекания (рассеивания) зарядов в процессах разделения двойного слоя. Если контактирующие среды имеют свободные носители зарядов (т.е. электропроводны), то время релаксации будет мало и возникающий электростатический заряд мгновенно рассеивается, и электризации не происходит. В другом случае, когда одна из сред не электропроводна, на ней начинают накапливаться электростатические заряды, и при определённых условиях может возникнуть искровой разряд. Для большинства диэлектрических жидкостей, полимерных материалов (р ( 104 ( 108 с. При этом в окружающем воздушном пространстве создаётся напряжённость электрического поля, равная до 106 В/м и соответствующая электрической прочности воздуха. Следовательно, основным критерием, определяющим способность веществ электризоваться, является их удельная электропроводность. В соответствии с «Правилами защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности» все вещества и материалы в зависимости от величины (v подразделяются на диэлектрические ((v ( 108 Ом(м), антистатические ((v = 105 ( 108 Ом(м) и электропроводящие ((v ( 105 Ом(м). Наиболее сильно электризуются диэлектрические вещества и материалы, причём с ростом (v увеличивается и интенсивность электризации. К ним относятся нефтепродукты и неполярные растворители, большинство мономеров, практически все полярные материалы, химические волокна и ткани, сыпучие органические вещества. Антистатические вещества не электризуются, если не происходит их интенсивного распыления или разбрызгивания через сопла или форсунки со скоростью в десятки и сотни метров в секунду. К таким материалам относятся некоторые полярные растворители (ацетон, спирты, сложные эфиры), некоторые амино- и фенолопласты, хлопчатобумажная ткань и ряд материалов, обладающих хорошими гидрофильными свойствами. Электропроводящие материалы в процессах производства и переработки не электризуются. К ним относятся все металлы и их сплавы, углеродистые материалы, водные растворы, электролиты. Также как и в случае твёрдых диэлектриков, электризация потока жидкости не может возрастать беспредельно. Если плотность зарядов в потоке увеличивается настолько, что напряжённость поля в трубопроводе достигает электрической прочности перекачиваемой жидкости, то произойдёт искровой разряд. При этом предельная (критическая) объёмная плотность зарядов существенно зависит от диэлектрической проницаемости жидкости и диаметра используемого трубопровода. Склонность к электризации плоских полимерных материалов (лент, плёнок) оценивают величиной удельного поверхностного электрического сопротивления (s в Ом/м2. Полимерные материалы и плёнки не электризуются, если их (s не превышает 1011 Ом/м2. В соответствии с “Правилами” значения (v и (s веществ и материалов должны указываться в технологическом регламенте, а также в исходных данных для проектирования любого технологического процесса.

3.9.1. Опасность статического электричества
Статическое электричество в химической промышленности прежде всего представляет пожарную опасность, поскольку возникающие искровые разряды по энергии могут превышать минимальную энергию зажигания горючих сред: газов, паров, ЛВЖ, пылей мелкодисперсных материалов. Все взрывы и пожары в основном происходят в результате искрового разряда: или с поверхности заряженного диэлектрического материала, или с заряженного металлического незаземлённого оборудования и с тела человека на заземлённый предмет. Всё же не всякий искровой разряд способен воспламенить паро-, газо- или пылевоздушную смесь в аппаратах, резервуарах или в воздушном пространстве производственного помещения. Критерием безопасности в этом случае служит следующее соотношение:
(Wразр. / L) ( 0,4Wmin / l,
где L, l – длина искрового промежутка в реальных условиях и при экспериментальном определении;
Wmin – минимальная энергия зажигания перерабатываемого продукта;
Wразр. – энергия разряда (mДж);
0,4 – коэффициент безопасности.
Минимальные энергии зажигания для различных веществ приведены в «Правилах». Так, например, для ацетона она составляет 0,25 mДж, для бензина («Калоша») – 0,234 mДж, для этилового спирта – 0,14 mДж. Причём с увеличением температуры энергия зажигания резко снижается.
Наряду с пожарной опасностью статическое электричество представляет опасность и для обслуживающего персонала. Лёгкие «уколы» при работе с сильно наэлектризованными материалами вредно влияют на психику рабочих и в определённых ситуациях могут способствовать травмам на технологическом оборудовании. Сильные искровые разряды, возникающие при затаривании гранулированных материалов, могут вызвать и болевые ощущения. Кроме того, при постоянном прохождении через тело человека малых токов электризации возможны неблагоприятные физиологические изменения в организме, приводящие к профзаболеваниям. Вследствие этого в нашей стране в соответствии с ГОСТ 12.1.045-84 введены допустимые уровни напряжённости электростатических полей – Епред. Так, для Епред = 60 кВ/м максимальное время пребывания (чел. без средств защиты составляет 1 ч. Для Е = 20 кВ/м время пребывания персонала в электростатических полях не регламентируется. Для Е = 20(60 кВ/м (доп определяется по формуле
(доп = (Епред / Ефакт)2,
где Ефакт – фактическое значение, кВ/м.
Статическое электричество сильно влияет также на ход технологических процессов получения и переработки материалов и качество продукции. Так, при чешупровании жирных кислот взаимное отталкивание заряженных частиц столь значительно, что некоторые из них оседают по пути и не попадают в бункер, затем много частиц налипает на стенки бункера, затрудняя его разгрузку. При производстве полимерных плёнок в присутствии зарядов повышается их трение о направляющие, что объясняется эффектом электростатического прилипания. Это приводит к неравномерной деформации материала и его плохой намотке на барабаны. При больших плотностях заряда может возникнуть электрический пробой тонких полимерных плёнок электро- и радиотехнического назначения, что приведёт к браку выпускаемой продукции. Особенно большой ущерб наносит вызванное электростатическим притяжением налипание пыли на полимерные плёнки. При прохождении плёнки через технологическое оборудование налипшие частицы вдавливаются в неё, в результате чего изменяется толщина плёнки, причём в производственных условиях обнаружить эти частицы не удаётся. Электризация затрудняет просеивание, сушку, пневмотранспортирование и автоматическое дозирование мелкодисперсных материалов, поскольку они прилипают к стенкам технологического оборудования и слипаются между собой.
Для оценки опасности статического электричества и эффективности использования различных средств и методов защиты возникает необходимость проводить измерения уровня (тока) электризации, оценка которого существенным образом связана с агрегатным состоянием перерабатываемых материалов. Так, для оценки электризации жидкостей, мелкодисперсных и гранулированных материалов, транспортируемых по трубопроводам, используется метод измерения силы тока утечки с изолированного от земли участка трубопровода. Однако значительно труднее произвести эти измерения на диэлектриках, поскольку в данном случае отсутствуют свободно перемещающиеся заряды и распределение их на поверхности материала весьма неоднородно. Контактный метод для этого не годится, поэтому плотность зарядов на поверхности жидкости или твёрдого материала измеряют бесконтактным способом. Для этих целей используют однокаскадные электрометрические усилители постоянного тока с датчиками ёмкостного типа и приборы, работающие по принципу электростатического флюксметра. Приборы первого типа, являющиеся статическими индукционными электрометрами, имеют сравнительно простые схемы и конструкции и легко могут быть выполнены портативными с автономным питанием, например, ИЭСП – измеритель электростатических полей. Эти приборы не могут работать в непрерывном режиме, что исключает их применение для постоянного контроля электризации в закрытой технологической аппаратуре. Для этих целей используют электростатические флюксметры (динамические индукционные электрометры). Чтобы оценить электрофизические параметры веществ и материалов ((v и (s), определяющие их склонность к электризации, используются ГОСТ 6433.2 “Материалы электроизоляционные твёрдые. Методы определения электрических сопротивлений при постоянном напряжении” и ГОСТ 20214 “Пластмассы электропроводящие. Методы определения при постоянном напряжении”.

