5

Содержание

Введение 3

1. Безопасность химических предприятий и ее обеспечение. 5

2. Производство азота 12

2.3 Технология производства. 12

2.3 Основные факторы риска при производстве азота. 12

2.3 Техника безопасности при производстве азота. 12

3. Производство аммиака. Техника безопасности при его производстве. 19

4. Производство азотной кислоты 25

4.1. Технология производства. 25

4.2. Основные факторы риска при производстве азотной кислоты. 25

4.3. Правила техники безопасности при производстве азотной кислоты на азотных комбинатах. 27

5. Профилактические мероприятия. 33

Заключение. 35

Список использованной литературы 36

Введение

Азот, азотная кислота, аммиак и его водный раствор, аммиачные удобрения различного типа широко используются в различных областях промышленности, в быту, медицине, сельском хозяйстве военной сфере.

Азот используют для пожаротушения. Большее использование имеет жидкий азот, его используют в ракетной технике, при строительстве метрополитенов и туннелей для замораживания плывущих грунтов.

В сельском хозяйстве используют азотные удобрения и гидроксид аммония для обработки полей. Азотная кислота используется в огромных количествах для производства удобрений, в химическом синтезе для нитрования органических веществ, для изготовления пироксилиновых порохов и бризантных взрывчатых веществ. Большие количества азотной кислоты идут на изготовление ракетного топлива, где азотная кислота используется в качестве окислителя, многих видов искусственных волокон, пластмасс, связующих материалов, лаков и красок, химико-фармацевтических препаратов. Аммиак используют в качестве хладагента в промышленных морозильных установках, в качестве компонента полирующих и очищающих жидкостей, в медицине.

Как видим у этих веществ огромный список использования. И производят их, также, в очень больших количествах.

И азот и азотная кислота и аммиак, как правило, производятся на одном химическом комбинате, так как конечный продукт первого производства - азот - является сырьём для изготовления аммиака, окислением которого получают азотную кислоту. Объединение этих производств экономически выгодно, поскольку позволяет сократить расходы на транспортировку.

В данной работе мы сделаем попытку рассмотреть производство азота и азотной кислоты, постараемся выделить те его виды, которые имеют повышенную опасность для персонала и требуют жестко придерживаться правил техники безопасности при их проведении. Рассмотрим и способы повышения безопасности азотнокислотных производств, как для рабочих, так и населения окружающих территорий, которое может пострадать при авариях на комбинатах.

1. Безопасность химических предприятий и ее обеспечение.

Безопасность технологических процессов определяется способом производства, его аппаратурным оформлением, квалификацией персонала.

При проведении технологических процессов предусматривают:

· устранение непосредственного контакта работающих с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами, готовой продукцией и отходами производства, оказывающими вредное воздействие;

· замену опасных и вредных операций на менее вредные и безопасные;

комплексную механизацию, автоматизацию, применение дистанционного управления технологическими процессами и операциями при наличии опасных и вредных производственных факторов;

· герметизацию оборудования.

Безопасность технологических процессов обеспечивается также своевременным удалением и обезвреживанием отходов производства.

Все работающие должны иметь профессиональную подготовку, соответствующую характеру труда.

В большинстве технологических процессов непосредственный контакт работающих с химическими веществами исключен либо сокращен до минимума. Для этого процессы производства ведут в закрытой аппаратуре, а там, где это невозможно, - отделяют рабочую зону от открытых химических продуктов. Безопасность технологических процессов и отдельных производственных операций можно существенно повысить, если изменить отдельные технологические приемы работы. Например, если заменить сухой размол твердых веществ мокрым, транспортировать сыпучие продукты пневмотранспортом, подавать пылящие токсичные продукты не в сухом виде, а в виде пасты или раствора.

