книги из ГПНТБ / Охрана труда на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах учебник

ны, материала трубопровода, шероховатости и состояния его внут­ ренних стенок, температуры жидкости. При турбулентном потоке в длинных трубопроводах сила тока пропорциональна скорости движения жидкости и диаметру трубопровода;

2) при фильтровании нефтепродуктов через пористые материа­

3) в процессах пропаривания резервуаров и железнодорожных цистерн. Электризация струи пара возрастает с увеличением его расхода, причем наиболее интенсивная электризация наблюдается

вмомент пуска пара;

4)при транспортировании сжатых или сжиженных газов по трубам и истечении их через отверстия, особенно если в них со­

держится тонко распыленная жидкость, суспензия или пыль; 5) при пневмотранспорте пылевидных и сыпучих материалов,

яри движении их в аппаратах; дроблении, перемалывании и про­ сеивании; при перемешивании в смесителях;

рости движения, относительной влажности воздуха и т. д.

случаях. Накопление электрических зарядов на твердых диэлект­ риках определяется их поверхностной и объемной электропроводи­ мостью.

Для гидрофильных диэлектриков на их поверхностную прово­ димость влияет влажность воздушной среды. Резкое увеличение поверхностной проводимости наблюдается при относительной влажности воздуха выше 50%.

Условно принято, что на участвующих в технологическом про­ цессе твердых веществах с удельным объемным или поверхност­ ным сопротивлениями соответственно более 104 Ом-м или 108 Ом уже возможно накопление электрических зарядов, и электризация таких веществ может представлять опасность.

Наиболее распространенными в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности веществами с низкой прово­ димостью являются различные пластмассы и резины, синтетиче­ ские и натуральные каучуки, различные стекла и волокна, смолы и др. Все они способны накапливать большие заряды.

Накопление электрических зарядов в жидких диэлектриках, например при перекачке нефтепродуктов в емкость, определяется в основном их удельной объемной электропроводимостью и не за­ висит от влажности воздушной среды.

На практике возможность накопления зарядов в жидких диэлектриках характеризуют временем релаксации т* или временем полуутечки зарядов

/0 ) 5. которые находятся (в с) из следующих выражений:

єє0

Наиболее распространенными в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности жидкостями с низкой электро­ проводимостью являются жидкие углеводороды: бензол, бензины, керосины, реактивные топлива, этилбензол, изопропилбензол, сжи­ женные углеводороды, а также хлорбензол, этиловый эфир, серо­

тяжения и отталкивания легких предметов, электрических ударов (уколов), электрических помех, разрушения материалов.

Электрический разряд возникает тогда, когда градиент напря­ женности электрического поля над поверхностью диэлектрика или проводника, обусловленный накоплением на них зарядов и возра­ станием потенциала, достигнет критической величины. В воздухе при обычных условиях для больших плоских электродов, на рас­ стоянии 10 мм друг от друга, критическая напряженность состав­ ляет около 3100 кВ/м. Разряд может быть в виде короны при не­ полном пробое искрового промежутка или в виде искры, когда происходит полный пробой. Наиболее опасен второй вид разряда.

Энергию W (в Д ж ) , выделяющуюся при электрическом разря­ де, находят из уравнения

где Q — величина разряда искры, Кл;

Это уравнение дает возможность рассчитать энергию разряда с заряженной проводящей поверхности оборудования или перера­ батываемого материала (конденсированный разряд). Дл я случая же электрического разряда с наэлектризованных диэлектрических поверхностей для расчета используют экспериментальные данные.

Минимальная энергия, необходимая для воспламенения взры­ воопасной смеси, зависит от состава и концентрации горючих ве­ ществ в смеси с воздухом, от температуры и давления смеси, от формы и материалов электродов, от расстояния между ними, на­ пряжения и других факторов. Электрические разряды с энергией 0,2—0,3 мД ж уже могут воспламенить смеси паров некоторых уг­ леводородов с воздухом. Такие взрывоопасные вещества, как се­ роуглерод и водород, воспламеняются еще при меньшей энергии— соответственно 0,009 и 0,019 мДж . Пылевоздушные смеси воспла­ меняются при более высокой энергии электрических разрядов*.

Для безопасности технологических процессов, сопровождаю­ щихся электризацией, ограничивают энергию возможных разря­ дов уровнем в несколько раз более низким минимальной энергии воспламенения паровоздушной или пылевоздушной смеси пере­ рабатываемого материала.