3.9.2. Методы и технические средства защиты от статического электричества
Методы и средства защиты от СЭ, используемые в химической промышленности, делятся:
– на не влияющие на сам процесс электризации, но ликвидирующие или снижающие возможность возникновения искровых разрядов;
– уменьшающие электризацию веществ и материалов;
– обеспечивающие рассеяние или отвод возникающих электростатических зарядов.
К числу основных методов защиты первой группы относится заземление технологического оборудования, тела человека, являющееся наиболее простым, но необходимым средством, поскольку энергия искрового разряда с проводящих незаземлённых элементов технологического оборудования во много раз (сотни и тысячи) выше энергии разряда с диэлектриков. Заземляться должны все электропроводящие части и элементы оборудования, на которых возможно накопление зарядов. Заземляются все металлические вентиляционные короба и кожухи термоизоляции трубопроводов и аппаратов, поскольку при движении запылённого воздуха и электризации теплоизоляционного материала (стекловаты) за счёт вибрации их потенциал относительно земли может достигать 3(4 кВ. Электросопротивление всей цепи заземления должно быть не более 100 Ом. Непроводящее оборудование, согласно «Правилам», считается электростатически заземлённым, если в любой его точке сопротивление по отношению к земле не больше 5(109 Ом. Особое внимание необходимо уделять заземлению передвижных объектов или вращающихся элементов оборудования, не имеющих постоянного контакта с землёй. Так, различные передвижные ёмкости, в которые наливают или засыпают электризующиеся материалы, должны быть перед заполнением установлены на специальное заземлённое основание или присоединены к заземлителю специальным проводником до того как будет открыт люк. Серьёзное внимание, особенно во взрывоопасных производствах, необходимо уделять заземлению человека, поскольку разряд с его тела вследствие накопления на нём в зависимости от способа заряжения (контактного или индукционного) больших потенциалов (7(12кВ) и значительной ёмкости (до 300 пФ) очень часто является причиной пожаров и взрывов. Для этих целей используют специальную антистатическую обувь, антистатические браслеты, халаты, обувь с кожаной подошвой. Чтобы обеспечить непрерывный отвод зарядов статического электричества с тела человека или передвижных ёмкостей, полы в таких помещениях должны быть обязательно электропроводящими, т.е. иметь (v не более 106 Ом(м. К таким покрытиям для пола относятся бетон, керамическая плитка, ксилит, антистатический линолеум. Часто целесообразной является защита оборудования с помощью разрядников, расположенных вне взрывоопасных зон. Регулированием разрядного промежутка можно установить допустимое напряжение пробоя Uпр, безопасное для применяемого горючего вещества. Оно может быть рассчитано по формуле:
Uпр = 0,8Wmin/C,
где С – ёмкость изолированного участка, Ф.
Метод изменения распределённой ёмкости способен исключать образование искровых разрядов или резко их уменьшить. Например, для бункера – накопителя, содержащего порошкообразные диэлектрические материалы, размер ячеек верхней и нижней решёток, которые заземлены, выбирают расчётным методом так, чтобы Wразр была меньше Wmin вещества, которым заполняется бункер.
Процесс образования зарядов статического электричества сильно зависит от градиента скоростей контактирующих материалов, поэтому, уменьшив скорость транспортирования жидкостей, порошкообразных материалов, гранул, а также скорость переработки полимерных материалов, особенно плёночных, можно добиться снижения уровня электризации до безопасных величин, правда это связано со снижением производительности. Вследствие этого ограничение скоростей применяют только тогда, когда невозможно обеспечить надёжную антистатическую защиту другими методами. Это в первую очередь относится к процессам транспортирования манометров, углеводородных жидкостей, нефтепродуктов. В соответствии с “Правилами”, жидкости с (v ( 105 Ом(м можно перекачивать со скоростью до 10 м/с, с (v до 109 Ом(м – до 5 м/с, а при (v ( 109 допустимая скорость транспортирования не должна превышать 1,2 м/с. Более точные значения определяются из документа “Допустимые скорости движения жидкостей по трубопроводам и истечения в ёмкости”. Для увеличения производительности технологического оборудования скорость ограничивают не на всех стадиях процесса, а только перед заполнением приёмных ёмкостей, бункеров и резервуаров. Слив осуществляют в релаксационные ёмкости, представляющие собой заземлённые участки трубопровода увеличенного диаметра и находящиеся у входа в приёмную ёмкость. Для сильно электризующихся жидкостей перед релаксационной ёмкостью могут быть установлены специальные нейтрализаторы статического электричества (НСЭ) игольчатого или струнного типа.
Метод контактных пар способен значительно ограничить генерацию зарядов СЭ. Материалы по диэлектрической проницаемости можно расположить в трибоэлектрический ряд в такой последовательности, что любой из них приобретает отрицательный заряд при соприкосновении с последующим в ряду материалом и положительный – с предыдущим. При этом с увеличением расстояния в ряду между двумя материалами абсолютная величина заряда, возникающего между ними, возрастает.