Безопасность транспортирования аммиачной селитры, серы, едкого натра и других продуктов можно повысить, превращая твердые продукты в растворы, расплавы, суспензии и перекачивая их по трубопроводам. Дистанционное управление процессами производства, применение робототехники и средств механизации на стадиях загрузки, приемки, транспортирования сырья, материалов и готовой продукции позволяют устранить непосредственный контакт работающих с химическими продуктами при производстве продукции. Для повышения безопасности из рецептур исключают токсичные и опасные для здоровья про-дукты и заменяют на менее токсичные, вводят специальные добавки (флегматизаторы), которые замедляют или прекращают нежелательную реакцию, меняют режим производства.

Во многих случаях в процесс вводят добавки, снижающие опасность взрыва не участвующих в реакции продуктов. Необходимо, чтобы концентрации горючих ве-ществ в смеси с окислителем были меньше нижнего или выше верхнего концентрационного предела воспламенения. При нарушении безопасного соотношения между горючим веществом и окислителем возможен взрыв. Для его предотвращения в реакционную среду вводят флегматизаторы. Применяют активные (ингибиторы) и инертные (пассивные) флегматизаторы.

Активные флегматизаторы (оксид углерода, хлор- и бромзамещенные углеводороды и др.) вводят в процесс в очень небольших количествах. Они взаимодействуют с продуктами реакции, в результате цепные реакции горения и взрыва прекращаются. Побочный эффект применения активных флегматизаторов - резкое снижение температуры продуктов сгорания, способствующее прекращению процесса горения и взрыва.

Пассивные флегматизаторы (азот, диоксид углерода, водяной пар) снижают объемное содержание окислителя ниже критического значения, при котором реакция горения становится уже невозможной и горючие пары и газы не воспламеняются. Если в реакционной смеси содержание кислорода не превышает 10% (об.), то горение, как правило, не происходит. Пассивные флегматизаторы, если они не влияют на нормальный ход технологического процесса, можно вводить в реакционную зону заблаговременно. Инертные флегматизаторы применяют не только для флегматизации технологических процессов с взрывоопасными средами, но и для продувки аппаратов и трубопроводов при подготовке их к ремонту и чистке, а также перед пуском системы после длительной остановки или вскрытия; при транспортировании легковоспламеняющихся жидкостей и горючих пылей; при испытании на герметичность оборудования, предназначенного для работы с горючими веществами; для заполнения свободного пространства емкостей с легковоспламеняющимися жидкостями.

Безопасные условия труда на производстве определены должностными инструкциями и инструкцией по технике безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности. На территории цехов и производств химического предприятия за-прещается находиться в нерабочее время и без разрешения соответствующего руководителя.

Все работы должны выполняться в строгом соответствии с технологическим регламентом и рабочими инструкциями.

Правилами внутреннего трудового распорядка определены требования к персоналу, обеспечивающие его безопасность. Запрещается курить в не отведенных местах, находиться на рабочем месте без средств индивидуальной защиты. Многие работы следует проводить только под контролем инженерно-технических работников и т. д.

Руководители предприятия, технических служб, начальники цехов, производств, смен и участков имеют конкретные обязанности по технике безопасности, утвержденные как Единая система работы по технике безопасности в химической промышленности.

Например, начальник смены (мастер участка) обеспечивает безопасное ведение технологического процесса, контролирует соблюдение инструкций на рабочих местах по применению работающих средств индивидуальной защиты, инструктирует работающих по технике безопасности и т. д.

Главный механик предприятия руководит работой по технике безопасности в подчиненных службах, организует технический надзор за безопасным состоянием зданий, сооружений, оборудования и т. д. Согласно Единой системе работ по технике безопасности эти функции инженерно-технических работников включены в должностные положения и инструкции.

В каждом цехе (производстве) должна быть разработана одна для всех профессий и должностей цеха (производства) инструкция по технике безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности. В ней указывают характерные основные опасности в цехе (производстве) и общие для данного коллектива меры защиты.

Для взрывопожароопасных производств разрабатывают планы ликвидации аварии, также заводские и производственные (цеховые) инструкции, определяющие порядок и меры безопасности при огневых, газоопасных и других периодически выполняемых работах.

