Анализ техногенного риска и обеспечение безопасности технологического процесса производства полиэтилена

Содержание

Исходные данные

1. Краткое описание технологического процесса производства полиэтилена

2. Анализ пожаровзрывоопасных свойств веществ обращающихся в производстве

3. Оценка пожаровзрывоопасности при нормальной работе аппаратов

4. Основные показатели надёжности и техногенного риска. Понятия о надёжности работы человека при взаимодействии техническими схемами

5. Определение вероятности безаварийной работы по узлам технологической схемы при последовательном и параллельном соединении аппаратов

6. Анализ возможных причин повреждения аппаратов и появление характерных технологических источников зажигания

7. Метод построения дерева отказов

8. Метод построения деревьев событий

9. Определение риска промышленных аварий при производстве полиэтилена

Вывод по работе

Литература

Приложение

Исходные данные

Таблица 1

Таблица 2

Сценарий развития аварийной ситуации – 3: Выход из строя насоса с суспензионной подачи. Срабатывание сигнализации, эвакуация людей из помещения. Взрыв мерника растворителя суспензии. Взрыв в помещении

Краткое описание технологического процесса производства полиэтилена

Производство полиэтилена методом низкого давления.

Полиэтилен и полипропилен получают путем полимеризации соответственно этилена и пропилена методом низкого давления с использованием в качестве катализатора слабого раствора триэтилалюминия в бензине и циклогексане. В результате полимеризации получается механическая смесь (суспензия) мелких частичек полимера с растворителем, так как полиэтилен и полипропилен в бензине и циклогексане не растворяются. Полученные полимеры в дальнейшем освобождаются от растворителя путем фильтрации, промываются метиловым спиртом и высушиваются. Готовая продукция в виде мелкого порошка насыпается в мешки или предварительно формуется в гранулы, а затем насыпается в мешки. В данной работе рассматривается только процесс полимеризации. Процессы дальнейшей обработки получаемой суспензии не рассматриваются. Технологические процессы полимеризации, как этилена, так и пропилена принципиально не отличаются. Поэтому ниже приведена схема и дано описание технологического регламента, общего для полимеризации этилена и полипропилена.

Сырьем для получения полиэтилена методом низкого давления служит очищенный этилен и смешанный металлоорганический катализатор— триэтилалюминий и четыреххлористый титан. Вместо триэтилалюминия могут применяться также диэтилалюминийхлорид, этилалюминийдихлорид или триизобутилалюминий.

Триэтилалюминий получают в две стадии. При взаимодействии алюминия с хлористым или бромистым этилом получают промежуточный продукт — сесквигалоид. Действием металлического натрия на сесквигалоид получают триэтилалюминий. Процесс получения может быть периодическим или непрерывным. Триэтилалюминий — бесцветная прозрачная жидкость плотностью 840 кг/м3, температурой кипения 194°С. На воздухе самовоспламеняется. При взаимодействии с водой, спиртами и другими веществами взрывается. Ядовитое вещество, вызывает отравление и ожоги.

Четыреххлористый титан — жидкость с резким запахом, плотностью 1730 кг/м3, температурой плавления —23 °С и кипения 136°С. Вещество -бензин А - 76; формула – С7H20; tвсп- 35° С; tcaмовоспл - 375° С; ТПВ: tH-17 °С; tB -35 °С; склонность к горючести – легко воспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ).

Механизм полимеризации

Полимеризация этилена при низком давлении происходит по анионному механизму по следующей схеме:

1) активация катализатора (образование катализаторного комплекса):

2А1 (С2H5)3 + 2TiCl4 = 2А1 (С2H5)2CL + 2TiCl3 + С2H4 + С2H6

2) рост цепи — выпавший из раствора порошок треххлористого не адсорбирует на поверхности хлорэтилалюмнний, создавая ТНТ активации; мономерные звенья присоединяются к катализаторному комплексу, образуя растущую цепь путем внедрения этилена между атомом алюминия и алкилом:

(TiCl3)Al- С2H5+CH2= CH2-(TiCl3)AL- С2H5+CH2=CH2 - - (TiCl3)AL - С2H5 II CICI

3) обрыв цепи происходит за счет регенерации активного центра, вследствие передачи цепи на мономер или на растворитель. Происходит образование соединения типа:

(C2H4)m — С2H5 (TiCl3)Al-(C2H4)n- С2H5Cl

которое, распадаясь, дает смесь полиэтилена, гидрата алюминия и четыреххлористого титана:

СН2= СН - (- СН2 – СН2 - VI- С2H5 + AlH3+TiCl4

СН2 = СН — (-СН2- СН2—)п-1 - С2H5

Технологическая схема полимеризации этилена (приложение 2)

Из цеха катализаторов в мерники 4 и 5 подаются 5%-ные растворы триэтилалюминия (или диэтилалюминийхлорида) и четыреххлористого титана. Отмеренные количества катализаторов самотеком поступают в емкость 2, где они перемешиваются и разбавляются бензином и циклогексаном до 0,2 %-ной концентрации. Емкость имеет водяную рубашку для нагрева раствора до 50°С. Сформированный катализаторный комплекс насосом 1 закачивается в реактор 6 и поддерживается в нем на постоянном уровне. Реактор представляет автоклав колонного типа емкостью около 10м3. Этилен подается в нижнюю часть реактора по трубам 20. Поступая в реактор через систему эрлифта, этилен обеспечивает перемешивание реакционной массы, отводит тепло полимеризации и частично полимеризуется в полиэтилен. Полимеризация производится при t =50—60 °С, и эта подаваемого этилена. Не вступивший в реакцию этилен, нагретый и насыщенный парами растворителя, отводится из верхней части полимеризатора на циркуляцию, которая осуществляется следующим образом. Этилен с парами растворителей (t=80°C) последовательно проходит циклонные отделители $, в которых улавливаются брызги растворителя и частички полиэтилена; конденсатор-холодильник 10, где происходит охлаждение до 40оС и частичная конденсация паров растворителя, поступает на разделение в аппарат 11. Очищенный этилен подается по линии 7 снова в реактор, смешиваясь по пути со свежим этиленом. Растворитель, содержащий полиэтилен, из отделителей 8 и 11 с помощью насосов 9 и 12 возвращается в полимеризатор вместе с циркулирующим этиленом. Кроме того, осуществляется непрерывная циркуляция смеси в самих отделителях. Образующийся полимер в виде суспензии полиэтилена в растворителе отводится из полимеризатора по линии 18 в сборник 19, где происходит выделение растворенного этилена за счет снижения давления до 0,01 МПа и температуры до 70°С. Выделившийся этилен для улавливания паров растворителя проходит холодильник 16, сепаратор 13 и поступает на очистку. Суспензия полиэтилена из сборника 19 насосом 17 подается в сборник 15, а из него насосом 14 — в цех отмывки. Процесс полимеризации этилена при низком давлении сопровождается загрязнением полученного полимера остатками катализатора, которые ухудшают химические свойства полимера и изменяют его цвет до коричневого.