Весьма эффективным методом устранения опасной электризации является антистатическая обработка, или применение специальных антистатических веществ, снижающих (v и (s жидкостей, полимерных материалов на несколько порядков. Самым простым методом снижения (s перерабатываемых материалов является увлажнение поверхности перерабатываемого материала, поскольку влага служит хорошим проводником электрических зарядов и способствует их стеканию на заземлённые части технологического оборудования. Это метод применим только для гидрофильных материалов, способных адсорбировать влагу. Для гидрофобных материалов, к которым относятся практически все полимерные материалы, увеличение влажности окружающей среды до 80(90 % не снижает их электризацию. В этом случае для её устранения в них вводят различные антистатические агенты (антистатики), которые в большинстве случаев являются поверхностно-активными веществами (ПАВ). По характеру действия их делят на три группы: гигроскопичные, полярные и маслянистые (смазывающие), уменьшающие коэффициент трения. Первые адсорбируют влагу из атмосферы, образуя на поверхности перерабатываемого материала тонкий проводящий слой влаги. Обычно это длинноцепочечные неионогенные (не диссоциирующее на ионы в водном растворе) соединения: высшие жирные спирты, амиды, амины, алкилфенолы и продукты их взаимодействия с оксидами этилена и пропилена. Недостаток их – слабая эффективность в сухой атмосфере (( ( 40 % об). Полярные вещества также образуют электропроводящий слой на поверхности материала. К ним относятся катионоактивные и анионоактивные вещества – от солей аминов и типичных аммониевых солей до гетероциклических соединений азота. Среди антистатиков они занимают ведущее место, их действие проявляется уже при малых концентрациях.
Для снижения электризации жидкостей до безопасных уровней при перекачке жидкостей, топлив и растворителей на нефтяной основе, а также при приготовлении растворов полимеров (клеев) большое применение находят антистатические добавки (присадки). Это материалы на основе металлов переменной валентности (олеатов хрома, кобальта, меди, нафтенатов этих металлов и солей хрома). Электрическое сопротивление твёрдых полимерных материалов (пластмасс, резин, пластиков) можно снизить, вводя в их состав различные марки электропроводящего углерода, поскольку введение металлических порошков или стоит слишком дорого, или приводит к значительному ухудшению физико-химических показателей полимерных материалов. Другим направлением устранения зарядов статического электричества является применение нейтрализаторов статического электричества (НСЭ), которые используют как для твёрдых, мелкодисперсных, так и для жидких диэлектрических материалов, работающих по различному принципу. Так, для жидкостей принцип действия основан на увеличении их электропроводности под действием сильного электрического поля, для остальных же материалов принцип работы НСЭ состоит в отводе электростатических зарядов за счёт ионизации воздушного слоя между заряженной поверхностью и заземлёнными частями нейтрализатора или технологического оборудования. При этом эффективность НСЭ характеризуется величиной ионизационного тока, т.е. силой тока, который нейтрализатор способен отвести от наэлектризованного материала. Наибольшее применение в промышленности нашли НСЭ следующих типов:
– коронного разряда (индукционные и высоковольтные);
– радиоизотопные (с (- и (-излучающими источниками);
– комбинированные, совмещающие оба принципа;
– создающие поток ионизированного воздуха.
Для снижения электризации жидкостей также можно использовать струнные или игольчатые нейтрализаторы (ИНСЭ), которые за счёт увеличения проводимости жидкости способствуют стеканию образующихся зарядов на заземлённые стенки трубопроводов или корпус. Однако ИНСЭ для твёрдых материалов не эффективны при небольших потенциалах на материале (до 2,5 кВ). Кроме того, их необходимо устанавливать на расстоянии от перерабатываемого материала, не превышающем 10(15 мм. В высоковольтных нейтрализаторах (ВНСЭ) коронного и скользящего разряда в отличие от индукционных используется высокое (до 5 кВ) напряжение, подаваемое на разрядник от внешнего источника питания. Такие нейтрализаторы имеют высокую эффективность практически при любых скоростях переработки материалов и могут быть установлены на значительном расстоянии от неэлектризованного материала, поскольку обладают достаточно большой силой ионизационного тока (до 2,5(10-4 А на 1 м длины разрядника). Однако высокое напряжение не позволяет эксплуатировать их во взрывоопасных производствах. В таких производствах широкое применение нашли взрывобезопасные радиоизотопные нейтрализаторы (РНСЭ) на основе (-излучающих (плутоний – 238, 239) и (-излучающих (тритий) источников. Эти нейтрализаторы имеют малые габариты, просты в использовании, радиационно безопасны, их применение в промышленности не требует соглашения с органами санитарного надзора. Перспективными являются пневмоэлектрические нейтрализаторы и пневморадиоизотопные, в которых образующиеся ионы транспортируются воздухом в направлении наэлектризованного материала (на расстоянии до 1 метра). Они обеспечивают нейтрализацию объёмных зарядов в пневмотранспортных системах, аппаратах кипящего слоя, в бункерах, а также нейтрализацию на поверхности изделий сложной формы.