Для рабочих в зависимости от должности, профессии, специфики предприятия, установлены следующие инструктажи: вводный, первичный, повторный, внеплановый, текущий, специальный, а также проверки знаний техники безопасности: первичная, периодическая и внеочередная.

Для инженерно-технических работников, включая руководителей предприятий, установлены вводный инструктаж, первичная, периодическая и внеочередная проверки знаний.

Бухгалтеры, экономисты и другие инженерно-технические работники, непосредственно не связанные с производством, проходят только вводный инструктаж.

Вводный инструктаж проводят для всех категории работников, включая работников сторонних организаций, учащихся различных учебных заведений, прибывших для производствен-ного обучения или на практику, в кабинетах по охране труда и технике безопасности. Цель инструктажа - ознакомить работников с общими, обязательными для всех требованиями безопас-ности труда и правилами внутреннего трудового распорядка. Его проводят по инструкции, разработанной предприятием на основе отраслевой типовой программы вводного инструктажа.

Вводный инструктаж проводят работники отдела охраны труда и техники безопасности, пожарной части, газоспасательной и иногда медицинской службы.

Первичный инструктаж. Проходят все категории рабочих, а также инженерно-технические работники цехов и служб предприятия. Инструктаж проводится в первый день пребывания работников в цехе в соответствии с требованиями инструкции по технике безопасности, производственной санитарии и пожар-ной безопасности. Он позволяет ознакомить работника с опасными участками и видами работ в цехе, но не дает права на самостоятельное выполнение работ.

До получения допуска к самостоятельной работе эти рабочие распоряжением начальника цеха закрепляются за одним из инженерно-технических работников или квалифицированным рабочим цеха для прохождения стажировки и контроля за соблюдением стажером правил техники безопасности.

Для приобретения практических навыков безопасного вы-полнения работ все рабочие взрывопожароопасных и взрывоопасных производств дополнительно обучаются на учебно-тренировочном полигоне.

После завершения стажировки квалификационная комиссия проверяет качество полученных знаний и практических навыков.

Вне очередная проверка знаний может быть проведена в следующих случаях:

· при введении в действие новых или переработанных инструк-ций по безопасному выполнению работ;

· после несчастного случая или аварии, происшедших из предприятии или в цехе из-за нарушения правил техники безопасности;

· при неудовлетворительном знании инструкций по рабочему месту и технике безопасности.

При проверке знаний по технике безопасности должны быть проверены знания рабочими их действий по предупреждению и ликвидации аварийных ситуаций и аварий в цехе в соответствии с требованиями, изложенными в инструкции по рабочему месту и в плане ликвидации аварийных ситуаций и аварий.

Внеплановый инструктаж проводят также при неудовлетворительном знании работающими инструкций по рабочему мест и технике безопасности, по требованию инспектирующих органов или вышестоящей организации.

Внеплановый инструктаж проводит непосредственный руководитель (из числа инженерно-технических работников), в подчинении которого находится работник. Объем и содержание внепланового инструктажа определяют в каждом конкретном случае в зависимости от причин и обстоятельств, вызвавших необходимость его проведения.

Текущий инструктаж проходят работники, направляемые для проведения работ (газоопасных, огневых, земляных, работ на высоте и др.), выполняемых по наряду-допуску (разрешению).

Цель текущего инструктажа - ознакомить работников с мерами безопасности, которые необходимо соблюдать при выполнении порученной работы.

Инструктаж проводит ответственный за работы перед их началом и фиксирует его проведение в наряде-допуске.

Специальный инструктаж. Проходят работники, направлен-ные для разовой работы, не предусмотренной инструкцией по рабочему месту или должностной инструкцией, если для этой работы не требуется оформление наряда-допуска.

Специальный инструктаж проводит инженерно-технический работник, ответственный за данные виды работ, по соответствующим инструкциям.

Запись о его проведении производят в журнале регистрации специального инструктажа по технике безопасности. Журнал регистрации должен быть в каждом цехе и храниться в течение года со дня последней записи в нем.

2. Производство азота.

2.1. Технология производства.

