Основы проектирования химических производств

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Здания хими­ческих производств большого объема (более 3000 м3) при круглосуточ­ной работе, а также здания ипомещенияс приточной вентиляцией при двух - и трехсменной работе оборудуют воздушным отоплением, совме­щенным с приточной вентиляцией, применяя отопительно-циркуля­ционные агрегаты. При режиме работы в одну смену предусматривают смешанное отопление: в рабочее время — воздушное, совмещенное с приточной вентиляцией, а в нерабочее время — дежурное, в виде ото­пительно-рециркуляционных агрегатов или местных нагревательных приборов.

Воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией, применяют в тех помещениях, где могут выделяться пары или газы, которые в смеси с воздухом могут самовозгораться под действием вы­сокой температуры. Кроме того, воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией, можно применять в тех помещениях (незави­симо от объема), где может выделяться пыль, которая воспламеняется при соприкосновении с водой или с водяными парами, или выделяют­ся взрывоопасные и вредные лары и пыли (фосфор, бертолетова соль, алюминиевая пудра, карбид кальция и т. п.).

Применять полную или частичную рециркуляцию для воздушного отопления не допускается, если в воздухе содержатся болезнетворные микроорганизмы, сильнодействующие ядовитые вещества, резко вы­раженные неприятные запахи; помещения, в воздухе которых может внезапно возрасти концентрация вредных веществ (производства, рабо­тающие с легко испаряющимися жидкостями, сжиженными газами и т. п.).

Во всех помещениях, независимо от их назначения, предусмат­ривают механическую, естественную или смешанную вентиляцию.

По направлению воздушных потоков различают приточную (на­гнетательную) вентиляцию и вытяжную — отсасывающую. Приточно­вытяжные механические системы проектируют только там, где невоз­можно устроить естественную или смешанную вентиляцию.

Кондиционирование воздуха предусматривают в тех случаях, когда оно требуется для соблюдения технологического режима (например, в производстве химических волокон) для быстрого удаления из поме­щения опасных веществ, проникших из аппаратуры при производст­венных неполадках и авариях, устраивают специальные системы ава­рийной вытяжной вентиляции с учетом вида производства, свойств и количества выделяющихся вредностей.

Вентиляцию проектируют таким образом, чтобы обеспечить дви­жение воздуха из чистых помещений в более загрязненные или подсос воздуха снаружи. Если предусматривают приток воздуха снаружи, необ­ходимо обеспечить постоянство его температуры внутри помещения подогревом приточного воздуха или установкой дополнительных обо­гревательных приборов. При проектировании заранее учитывают мес­та возможных выделений вредных паров и газов для устройства мест­ных отсосов.

При общеобменной вентиляции, если в помещении выделяются газы и другие вредности, вытяжку из верхней зоны в размере не менее однократного объема помещения за I ч предусматривают во всех цехах и во всех случаях независимо от объема воздуха, удаляемого из нижней зоны. Вытяжка из верхней зоны, как правило, должна быть естествен­ной (через дефлекторы, шахты и — в отдельных случаях — через неза - дуваемые фонари). Воздух из нижней зоны удаляется механическим путем.

В помещениях с высокой токсичностью выделяющихся газов и па­ров устраивают вытяжную вентиляцию с механическим побуждением. Полную аэрацию предусматривают только в цехах с избытком тепла, достаточным для подогрева поступающего наружного воздуха (напри­мер, в печных отделениях химических заводов и т. п.). В тех цехах, где одновременно с выделением тепла выделяются газы и пыль, полная аэрация возможна лишь при условии, что подаваемый наружный воз­дух не мешает естественному выходу загрязненного воздуха из поме­щения через верхнюю зону. В тех случаях, когда это условие не соблю­дается, предусматривают смешанные приточно-вытяжные системы вентиляции: на летний период — полную аэрацию, на зимний — меха­ническую приточную вентиляцию и естественную вытяжную.