§ 3. МЕРЫ ЗАЩИТЫ ОТ РАЗРЯДОВ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

Основными мерами защиты от разрядов статического электри­ чества являются:

предотвращение накопления зарядов на металлическом обору­ довании;

ослабление генерирования зарядов на твердых телах и в жид­ костях;

устранение взрывоопасной смеси горючих веществ с воздухом в местах образования и накопления зарядов;

предотвращение накопления зарядов на твердых и в жидких диэлектриках;

нейтрализация зарядов на поверхности твердых и жидких ди­ электриков в процессах их возникновения или накопления.

Выбор необходимых мер защиты на практике производят в за­

изводственного процесса. При этом учитывают эффективность и экономичность способа защиты.

Предотвращение накопления зарядов на оборудовании дости­ гается заземлением всех металлических частей, на которых могут

* Данные о минимальной энергии, необходимой для воспламенения паро-, газо- и пылевоздушных смесей, приведены в «Правилах защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперераба­ тывающей промышленности».

появиться заряды (аппараты, резервуары, газгольдеры, трубопро­ воды, транспортеры, сливо-наливные устройства, эстакады, желез­ нодорожные пути и др.).

Резиновые шланги с металлическими наконечниками заземля­ ют проволокой, пропущенной внутри или обвитой по шлангу сна­ ружи, с припайкой одного конца ее к наконечнику шланга, а дру­ гого — к нефтепродуктопроводу.

На изолированных металлических объектах, находящихся в за­ ряженной жидкости или около любого заряженного диэлектрика, например на поплавке в резервуаре, может накопиться большой электрический заряд. Разряд с таких объектов на стенки резерву­ ара может создать искру с выделением большой энергии. Чтобы предотвратить это, электропроводящие объекты, способные при­ обретать заряды непосредственно от заряженной жидкости или в результате индукции, заземляют.

Предельно допустимое сопротивление заземления определяют в зависимости от скорости накопления электрических зарядов и переходного сопротивления в системе. Согласно «Правил защиты

для защиты от статического электричества, допускается до 100 Ом. Если объект защищают также от электрических зарядов, возни­ кающих от вторичных проявлений молнии, то сопротивление об­ щего заземлителя должно быть не более 10 Ом, как это принято для сооружений 1-й категории по молниезащитным мероприятиям.

Ослабление генерирования зарядов на твердых телах заклю­ чается в увеличении поверхностной электропроводимости. Это до­ стигается повышением относительной влажности воздуха, химиче­ ской обработкой поверхности; уменьшением скорости перемещения заряжающихся материалов; образованием трущихся поверхностей из однородных материалов; изменением конфигурации рабочих ор­ ганов машин.

Большинство твердых изоляционных материалов обладает спо­ собностью адсорбировать на своей поверхности очень тонкую пленку влаги. Эта пленка обычно содержит достаточное количе­ ство ионов из загрязнений и растворенного вещества, в том числе

ной проводимости материалов. Это можно видеть на рис. 44, по­ казывающем зависимость потенциалов электрических зарядов от относительной влажности воздуха при различных скоростях дви­ жения диэлектрической ленты.

Исследования показывают, что при относительной влажности воздуха 60—80% электризация в ряде технологических процессов настолько ослабевает, что может считаться безопасной. Граница влажности, при которой электризация является безопасной, за­ висит от таких факторов, как гигроскопичность материала, ско-

рость его перемещения, температура, а также от первоначальной плотности зарядов на соприкасающихся материалах.

Увеличение поверхностной проводимости материалов можно достичь нанесением пленки из специальных реактивов, обладаю­ щих собственной проводимостью, или из увлажняющихся материа­ лов. Этот метод применяется, например, при производстве пласти­ ческих масс.

Ослабление генерирования зарядов в Диэлектрических жидко­ стях состоит в ограничении скоростей потока жидкости в трубах, шлангах и оборудовании или перемеще­ ния в ней твердых тел; предотвращении попадания в поток жидкости воздуха и

— свободной воды в небольших количест­ вах; применении труб с гладкой внутрен­ ней поверхностью; ограничении местных турбулентных потоков; предотвращении

І^3 загрязнения жидкости коллоидными ча­

стицами (асфальт, битум и др.) или

других легковоспламеняющихся жидкостей воздухом или газом. Безопасные скорости транспортирования легковоспламеняю­

щихся жидкостей в резервуарные емкости устанавливаются в за­

сти приняты следующие ограничения скорости их транспортиро­

для жидкостей с удельным объемным электрическим сопротив­ лением более 109 Ом-м — до 1,2 м/с.