В настоящее время азот на химических комбинатах добывают из атмосферного воздуха его разделением на фракции в специальных газгольдерах. При добывании азота из воздуха его охлаждают до температуры -195,82° С. При производстве азота на химических комбинатах могут также получать кислород (-183° С). Эти газы получают как в сжиженном виде, так и в сжатом.

2.3 Основные факторы риска при производстве азота.

При производстве азота следует учитывать возможность воздействия на организмы работающих низких температур при выбросах или разлитии жидкого азота. При производстве сжатого азота, которым заполняют баллоны или цистерны, приходится работать с высокими давлениями. Поэтому должны соблюдаться правила техники безопасности при работе с высокими давлениями.

2.3 Техника безопасности при производстве азота.

При производстве азота необходимо придерживаться установленных инструкциями правил проведения технологических операций и правил техники безопасности. Как показано выше при производстве жидкого азота возможен контакт работающих с ним. Поэтому рассмотрим особенности такого контакта и его влияние на организм человека, жидкий азот не токсичен и его влияние обусловлено лишь его низкой температурой. Его относят к криогенным жидкостям. Криогенные жидкости определяются как жидкости с температурой кипения ниже -129 °С.

Криогенные жидкости при контакте с телом человека вызывают так называемые "холодные ожоги" [6, ст. 440]. Следует разделять ожоги, вызванные попаданием криогенных жидкостей на тело, и обморожения, происходящие в результате длительного пребывания в холодной атмосфере. В то же время различие между ними невелико, особенно когда обморожение происходит в результате действия движущегося с высокой скоростью потока очень холодного воздуха.

Криогенные жидкости могут вызвать серьезные травмы у людей в тех случаях, когда происходит их разлитие. Если наступить в небольшую лужу такой жидкости, не надев специальной обуви, можно получить серьезную травму ноги, а в случае падения человека в разлитие криогенной жидкости может быстро наступить летальный исход. Вдыхание холодных паров, поднимающихся над разлитием, может привести к серьезным повреждениям дыхательных путей и легких. В случае если "холодный ожог" образовался на большой части поверхности тела человека, возможен летальный исход. Локальные "холодные ожоги" могут вызвать гангрену, если вовремя и правильно не провести лечение. В отличие от сильных тепловых ожогов при сильных "холодных ожогах" не происходит отмирания нервных окончаний, вследствие чего поражение обычно сопровождается сильной болью и требует введения сильных обезболивающих средств.

При производстве азота значительную опасность представляют собой сосуды и аппараты, работающие под давлением. Сосуды, работающие под давлением, - это, как правило, герметически закрытые емкости, предназначенные для ведения химических и тепловых процессов, хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов, а также жидкостей под давлением. Основная опасность при работе с такими сосудами - возможность их разрушения при физическом взрыве среды.

Под физическим взрывом понимают мгновенное действие силы внезапного адиабатического (т. е. происходящего без подвода или отвода тепла) расширения газов или паров, сопровождающееся выделением механической энергии и образованием взрывной и ударной волн.

Работа, производимая адиабатическим расширением газа при взрыве сосуда, и мощность взрыва зависят от давления в аппарате, его объема, продолжительности действия взрыва (обычно около 0,1 с), показателя адиабаты (отношение теплоемкостей при постоянном объеме для воздуха равно 1,41) и могут быть подсчитаны по эмпирическим формулам.

Расчеты показывают, что мощность физических (адиабатических) взрывов весьма велика. Например, мощность взрыва (разрыва) сосуда вместимостью 1 м³, находящегося под давлением воздуха, равным 1 МПа, составляет 13 164 кВт.

Наиболее частыми причинами аварий и взрывов сосудов, работающих под давлением, являются несоответствие конструкции максимально допустимому давлению и температурному режиму, превышение давления сверх предельного, потеря механической прочности аппарата (коррозия, внутренние дефекты металла, местные перегревы), несоблюдение установленного режима, отсутствие необходимого технического надзора.