3.10. Основы радиационной безопасности

Ионизирующее излучение
Радиационная безопасность регулируется законодательным документами, регламентирующими обеспечение безопасных условий труда персонала и жизнедеятельности населения. Основными документами являются СП 2.6.1.758-99 «Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99)», Федеральный закон № 3-ФЗ «О радиационной безопасности населения», Санитарные правила СП 2.6.1.799-99 «Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99)».
Нормы радиационной безопасности НРБ-99 разработаны для обеспечения безопасности человека в условиях нормальной эксплуатации техногенных источников излучения, при радиационной аварии, при медицинском облучении и в условиях воздействия ионизирующего излучения природного происхождения.
Любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических разрядов разных знаков, называется ионизирующим. Это излучение, вызывающее ионизацию среды, т. е. протекание электрических токов в среде (в том числе и в организме человека), что приводит к разрушению клеток, изменению состава крови, ожогам и другим тяжким последствиям.
Различают корпускулярное и фотонное ионизирующее излучение.
Корпускулярное ионизирующее излучение – это поток элементарных частиц с массой покоя, отличной от нуля, образующихся при радиоактивном распаде и ядерных превращениях либо генерируемых на ускорителях. К нему относятся а- и Я-частицы, нейтроны (n), протоны (р) и т.д.
а-Излучение – это поток частиц, являющихся ядрами атомов гелия и обладающих двумя единицами заряда. Энергия а-частиц, испускаемых различными радионуклидами, находится в предела 2–8 Мэв. При этом все ядра данного радионуклида испускают а-частицы, обладающие одинаковой энергией.
Я-Излучение – это поток электронов или позитронов. При распаде Я-активного радионуклида его ядра испускают (Я-частицы различной энергии, поэтому энергетический спектр Я-частиц непрерывен. Средняя энергия Я-спектра составляет примерно 0,ЗЕтах. Максимальная энергия Я-частиц может достигать 3,0–3,5 Мэв.
Нейтроны (нейтронное излучение) – это нейтральные элементарные частицы. Они не имеют электрического заряда и при прохождении через вещество взаимодействуют только с ядрами атомов. В результате этих процессов образуются либо заряженные частицы (ядра отдачи, протоны, дейтроны), либо
·-излучение, вызывающие ионизацию.
Фотонное излучение – это поток электромагнитных колебаний, распространяющихся в вакууме с постоянной скоростью 300 000 км/с. К нему относятся
·-излучение, характеристическое, тормозное и рентгеновское излучение.

·-Излучение генерируется при ядерных превращениях или при аннигиляции частиц.
Характеристическое излучение – это фотонное излучение с дискретным спектром, испускаемое при изменении энергетического состояния атома, обусловленного перестройкой внутренних электронных оболочек.
Тормозное излучение связано с изменением кинетической энергии заряженных частиц. Оно имеет непрерывный спектр и возникнет в среде, окружающей источник Я-излучения, в рентгеновских трубках и ускорителях электронов.
Рентгеновское излучение – это совокупность тормозного и характеристического излучений с диапазоном энергии фотонов от 1 Кэв до 1 Мэв.
Излучение характеризуется ионизирующей и проникающей способностью.
Ионизирующая способность излучения определяется удельной ионизацией, т.е. числом пар ионов, создаваемых частицей в единице объема, единице массы среды или на единице длины пути.
Проникающая способность излучений определяется величиной пробега. Пробегом называется путь, пройденный частицей в веществе до ее полной остановки, обусловленной тем или иным видом взаимодействия.
Сравнительная характеристика свойств различных видов ионизирующего излучения представлена в таблице 1.
Прохождение фотонного излучения через вещество вообще не может быть охарактеризовано понятием пробега. Для этого используют показатель ослабления потока электромагнитного излучения в веществе, характеризующийся коэффициентом ослабления
·, который зависит от энергии излучения и свойств вещества и подчиняется экспоненциальному закону. Это значит, что какой бы ни была толщина слоя вещества, оно неспособно полностью поглотить поток фотонного излучения, можно только ослабить его интенсивность в любое число раз.
Таблица 1
Сравнительная характеристика некоторых видов излучения
Излучение
Ионизирующая способность, число пар ионов на 1 см пути
в воздухе
Проникающая способность
(длина свободного пробега)