При большом выделении в помещении водяных паров в зимнее время подача не подогретого воздуха не допускается. Свежий приточ­ный воздух подают в рабочую зону механическими вентиляторами через распределительные насадки. Нельзя подавать свежий воздух непо­средственно в места наибольшего выделения газов и пыли, так как последние могут распространиться по всему помещению.

Сосредоточенную подачу приточного воздуха в рабочую зону обыч­но устраивают в цехах отвечающих следующим требованиям: техно­логическое оборудование расположено правильными рядами со сво­бодными проходами между ними; у оборудования имеются местные отсосы, и пыль в помещениях не выделяется; при небольшом ко­личестве обслуживающего персонала отсутствуют зафиксированные рабочие места и при закрытом технологическом процессе.

Аварийную вытяжную вентиляцию предусматривают в тех случа­ях, когда в помещения за короткое время может проникнуть много опасных продуктов. Воздух, удаляемый аварийным вентиляционными установками, должен выбрасываться выше покрытия здания, но не бли­же 20 м от дымовых труб. Для аварийной вентиляции используют осевые вентиляторы, устанавливаемые в нишах. В настоящее время широко применяют автоматическое включение аварийной вентиляции от газоанализаторов, настроенных на предельно допустимые по сани­тарным или противопожарным нормам концентрации газов или паров, с одновременной подачей звукового сигнала.

Кондиционирование воздуха предусматривают в безоконных, гер­метично закрытых помещениях. Наружный забор воздуха для приточ­ной вентиляции делается в местах наиболее удаленных и защищенных от мест выброса вредных газов, паров и пыли. Минимальное расстоя­ние между забором воздуха и ближайшим очагом загрязнения его (вы­хлопные трубы, вытяжные шахты вентиляции, дымовые трубы, кана­лизационные колодцы и т. п.) принимается не менее 6 м по вертикали и 10—12 м по горизонтали.

Воздухозаборные отверстия нужно располагать ниже отверстия для удаления загрязненного воздуха: расстояние от земли до воздухопри­емного отверстия принимают не менее 2 м. Ориентируют воздухо­заборные отверстия с учетом направления ветра и располагают их с на­ветренной стороны.

Предприятия химической промышленности являются источника­ми загрязнения атмосферного воздуха вредными газами и пылью. Та­кие выбросы подрывают здоровье работающих и живущих по соседству с химическими предприятиями. Основными мероприятиями 110 борь­бе с загрязнением атмосферного воздуха с промышленными выброса­ми являются: организация технологического процесса, исключающая выброс в атмосферу отходящих газов; герметизация технологического оборудования; отказ от применения складов и резервуаров открытого типа; правильный выбор места для строительства завода и располо­жение вредных цехов на генеральном плане с подветренной стороны; устройство очистки выбрасываемого воздуха.

Очистка воздуха и газов от взвешенных частиц (пыли или тумана) осуществляется с помощью специальных аппаратов пыле - или тума- ноуловителей, подразделяемых на четыре группы:

1. Механические пылеуловители (пылеосадительные камеры, инер­ционные и жалюзийные пыле - и брызгоуловители, циклоны, муль­тициклоны). Аппараты этой группы применяют для грубой очистки.

2. Мокрые газоочистители, в которых взвешенные частицы отделя­ются от газа путем промывки его жидкостью.

3. Фильтры (пористые перегородки или слой материала), задержи­вающие взвешенные в газах частицы, применяются для тонкой очист­ки газов от твердых, а некоторые — от жидких частиц.

4. Электрофильтры, отделяющие твердые и жидкие взвешенные частицы от газов с помощью электрических сил.

Вредные примеси в виде газов и паров извлекают обычно погло­щением жидкими реагентами (абсорбцией) и твердыми веществами (адсорбцией). Некоторые газообразные продукты можно обезвредить путем сжигания. В отдельных случаях применяют комбинацию не­скольких способов.

Водоснабжение. Заводы химической промышленности потребляют очень большое количество воды. В химической промышленности при­меняют привозную воду из близлежащих водоемов, а также оборотную воду, т. е. возвращенную после очистки в производственный цикл.