Безопасность устройства, изготовления и эксплуатации со-судов, работающих под давлением, определяется Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. К сосудам, на которые распространяются эти 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;

· баллоны, предназначенные для перевозки и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов с рабочим давлением свыше 0,07 МПа.

Согласно правилам установлены специальные требования к конструкции и материалам сосудов, к их изготовлению, монтажу, установке, регистрации, техническому освидетельствованию, содержанию и обслуживанию.

Сосуд, работающий под давлением, до пуска его в работу, а также периодически во время эксплуатации и после каждого ремонта или реконструкции технически освидетельствуют (внутренний осмотр и гидравлическое испытание) для установления его исправности и правильности включения в схему.

Перед внутренним осмотром и гидравлическим испытанием сосуд должен быть остановлен, охлажден, освобожден от заполняющей его рабочей среды и отключен заглушками от трубопроводов, соединяющих его с источником давления или с другими аппаратами. Если имеются признаки разрушения стенок сосуда под слоем футеровки или изоляции, то эти покрытия должны быть удалены. Перед гидравлическими испытаниями нужно тщатель-но очищать всю арматуру, притирать краны и клапаны и проверять плотность закрепления крышек и люков; сосуды, углубленные в грунт, надо освобождать от земли для осмотра наружной поверхности и замеров в случае необходимости толщины стенок. Для баллонов, заполняемых сжатым газом, пробное давление устанавливают в 1,5 раза больше рабочего.

Под пробным давлением сосуды (в зависимости от толщины стенок) находятся 10 - 30 мин, а литые и многослойные не менее 60 мин, после чего давление снижают до рабочего и тщательно осматривают все сварные соединения. Давление повышают до пробного и снижают до рабочего постепенно. Сосуд считается выдержавшим испытание, если не обнаружено признаков разрыва, течи, слез и потения в сварных соединениях и видимых остаточных деформаций на основном металле.

В тех случаях, когда гидравлическое испытание невозможно (большие напряжения от веса воды в фундаменте, в междуэтажных перекрытиях или самом сосуде; трудность удаления воды; наличие внутри сосуда футеровки, препятствующей заполнению сосуда водой), проводят пневматическое испытание (воздухом или инертным газом) на такое же пробное давление. Этот вид испытания допускается только при условии положи-тельных результатов тщательного внутреннего осмотра и проверки прочности сосуда.

Баллоны - закрытые металлические сосуды небольшой вмести-мости, предназначенные для транспортирования и хранения сжатых (азота), сжиженных (например, аммиака) газов.

Стандартные баллоны, изготовляемые из стальных бесшовных труб, состоят из цилиндрического корпуса с выпуклым; сферическим днищем и горловины с нарезкой, в которую ввинчивается запорный вентиль с боковым штуцером для отбора газа. Баллоны предназначены для транспортирования строго определенных газов и должны иметь соответствующую маркировку. Для азота окраска баллона черная, а для аммиака желтая. При эксплуатации баллонов необходимо не допустить физического или химического взрыва газов, находящихся в баллоне. Физический взрыв газов возможен при повреждении корпуса баллона в случае его падения или удара, особенно при минусовых температурах, когда ударная вязкость стали понижается, и она становится хрупкой. Причинами нарушения прочности баллонов может также явиться их переполнение сжатыми и особенно сжиженными газами, что повышает давление выше допустимого значения. Поэтому количество заполняю-щих баллоны газов строго регламентируется по массе и давлению.

При повышении температуры газа в баллоне резко повышается давление, что может вызвать разрыв сосуда. Поэтому баллоны с газом, устанавливаемые в помещениях, должны находиться на расстоянии не менее 1 м от радиаторов отопления и других отопительных приборов, а также не менее 5 м от источников с открытым огнем.

Газ из баллонов в емкости с более низким давлением отбирают только через редуктор. Необходимо контролировать маркировку, окраску и надписи, а перед заполнением проверять наличие остаточного давления газа. Баллоны хранят в специальных помещениях или на открытом воздухе, защищенном от осадков и солнечных лучей. Наполненные баллоны с насаженными на них башмаками хранят на складах в вертикальном положении; баллоны, не имеющие башмаков, укладывают горизонтально на деревянные рамы или стеллажи. Склады для хранения наполненных баллонов должны быть одноэтажными, без чердачных помещений и иметь покрытия легкого типа.