·
(2560)Ч 103
Несколько сантиметров


·
~100
Несколько метров

Фотонное
Вещество ионизирует
вторичные электроны

·


Биологическое действие ионизирующих излучений
При воздействии ионизирующего излучения на человека в тканях организма могут происходить сложные физические и биологические процессы, например, разрыв молекулярных связей живой ткани и изменение химической структуры различных соединений, что может привести к гибели клеток.
Существенную роль в формировании биологических последствий играют продукты радиолиза воды, которая составляет 60–70 % массы биологической ткани. Под воздействием ионизирующего излучения в воде образуются свободные радикалы, которые являются сильными окислителями. Продукты радиолиза вступают в химические реакции с молекулами тканей, образуя соединения, не свойственные здоровому организму. Это приводит к нарушению отдельных функций или систем, а также жизнедеятельности организма в целом.
Воздействие ионизирующей радиации на организм человека может вызвать два вида эффектов, которые клиническая медицина расценивает как болезнь: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой дерматит, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и т.д.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).
Нарушения биологических процессов могут быть либо обратимыми, когда нормальная работа клеток облученной ткани полностью восстанавливается, либо необратимыми, ведущими к поражению отдельных органов или всего организма и возникновении лучевой болезни.
Различают две формы лучевой болезни – острую и хроническую. Острая форма возникает в результате облучения большими дозами в короткий промежуток времени. При дозах порядка тысяч рад поражение может быть мгновенным («смерть под лучом»). Острая лучевая болезнь может возникнуть и при попадании внутрь организма больших количеств радионуклидов.
Хронические поражения развиваются в результате систематического облучения дозами, превышающими предельно допустимые (ПДД). Изменения состояния здоровья называются соматическими эффектами, если они проявляются непосредственно у облученного лица, и наследственными, если они возникают у его потомства.
В связи с тем, что при облучении малыми дозами неблагоприятный биологический эффект обусловлен суммарной дозой облучения (вне зависимости от того, получена она за 1 день, за 1 с или за 50 лет), нормы регламентируют только годовую ПДД. Это значит, что разрешается, в случае необходимости, одноразовое облучение отдельных лиц персонала в дозе, равной ПДД. Регламентация только годовой дозы позволяет правильно организовать работу в радиационно-опасных условиях, особенно при проведении ремонтных работ, ликвидации последствий, связанных с нарушениями технологического процесса и т.д.
Дозиметрические величины и единицы их измерения
Действие ионизирующего излучения на вещество проявляется в ионизации и возбуждении атомов и молекул, входящих в состав вещества. Количественной мерой этого воздействия служит поглощенная доза (Dп) – средняя энергия, переданная излучением единице массы вещества. Единицей измерения поглощенной дозы является грей (Гр), 1 Гр = 1 Дж/кг. На практике применяют также внесистемную единицу – 1 рад = 100 эрг/г = = 1 10-2 Дж/кг = 0,01 Гр.
Поглощенная доза излучения зависит от свойств излучения и поглощающей среды.
В качестве характеристики эффекта ионизации рентгеновского и
·-излучения используют экспозиционную дозу. Экспозиционная доза (Dэ) выражает энергию фотонного излучения, преобразованную в кинетическую энергию вторичных электронов, производящих ионизацию в единице массы атмосферного воздуха.
За единицу экспозиционной дозы рентгеновского и
·-излучения принят кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица экспозиционной дозы – рентген (Р). (1 Р = 2,58 10 -4 Кл/кг).
Повреждение тканей, вызываемое различными ионизирующими излучениями, связано не только с количеством поглощенной энергии, но и с ее пространственным распределением, которое характеризуют линейной плотностью ионизации. Чем выше линейная плотность ионизации, тем больше степень биологического повреждения. Для учета этого эффекта введено понятие эквивалентной дозы (Н), которая определяется по формуле:
H = Dп Q,
где Dп – поглощенная доза; Q – безразмерный коэффициент качества, характеризующий зависимость неблагоприятных биологических последствий облучения человека в малых дозах от линейной плотности облучения (для
·- и
·-излучений Q = 1, для нейтронов с энергией < 20 КэВ – Q = 3, с энергией
< 10 МэВ Q = 10, для
·-излучения с энергией < 10 МэВ – Q = 20).
Эквивалентная доза – это мера биологического действия на конкретного человека, т. е. она является индивидуальным критерием опасности, обусловленным ионизирующим излучением. Единицей измерения эквивалентной дозы является зиверт (Зв): 1 Зв = 1 Гр/Q = 1 Дж/кг.
Применяют также специальную единицу эквивалентной дозы бэр (биологический эквивалент рада), 1 бэр = 0,01 Зв. Бэром называется такое количество энергии, поглощенное 1 г биологической ткани, при котором наблюдается тот же биологический эффект, что и при поглощенной дозе рентгеновского и
·-излучения в 1 рад при Q = 1.
Поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы, отнесенные к единице времени, носят название мощности соответствующих доз.
Для характеристики скорости радиоактивного распада пользуются понятием периода полураспада (Г1/2). Это время, в течение которого распадается половина первоначального числа ядер данного радионуклида.
Период полураспада для значительного числа радиоактивных изотопов составляет часы и сутки, его необходимо знать для оценки радиационной опасности изотопов во времени в случае аварийного выброса в окружающую среду радиоактивного вещества, выбора метода дезактивации, а также при переработке радиоактивных отходов с последующим их захоронением (периоды полураспада нуклидов приведены в НРБ-99).
Активность препарата – это мера количества распавшегося радиоактивного вещества. Она определяется числом распадающихся атомов в единицу времени, т.е. скоростью распада ядер радионуклида.
Единицей измерения активности является одно ядерное превращение в 1 с. В системе единиц СИ она получила название беккерель (Бк). За внесистемную единицу активности принята кюри (Ки) – активность такого числа радионуклида, в котором происходит 3,7 Ч 1010 актов распада в 1 с.
Обеспечение радиационной безопасности
Радиационная безопасность обеспечивается благодаря проведению комплекса мер правового, организационного, инженерно-технического, санитарно-гигиенического, медико-профилактического, воспитательного и образовательного характера, информированию населения о радиационной обстановке и мерах по обеспечению радиационной безопасности с помощью обучения населения.
Ниже перечислены основные принципы обеспечения радиационной безопасности:
нормирование – непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения от всех источников ионизирующего излучения;
обоснование – запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риска возможного вреда;
оптимизация – поддержание на возможно низком и достижимом уровне индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц, при использовании любого источника ионизирующего излучения.
Согласно НРБ-99 установлены категории облучаемых лиц:
персонал (группы А и Б) – лица, работающие с техногенными источниками излучения (группа А) или находящиеся при работе в сфере их воздействия (группа Б);
население, включая лиц из числа персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности (т.е. вне работы с источниками излучения).
Для лиц, работающих в условиях использования источников ионизирующего излучения, установлены три основных класса гигиенических нормативов облучения на территории Росийской Федерации:
основные пределы доз – величина годовой эффективной или эквивалентной дозы техногенного облучения, которая не должна быть превышена в условиях нормальной работы, соблюдение предела годовой дозы предотвращает возникновение детерминированных эффектов, а вероятность стохастических эффектов сохраняется на приемлемом уровне (табл. 2);
допустимые уровни монофакторного воздействия, при котором осуществляют текущий контроль радиационной обстановки и проектируют системы защиты населения и персонала от облучения (с учетом характера возможного облучения – внешнего и внутреннего);
контрольные уровни (доза, активность, плотность потоков и т.п.), которые предназначены для планирования мероприятий радиационной защиты и оперативного контроля радиационной обстановки; их устанавливают для радиационных факторов, присущих конкретному предприятию (учреждению), на основе реально сложившейся радиационной обстановки.
Установление контрольных уровней имеет своей целью предотвращение превышения дозы облучения и уменьшения дозовой нагрузки на персонал. Контрольные уровни рекомендуется устанавливать настолько низкими (ниже допустимых уровней), насколько это достижимо на практике с учетом конкретных условий производства.