Ослабление генерирования зарядов в струе газа или пара мож­ но достичь снижением скорости потока и увеличением сечения вы­ пускных отверстий; предотвращением загрязнения их твердыми или жидкими частицами; предварительной очисткой или осушкой.

При применении во взрывоопасных средах двуокиси углерода баллон, сосуд, шланг и выпускные сопла следует заземлять.

Ослабление электризации в струе водяного пара при зачистке топливных резервуаров можно достичь путем предварительной продувки парового шланга (в течение 1—2 мин) до направления струи во внутрь резервуара, где имеется

взрывоопасная среда, и хорошей термоизоляцией паропроводов, паровых вен­ тилей, задвижек, а также путем снижения давления в начале процесса пропаривания (на несколько минут) с последующим постепенным повышением его до требуемого.

При соударении твердых пылевидных частиц друг с другом и трении их о поверхность трубопроводов в клубах и облаках накапливаются значительные заряды статического электричества, разряд которых может вызывать взрыв. Эту опасность следует предотвращать путем исключения образования взрыво­ опасных пылевоздушных смесей.

Ослабление электризации пылевидных веществ при пневмо­ транспорте достигается ограничением скоростей потока, повышени­ ем относительной влажности воздуха (в некоторых случаях с по­ следующей подсушкой продукта). Необходимо соблюдать особую осторожность при взятии проб и извлечении из емкостей и аппа­ ратов пылевидных веществ, не допуская образования клубов пы­ ли и завихрений.

Если нельзя избежать применения в транспортном и техноло­ гическом оборудовании неэлектропроводных материалов, то необ­ ходимо наносить на их поверхность электропроводящие покрытия, а фильтры из непроводящих электричество материалов прошивать металлическим тросиком и заземлять.

Устранение взрывоопасной смеси необходимо в тех случаях, когда ослабить генерирование зарядов не представляется возмож­ ным. В местах образования и накопления зарядов поддерживают горючую среду в смеси с воздухом вне пределов воспламенения (взрываемости), что достигается посредством вентиляции. Целесо­ образно также использование инертных газов.

В рабочих помещениях, где имеется открытое оборудование, на котором обрабатывают электризующиеся материалы, устраивают усиленную приточно-вытяжную вентиляцию с местными отсосами загрязненного воздуха в местах выделения горючих веществ. Вследствие этого устраняется образование воспламеняемой кон­ центрации горючих веществ в воздухе у работающего оборудо­ вания и во всем объеме помещения. Однако в слое воздуха, на­ ходящемся в непосредственной близости от поверхностей выделе­ ния горючих веществ, концентрация может быть в пределах воспламенения. Поэтому эта мера только уменьшает число вспы-

дов (2,5—4,5 кВ) не вызывают затруднений в проведении техноло­ гического процесса.

В высоковольтных нейтрализаторах используется напряжение от постороннего источника тока. Их подразделяют на нейтрализа­ торы с переменным напряжением (низкочастотные), постоянным напряжением и высокочастотные.

Высоковольтный нейтрализатор переменного тока промышлен­ ной частоты состоит из разрядника и высоковольтного трансфор­ матора. Разрядник представляет собой металлический стержень с рядом остроконечных штифтов, заключенный в металлическую трубу; прорезь расположена против остриев штифтов. Разрядник подключен к высокой стороне трансформатора через ограничитель­ ное сопротивление и разделительный конденсатор.

По а-а

Рис. 45. Схема высоковольтного нейтрализатора во взрывобезопасном исполнении:

/ — коронирующий электрод; 2 — металлический экран; 3— крышка экрана; 4 — изоляторы; 5 — трансформатор; 6 — питающий кабель.

Когда штифты разрядника получают высокий потенциал, то возникают интенсивные процессы ионизации пограничного объема воздуха, сопровождающиеся небольшим коронным разрядом, и про­ исходит нейтрализация заряда.

На рис. 45 представлена схема высоковольтного нейтрализа­ тора во взрывобезопасном исполнении. Дл я предотвращения на­ копления вблизи коронирующего электрода разрядника горючих паров и устранения возможной вспышки от случайно возникших с коронирующих остриев искровых разрядов, внутри его заземлен­ ного металлического кожуха поддерживается небольшое избыточ­ ное давление воздуха.

В радиоактивных нейтрализаторах используется свойство ра­ диоактивных лучей ионизировать тот объем воздуха, через ко­ торый они проходят. Дл я нейтрализации зарядов путем ионизации воздуха радиоактивными излучениями наиболее целесообразно