Как известно, природные воды содержат различные примеси: газы, растворенные соли, коллоидные частицы. Количество и состав при­месей в воде зависят главным образом от ее происхождения (атмосфер­ная, поверхностная и подземная). К воде, применяемой для производ­ственных нужд, предъявляют определенные требования по жесткости, содержанию взвешенных примесей и т. д.

Для некоторых производств требуется очищенная вода (частично умягченная, обессоленная, а также вода с ограниченным содержанием кислорода). Для получения требуемых качеств воды предусматривает­ся соответствующая ее обработка и очистка. К основным операциям подготовки воды относят очистку от взвешенных примесей, отстаива­ние, фильтрование, умягчение и т. д.

На предприятиях химии обычно сооружают несколько оборотных циклов воды, применяются различные типы градирен с естественным протоком воздуха или с принудительной его подачей. Прокладывать основные водоводы оборотного водоснабжения нужно по коммуника­ционному коридору с разветвлением по отдельным объектам. Систему оборотного водоснабжения следует проектировать комплексно и при­вязывать к отдельным видам технологических процессов. Прокладка труб систем оборотного водоснабжения может быть открытой по вы­соким опорам и эстакадам вместе с другими видами трубопроводов или по низким опорам, или шпалам. В отдельных случаях разрешается про­кладывать эти трубы под землей.

Канализация. По степени загрязнения сточные воды разделяют на несколько видов. Химически не загрязненные воды, многократно ис­пользуемые, сбрасываемые в естественные водоемы вместе с ливне­выми водами, но при постоянном контроле. Загрязненные воды содер­жат различные по химическому составу вредные примеси. Такие воды опасны для естественных водоемов.

Бытовые или хозяйственно-фекальные воды поступают в обще­городскую сеть канализации. В дальнейшем эти воды очищаются на полях орошения, полях фильтрации или на станциях биологической очистки.

Промышленные загрязненные сточные воды можно использовать после удаления из них ядовитых веществ.

Канализационные системы для удаления сточных вод состоят из открытых и закрытых приемных устройств (лотков, трапов-ловушек), отстойников очистных сооружений, канализационных сетей со смот­ровыми колодцами, станции перекачки.

Производственные сточные воды перед спуском в магистральную сеть производственной канализации должны подвергаться первичной очистке на локальных установках или на установках для групп про­изводств. Там после нейтрализации кислот и щелочей, извлечения пожаро - и взрывоопасных веществ, масел, смол и других токсичных веществ сточные воды обезвреживаются и сбрасываются в биологиче­ские очистные сооружения и водоемы. Запрещается объединять раз­личные потоки сточных вод, способных при смешивании выделять токсичные и взрывоопасные смеси, или выпадающие осадки. Не до­пускается объединять спуск жидкостей из аппаратов, работающих под повышенным давлением, он производится через промежуточные емкости, в которых происходит выравнивание давления и только пос­ле этого через гидравлический затвор жидкость стекает в канализацию.

Газы и пары отводятся отдельно из каждого изолированного участ­ка канализационного устройства, а также из отстойников, ловушек и очистных сооружений. Для вентиляции наружной сети канализации загрязненных стоков в местах выпуска сточных вод и на поворотах трассы устанавливают вентиляционные трубы.

Противопожарное водоснабжение является одним из видов огне­гасительных средств противопожарной техники, применяемой в хими­ческих производствах. Противопожарные водопроводы устраивают высокого и низкого давления. Для обеспечения бесперебойной подачи воды сети пожарного водоснабжения делают кольцевые; для отдельно стоящих зданий допускаются тупиковые линии длиной не более 200 м. Гидранты устанавливают вдоль дорог и проездов на расстоянии не больше 100 м друг от друга, не ближе 6 м от стен зданий и не дальше 2 м от дороги. Расстояние от гидрантов до очага пожара не должно превышать 100 м для водопроводов высокого давления и 150 м для водопроводов низкого давления.