Таблица 2
Основные пределы нормируемых величин
Категории лиц, подвергаемых облучению
Эффективная
доза*, мЗ в/год
Эквивалентная доза**, мЗ в/год

Персонал (группа А)

· 50 (20)
150/500

Население

· 5 (1)
15/50

* В скобках дана эффективная доза за пять последних лет.
** Значения в числителе соответствуют эквивалентной дозе в хрусталике глаза, в знаменателе – на коже, кистях и стопах.

Превышение допустимых и контрольных уровней служит сигналом об ухудшении радиационной обстановки и необходимости принятия соответствующих мер.
Основные предельные значения эффективных и эквивалентных доз облучения для персонала группы Б составляют ј значений для персонала группы А.
Эффективная доза для персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) – 70 мЗв. Отсчет начала периода введен 1 января 2000 г.
При одновременном воздействии на человека источников внешнего и внутреннего облучения годовая эффективная доза не должна превышать пределов доз, представленных в таблице 2.
Планируемое облучение персонала группы А выше установленных пределов доз (см. табл. 2) при ликвидации или предотвращении аварии может быть разрешено только в случае необходимого спасения людей или предотвращения их облучения. Планируемое повышенное облучение допускается для мужчин старше 30 лет лишь при их добровольном письменном согласии, после информирования о возможных дозах облучения и риске для здоровья. Облучение эффективной дозой свыше 200 мЗв в течение года должно рассматриваться как потенциально опасное. Людей, подвергшихся такому облучению, немедленно выводят из зоны облучения и направляют на медицинское обследование. Последующая работа с источниками излучения этим лицам может быть разрешена только в индивидуальном порядке с учетом их согласия по решению компетентной медицинской комиссии.
Лица, не относящиеся к персоналу, привлекаемые для проведения аварийных и спасательных работ, должны быть оформлены и допущены к работам как персонал группы А.
Эффективная доза облучения природными источниками излучения всех работников, включая персонал, не должна превышать 5 мЗв в год в производственных условиях (любые профессии и производства).
Радиационная безопасность населения достигается путем ограничения воздействия от всех основных видов облучения.
В «НРБ-99» включена доза, получаемая пациентом при медицинском обследовании и лечении, и доза, обусловленная естественным радиационным фоном.
Индивидуальные дозы облучения персонала предприятий и объектов атомной промышленности и ядерной энергетики в России повсеместно находятся на уровне ниже установленной предельно допустимой дозы. Для персонала АЭС средняя годовая доза не превышает 10 мЗв (1 бэр). Среднеарифметическая доза для работающих с источниками ионизирующих излучений поддерживается на уровне 0,1 ПДД, т.е. составляет 5 мЗв (0,5 бэр).
Естественный фон излучения – ионизирующее излучение, состоящее из космического излучения и излучения естественно распределенных природных радиоактивных веществ (на поверхности Земли, в приземной атмосфере, продуктах питания, воде, организме человека и т.д.). Естественный фон внешнего излучения на территории России создает мощность экспозиционной дозы в пределах 40–200 мР/год.

