Дослідження небезпеки самозаймання пірофорних відкладень

Размещено на http://www.allbest.ru/

63

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дослідження небезпеки самозаймання пірофорних відкладень

Пожежна небезпека зберігання нафтопродуктів характеризується наявністю умов для появи і поширення пожеж. Особливо небезпечне виникнення пожеж від вибуху та тепла, які викликані самозайманням пірофорних відкладень на внутрішніх стінках обладнання резервуара. Пірофорні сполуки - горючі речовини, які в звичайних умовах при температурі навколишнього середовища та атмосферного тиску, здатні до самонагрівання в результаті хімічної взаємодії з киснем повітря [1-5].

Останнім часом було документально зафіксовано значну кількість аварійних ситуацій на резервуарах для зберігання високосірчаної нафти й сирих дистилятів світлих нафтопродуктів, причиною виникнення яких з'явилися загоряння пірофорних відкладень [2, 3, 6]. У зв'язку з цим проведення досліджень активності утворення пірофорних сполук в різних середовищах, елементного складу пірофорних відкладень, а також дослідження методів запобігання впливу останніх на пожежну безпеку обладнання для зберігання нафтопродуктів в резервуарних парках нафтобаз, нафто переробних заводів набуває особливої актуальності.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Причиною утворення пірофорних відкладень є корозія обладнання, зокрема резервуарів для зберігання нафтопродуктів [4-7]. Відомо, що понад 70% корозійних пошкоджень обладнання та комунікацій в нафтовій галузі викликається мікроорганізмами, що створюють в результаті своєї життєдіяльності агресивне по відношенню до металу середовище [5, 8, 11]. У процесі корозії утворюється велика кількість активних пірофорів, до яких відносять сульфіди і дисульфіди заліза, здатні в дрібнодисперсному стані до саморозігріву при окисленні та подальшого займання. Оскільки сульфіди знаходяться всередині обладнання в суміші з горючими й вибухонебезпечними вуглеводнями, стає очевидним, що небезпека загоряння пірофорних відкладень є одним з найбільш серйозних факторів небезпеки в обладнанні для зберігання нафтопродуктів. Значний внесок у дослідження проблеми пірофорних відкладень в різних видах обладнання та вивчення їхніх властивостей внесли такі відомі вчені як Бард В.JI., Бояров А.Н., Потапов С.С., Н.К. Ляпіна.

Для утворення активних пірофорних сполук досить невеликого періоду часу впливу сірководню на залізо або його оксиди. Так, дані авторів [7] свідчать про те, що в резервуарі з вуглецевої сталі марки «сталь 3» розміром 3000 м³ з сірчистої нафтою після 1464 годин витримки в газовій фазі без використання азоту швидкість корозії становила 1,22-3,18 мм / рік. На ребрах жорсткості на їх виступах і гострих кутах були нарости пірофорних відкладень сульфідів заліза, довжина яких сягала 15 мм. В роботі [12] показано, що реагент, який містить в своєму складі пероксид водню (окислювач) і поверхнево-активну речовину на основі трисилоксанів (диспергатор), ефективно нейтралізує активність пірофорів у відкладеннях унаслідок здатності пероксиду водню окисляти пірофори у водному середовищі, а також диспергує відкладення трисилоксанами, що полегшує доступ окислювача до внутрішніх шарів відкладень. Встановлено, що проведення промивки внутрішньої поверхні резервуара для зберігання високо сірчаних нафтопродуктів технічною водою з додаванням реагенту на основі окислювача і диспергатора дозволяє повністю запобігти саморозігрів і загоряння пірофорних відкладень і тим самим звести до мінімуму ризик виникнення пожежної ситуації [8].

Залежно від складу й місця утворення пірофорна активність відкладень (здатність до самозаймання) буває різною. Найбільшу активність мають пірофорні відкладення, що утворюються під впливом сирих дистилятів світлих нафтопродуктів, що містять елементарну сірку і сірководень [5]. Пориста структура пірофорних відкладень і домішки органічних речовин сприяють їх бурхливому окислення. Особливу небезпеку становлять пірофорні відкладення, насичені важкими нафтопродуктами та маслами, так як останні самі можуть розігріватися, сприяючи самозаймання пірофорних відкладень. Свіжі відкладення сірчистого заліза, що не окислюються, при взаємодії з киснем повітря здатні до сильного розігрівання і можуть бути джерелом вибуху і пожежі [5, 9-11].

Літературні данні [2-4, 6-9, 12] свідчать, що на цей час проблематичним є дослідження механізмів формування та елементного складу, активності пірофорних відкладень в різних умовах і середовищах під час зберігання нафтопродуктів в обладнанні.

Мета даної роботи полягає в дослідженні впливу середовища на активність зразків пірофорних відкладень. Для дослідження поставленої мети вирішувалася задача отримання експериментальних даних щодо впливу середовища на саморозігрівання та самозаймання зразків пірофорних відкладень. В роботі наводяться експериментальні результати, які продовжують дослідження [13].

Як об'єкти дослідження використані зразки пірофорних відкладень з резервуара РВС-2000, в яких зберігаються сирі дистиляти світлих нафтопродуктів Кременчуцького нафтопереробного заводу. Проби зразків відбирали зішкрібом відкладень з внутрішньої поверхні даху та стінок резервуара вище рівня знаходження світлих нафтопродуктів, відкривши світловий люк пробовідбірником, виготовленим із іскробезпечного матеріалу способом, описаним в [13]. В роботі використовували зразки товщиною 2 мм і 5 мм. Дослідження проводили в ізотермічних умовах. Для характеристики небезпеки самозаймання зразків пірофорних відкладень досліджено їхню поведінку при нагріванні в різних умовах. Процеси, що виникають на поверхні та в об'ємі пірофорних сполук вивчали на спеціальній установці [13, 14]. Зразки пірофорних відкладень випробовувалися в атмосфері повітря та азоту.

Дослідження зміни температури зразків пірофорних відкладень в часі при термостатуванні в атмосфері повітря дозволили виділити три періоди. Так, при температурах нижче 170^оС у зразку не відбувається процесів, що призводять до саморозігріву. В інтервалі температур від 170^оС до 200^оС температура в об'ємі зразка починала підвищуватися в результаті екзотермічних процесів, швидкість яких недостатня для розвитку процесу самозаймання. З часом в результаті витрачання активної речовини пірофорних сполук швидкість тепловиділення поступово знижувалася до швидкості, що була при температурі термостатування. Масова швидкість розкладання пірофорних відкладень зі зміною товщини зразків змінюється слабо, зі збільшенням температури середовища зростає лінійно та може бути апроксимована рівнянням виду [15, 16]:

(1)