Стены, перегородки, покрытия складских помещений выполняют из несгораемых материалов. Полы складов должны быть ровными с нескользящей поверхностью. В помещениях для хранения баллонов, заполненных газом, предусматривают естественную или искусственную вентиляцию.

В пунктах наполнения и потребления баллоны перемещают на специальных тележках. Баллоны следует перевозить в горизонтальном положении, вентилями в одну сторону и обязательно с прокладками между баллонами. Кроме того, на баллоны надевают предохранительные колпаки.

Основное требование безопасности при эксплуатации цистерн и бочек заключается в строгом соблюдении в них заданной температуры и давления. Цистерны и бочки для сжиженных газов должны иметь расчетную прочность, позволяющую выдержать давление, которое может возникнуть при 50 °С.

Для предупреждения нагревания газа выше расчетной температуры все цистерны имеют термоизо-ляцию из негорючего материала или металлический теневой кожух, расположенный над верхней половиной цистерны. Все цистерны и бочки имеют специальные окраску и надписи, указывающие на их содержимое. Свойства газов учитывают при конструировании компрессоров, а также при выборе материалов для изготовления компрессоров и смазочных материалов для них. Наиболее опасны при эксплуатации компрессоров испарение и разложение смазочных масел при неправильной или нерацио-нальной смазке и при отсутствии необходимого охлаждения. Для смазки азотных и азотно-водородных компрессоров применяют легкие, а при высоких давлениях тяжелые цилиндровые масла. Чтобы предотвратить резкое повышение давления, на компрессорах устанавливают предохранительные клапаны и разрывные мембраны, а также специальные устройства, которые при давлении газа или воздуха выше допустимого переводят компрессор на работу вхолостую или полностью его останавливают.

Защитные устройства предназначены для обеспечения безаварийного ведения технологических процессов и являются дополнительными устройствами к рабочим органам управления. Их можно разделить на средства защиты оборудования от разрушения (редукционные, обратные, отсечные и предохранительные клапаны, предохранительные мембраны) и средства зашиты обслуживающего персонала (ограждения, блокировочные, сигнализирующие и тормозные устройства, аварийные выключатели и др.).

3. Производство аммиака. Техника безопасности при производстве аммиака.

Производство аммиака на большинстве отечественных и зарубежных азотнотуковых заводов осуществляется в настоящее время путём синтеза азота и водорода под высоким давлением при участии специального катализатора. На рисунке 1 показан внешний вид колонн синтеза аммиака на химическом комбинате. В газогенераторных отделениях при неполном сгорании кокса получается смесь газа, содержащего водород, окись углерода, углекислоту, примеси сероводорода. В отделении сероочистки очистка газа может производиться несколькими способами - содой, мышьяково-содовым раствором.

рис. 1

Очищенные от сернистых соединений газы и пар в отделении конверсии пропускают через колонны, наполненные специальным катализатором конверсии.

Далее конвертированные газы направляются на компрессию. Сжатые до необходимой компрессии и очищенные от газовых примесей газы направляются в отделение синтеза, где проходят механическую очистку от пылеобразных соединений. Затем газы нагнетаются компрессорами в колонны синтеза, в которых при участии катализатора и высокого давления происходит синтез аммиака.

Далее проходя холодильники, образовавшийся аммиак переходит в жидкое состояние и направляется на склады.