Организация работы с радиоактивными веществами
и источниками излучения
При работе с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений первоочередное значение приобретает правильная организация труда, которая должна обеспечивать безопасность обслуживающего персонала и населения в целом. Иными словами, необходимо создать условия, при которых уровень излучения от источников внутреннего и внешнего облучения не будет превышать регламентируемых дозовых пределов. Сюда относятся защита от внешних потоков излучения, предотвращение распространения радионуклидов в рабочие помещения и внешнюю среду, соответствующая планировка и отделка помещений, организация необходимого радиационного контроля и санитарно-пропускного режима, обеспечение необходимых условий транспортировки радиоактивных веществ, сбора и захоронения радиоактивных отходов, использование средств индивидуальной защиты, проведение дезактивационных работ, а также устройство вентиляции, пылегазоочистки, отопления, водоснабжения и канализации, установление соответствующего режима труда и т.д.
Общие требования. Радиационный объект (источник излучения до начала эксплуатации принимает комиссия в составе представителей организации и органов государственного надзора за радиационной безопасностью. Комиссия устанавливает соответствие принимаемого объекта проекту, требованиям действующих норм и правил, необходимым условиям сохранности и эксплуатации источников излучения.
Организации, связанной с использованием источников излучения, разрешается приступить к своей деятельности только при наличии соответствующей лицензии и санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии условий работы с источниками излучения санитарным правилам, действительного на срок не более пяти лет.