В химических производствах применяют спринклерные и дрей- черные установки, предназначенные для автоматического тушения пожаров водой в начале их возникновения с одновременной подачей сигналов тревоги.

Условия противопожарной безопасности и взрывоопасности зданий. В цехах предприятий химической промышленности при наличии газо - или паровоздушных смесей сероуглерода, ацетилена, этилового эфира и других веществ, способных воспламеняться от искр, полы следует де­лать из не искрящих при ударе материалов (асфальт с известняковым наполнителем, керамические неглазурованные плитки, трудно сго­раемые пластики и т. п.).

В цехах, где применяют углеводороды (бутан, бутилен» пропан, пропилен, дивинил и др.), полы выполняют из материалов, которые не искрит при ударе и не растворяются под действием этих вешеств. Серьезную опасность представляет задымление в зданиях, не имеющих фонарей и оконных проемов. Для удаления дыма из таких зданий необходимо предусматривать дымовые люки.

В зданиях без фонарей, предназначенных для производств с повышенной пожароопасностью, устраиваются для удаления дыма вытяжные шахты с дистанционным управлением их открывания и по­перечным сечением не менее 0,2% площади поперечного сечения производственных помещений. В некоторых помещениях площадь поперечного сечения люков может достигать 1,2% площади пола помещений или 12 м2 на 1000 мг пола. В каждом изолированном поме­щении со сгораемыми материалами независимо от площади пола следует устраивать дымовой люк.

В последнее время получили распространение дымовые шахты, разработанные Госхим проектом и П ром строй проектом из сборных железобетонных элементов. В нормальных условиях шахта служит для вентилирования чердачных помещений. Низ шахты плотно перекры­вается полотнищами трудно сгораемой или несгораемой конструкции. В случае возникновения пожара эти полотнища должны открываться и обеспечивать удаление дыма. Одновременно с открыванием полот­нищ должны закрываться другие проемы, служащие для вентиляции чердака. Открывание полотнищ производится автоматически.

Существуют различные конструкции вентиляционных дымовых шахт, которые можно применять как в бесчердачных, так и в чердач­ных покрытиях. Вытяжные шахты могут иметь жалюзи или дефлектор. Открываться клапаны могут вручную, дистанционно и автоматически.

В складских зданиях, подвальных помещениях в качестве дымовых люков можно использовать специальные проемы из расчета один про­ем на 1000 м в каждом отсеке ширина проема должна быть не менее 1,5—2 м2. Для обеспечения доступа к очагу пожара рекомендуется устраивать легкоразбираемые перегородки или закладные части во внутренних стенах, со специальными приспособлениями для удаления их из стен.

В химической промышленности существуют производства с весь­ма взрывоопасными процессами, связанными с обработкой легковос­пламеняющихся жидкостей и газов: некоторые цехи заводов искусст­венного волокна, синтетического каучука, водородные станции, некоторые цехи производства пластмасс, гербицидов, переработки нефти и др.

Сохранить несущие и ограждающие конструкции зданий при взры­ве можно, если снизить давление внутри здания до безопасной вели­чины за время, которое должно быть меньше времени, когда наступит разрушение конструкций и ограждений. Для «сброса» давления внут­ри здания и продуктов взрыва часто используют оконные и дверные

5 4240 проемы. Площадь их должна быть вполне достаточной, а разрушающее давление и время разрушения переплетов и полотен должно быть мень­ше разрушающего давления и времени разрушения ограждений и не­сущих конструкций. Если эти условия не выполнены, то в покрытиях или в стенах устраивают дополнительные проемы, перекрываемые противовзрывными клапанами, — легко сбрасываемыми или разру­шающимися панелями.

Для взрывоопасных зданий строительными нормами и правилами рекомендуется применять только одинарное остекление, оконные пе­реплеты должны открываться только наружу. Толщина стекол не долж­на превышать 2 мм. Стеновые панели и оконные каркасы крепят та­ким образом, чтобы они легко выталкивались при незначительных давлениях. Для изготовления стеновых панелей используют легкие теплоизоляционные несгораемые материалы.