Работа с источниками излучения разрешается только в помещениях, указанных в санитарно-эпидемиологическом заключении. Проведение работ, не связанных с применением источников излучения, в этих помещениях разрешается только в случаях, вызванных производственной необходимостью. На дверях помещений указываются его назначение, класс проводимых работ с открытыми источниками излучения и знак радиационной опасности.
Оборудование, контейнеры, упаковки, аппараты и транспортные средства, содержащие источники излучения, должны иметь знак радиационной опасности. Допускается отсутствие знака радиационной опасности на оборудовании внутри помещения, на котором поставлен знак радиационной опасности.
К моменту получения источника излучения эксплуатирующая организация утверждает список лиц, допущенных к работе, нанимает приказом по организации лиц, ответственных за учет и хранение источников излучения, организацию сбора, хранения и сдачу радиоактивных отходов, производственный контроль за радиационной безопасностью.
К работе с источниками излучения (персонал группы А) допускаются лица не моложе 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний. Перед допуском к работе с источниками излучения персонал проходит обучение, инструктаж и проверку знаний правил безопасности проведения работ и действующих инструкций. Проверку знаний правил безопасности у работающих проводит комиссия до начала работ периодически, не реже одного раза в год, а у руководящего состава – не реже одного раза в 3 года. Лица, не удовлетворяющие квалификационным требованиям, к работе не допускаются.
Работа с закрытыми источниками излучения и устройствами, генерирующими ионизирующее излучение. Источники ионизирующего излучения подлежат периодическому контролю на герметичность. В случае нарушения герметичности или по истечении установленного срока эксплуатации их использовать не допускается.
Устройство, в которое помещен закрытый источник излучения, должно быть устойчивым к механическим, химическим, температурным и другим воздействиям, иметь знак радиационной опасности.
В нерабочем положении закрытые источники излучения должны находиться в защитных устройствах, а установки, генерирующие ионизирующее излучение, должны быть обесточены.
Для извлечения закрытого источника излучения из контейнера пользуются дистанционным инструментом или специальными приспособлениями. При работе с источником излучения применяют защитные экраны и манипуляторы, а при работе с источником излучения, создающим мощность дозы более 2 мГр/ч на расстоянии 1м, – специальные защитные устройства (боксы, шкафы и др.) с дистанционным управлением.
Рабочую часть стационарных аппаратов и установок с неограниченным по направлению пучком излучения размещают в отдельном помещении (преимущественно в отдельном здании и отдельном крыле здания). Материал, толщина стен, пола и потолка этого помещения при любых положениях источника излучения и направлении пучка должны способствовать ослаблению первичного и рассеянного излучения до допустимых значений.
Пульт управления таким аппаратом размещают в отдельном от источника излучения помещении.
Работа с открытыми источниками излучения (радиоактивными веществами).
Все работы с использованием открытых источников излучения разделены на три класса в зависимости от группы радиационной опасности радионуклида и его активности. Требования к размещению и оборудованию помещений, в которых используются открытые источники излучения, определяются классом работ.
Комплекс мероприятий для обеспечения радиационной безопасности при работе с открытыми источниками излучения включает в себя защиту персонала от внутреннего и внешнего облучения, ограничение загрязнения воздуха и поверхностей рабочих помещений, кожных покровов и одежды персонала, а также объектов окружающей среды (воздуха, почвы, растительности и т.п.) как при нормальной эксплуатации, так и при проведении работ, связанных с ликвидацией последствий радиационной аварии.
Ограничение поступления радионуклидов в рабочие помещения и окружающую среду достигается за счет использования системы статических (оборудование, стены и перекрытия помещений) и динамических (вентиляция и газоочистка) барьеров.
В организациях, где осуществляется работа с открытыми источниками излучения, помещения для выполнения каждого класса работ должны располагаться в одном и том же месте. В тех случаях, когда проводятся работы, относящиеся одновременно к трем классам радиационной опасности, помещения разделяют на зоны в соответствии с классом исполняемых в них работ.
Работы III класса производят в отдельных помещениях, соответствующих требованиям, предъявляемым к химическим лабораториям, для которых предусмотрено устройство приточно-вытяжной вентиляции. Работы, связанные с возможностью радиоактивного загрязнения воздуха (операции с порошками, упаривание растворов, работа с эманирующими и летучими веществами и др.), выполняют в вытяжных шкафах.
Работы II класса проводят в помещениях, скомпонованных в отдельной части здания изолированно от других помещений. При планировке выделяют помещения для постоянного и временного пребывания персонала, в состав которых входит санпропускник или саншлюз. Помещения для работ II класса оборудуют вытяжными шкафами или боксами.
Работы I класса проводят в отдельном здании или изолированной части здания с отдельным входом только через санпропускник. Рабочие помещения оборудуют боксами, камерами, каньонами или другим герметичным оборудованием. В зависимости от выполняемых в помещениях функций все помещения условно относят к одной из трех зон.
Первая зона является необслуживаемым помещением. Здесь размещается технологическое оборудование и коммуникации, являющиеся основными источниками излучения и радиоактивного загрязнения. Пребывание персонала при работающем технологическом оборудовании здесь не допускается.
Вторая зона относится к периодически обслуживаемому помещению, предназначенному для ремонта оборудования, проведения работ, связанных с вскрытием технологического оборудования, загрузкой и выгрузкой радиоактивных материалов, временного хранения сырья, готовой продукции и радиоактивных отходов.
Третья зона – это помещение, предназначенное для постоянного пребывания персонала в течение смены. Здесь находятся операторские, пульты управления и другое оборудование и аппаратура.
В целях предотвращения распространения радиоактивного загрязнения между зонами оборудуются саншлюзы.
Производственные операции с радиоактивными веществами в камерах и боксах выполняют с помощью дистанционных сред или с использованием перчаток, герметично вмонтированных в фасадную стенку.
Количество радиоактивных веществ на рабочем месте должно быть минимально необходимым. При возможности выбора радиоактивных веществ следует отдать предпочтение веществам с меньшей группой радиационной опасности, а порошки заменить растворами.
Число операций, при которых возможно радиоактивное загрязнение помещений и окружающей среды (пересыпание порошков, возгонка и т.п.), следует свести к минимуму. При ручных операциях с радиоактивными растворами используют автопипетки или пипетки с грушами.
Организация работы с открытыми источниками должна быть направлена на минимизацию радиоактивных отходов, образующихся при технологических процессах (операциях).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Хван Т. А. Безопасность жизнедеятельности. Серия «Учебники и учебные пособия» / Т. А. Хван, П. А. Хван. – Ростов н/Д.: «Феникс», 2000. – 352 с.
Карамзинов Ф. В. Безопасность жизнедеятельности: словарь-справочник / Ф. В. Карамзинов [и др.]; под общей ред. С. Ф. Гребенникова. – СПб.: Изд-во «Лань», 2001. – 304 с.
Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда): учеб. пособие для вузов / П. П. Кукин, В. Л. Лапин [и др]. – М.: Высшая школа, 1999. – 318 с.
Безопасность жизнедеятельности: учеб. пособие для вузов / С. В. Белов, А. В. Ильницкая, А. Ф. Козьяков [и др.]; под общей ред. С. В. Белова – М.: Высш. шк., 1999. – 448 с.
Трудовой кодекс Российской Федерации. Новая редакция 2006. – Новосибирск, 2006–2007. – 256 с.
Закон РФ № 181-ФЗ от 17 июля 1999 г. Об основах охраны труда в РФ, 1999.
ГОСТ 12.1.010 – 76 ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования.
ГОСТ 12.1.011 – 78 ССБТ. Смеси взрывоопасные. Классификация и методы испытания.
ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.
ГОСТ 12.2.003 – 91 ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности.
ГОСТ 12.3.002 – 75 ССБТ. Процессы производственные. Общие требования безопасности.
ГОСТ 12.1.018 – 93 ССБТ. Пожаровзрывобезопасность статического электричества. Общие требования.
ПБ 03-517-02. Общие правила промышленной безопасности для организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов.
ПБ 03-576-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
ПБ 03-585-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов.
ПБ 03-581-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов.
ПБ 03-582-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации установок с поршневыми компрессорами, работающими на взрывоопасных и вредных газах.
ПБ 03-540-03. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожарных, химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств.
ПОТ РО 14000-002. Обеспечение безопасности производственного оборудования (положения).
РДИ 09-504(251)-02. Положение о порядке разработки и содержания раздела «Безопасная эксплуатация производств» технологического регламента.
СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. – Минстрой России, 1995.










Редактор Е.С. Воронкова
Компьютерная верстка – В.С. Николайчук
ИД № 06039 от 12.10.2001 г.

Сводный темплан 2009 г.
Подписано в печать 02.12.2009 г. Формат 60(84 1/16. Бумага офсетная.
Отпечатано на дупликаторе. Уч. изд.-л. 5. Усл.-печ. л. 5.
Тираж 100 экз. Заказ 718.

Издательство ОмГТУ. 644050, г. Омск, пр. Мира, 11, т. 23-02-12
Типография ОмГТУ









13 PAGE \* MERGEFORMAT 14515






Root Entry

Приложенные файлы


Добавить комментарий