На всех оборудованных, вплоть до последнего времени заводах все отделения цехов производства аммиака и азотной кислоты располагались в отдельных зданиях. Приборы дистанционного управления и контроля располагались на щитах, иногда - в коридорах, удалённых от аппаратов, но не изолированных от них строительными конструкциями; на заводах строительства последних лет, диспетчерские располагаются в специальных изолированных помещениях. На заводах последних лет строительства в общем здании объединены цеха производства аммиака и метанола, но управление всеми процессами конверсии, компрессии и синтеза выделено в изолированное от производственных установок помещение, оборудованное механической проточной вентиляцией. Помещение контактного отделения и турбокомпрессии разделяются капитальной стеной из звукоизолирующих материалов, поэтому вибрация и шум, образующиеся при работе турбокомпрессоров, на контактное отделение не распространяются. В контактном отделении у каждого аппарата имеются собственные щиты управления, действующие при первичном разжигании аппарата, пускаемого в эксплуатацию после оборудования или после ремонта. Такую планировку, возможно, считать с технологичной точки зрения правильной. К щитам управления у аппаратов, как и в диспетчерскую, подаётся механическими проточными вентиляционными установками свежий воздух из расчёта на создание благоприятных, соответствующим нормам СН 245-63, условий.

При синтезе аммиака получается газ, содержащий некоторое количество примесей. Содержание примесей в жидком аммиаке регламентируется ГОСТ 6221-82. Наиболее типичными примесями являются вода, смазочные масла, катализаторная пыль, окалина, карбонат аммония, растворенные газы (водород, азот, метан). При нарушении ГОСТ содержащиеся в аммиаке примеси могут попасть в аммиачно-воздушную смесь и снизить выход оксида азота (II), а водород и метан могут изменить пределы взрываемости азотно-воздушной смеси.

Свойства аммиака в значительной мере обуславливают те правила техники безопасности, которых следует придерживаться при работе с ним [9, ст. 123].

Плотность аммиака меньше плотности воздуха при одинаковой температуре. Это, однако, не означает, что в случае потери герметичности резервуара, содержащего сжиженный аммиак, формирующееся облако будет обязательно легче воздуха. В таких условиях в некоторых случаях [6, ст. 467] отмечалось образование облаков воздушно-аммичной смеси тяжелее окружающего воздуха, которые стелились по земле. Можно показать, что при смешении паров аммиака, находящегося при температуре - 33 °С (температура кипения аммиака при атмосферном давлении), с окружающим воздухом, имеющим температуру, скажем, 20 °С, при любом соотношении смешиваемых компонентов образующаяся смесь всегда будет легче воздуха. Для объяснения более высоких значений плотности образующейся смеси следует допустить возможность адиабатического насыщения воздуха путем либо испарения капель жидкого аммиака, захваченных в воздухе, либо охлаждения разлитого жидкого аммиака ветром ниже - 33 °С. В работе [6] утверждается, что последний механизм неправомерен и такая ситуация невозможна, так как за счет теплопроводности окружающего воздуха температура разлития жидкого аммиака всегда будет близка к температуре кипения аммиака при атмосферном давлении. Однако полностью отбрасывать возможность такой ситуации на стадии мгновенного испарения не стоит. В частности, Маршалл [6] в своей работе так и не приходит к определенному заключению по этому вопросу. По некоторым своим свойствам (т. кип. -33 °С, критическая температура -132 °С) аммиак похож на хлор. Так же как и хлор, аммиак удобно хранить в сжиженном виде. Зависимости давление паров - температура и доля мгновенно испаряющейся жидкости в адиабатическом приближении - температура для аммиака и для хлора весьма близки. Однако аммиак в основном перевозится в виде охлажденной жидкости (в рефрижераторах). В качестве примера расскажем о заводе по получению аммиака в Ливии, в Марса-эль-Брега. Производительность этого завода составляет 1000 т. в день, весь аммиак идет на экспорт и перевозится в океанских танкерах. В резервуарах хранилища этого завода содержатся десятки тонн аммиака в охлажденном виде при слегка повышенном давлении. Отметим, что в США существуют трубопроводы, по которым аммиак транспортируется через всю страну. Аммиак значительно менее токсичен, чем хлор, значение ПДК равно 35 мг/м³, а ОК- 350 мг/м³. LD₅₀ для аммиака равно 21 мг/кг массы (аналогичная величина для хлора составляет 3,5 мг/кг). Токсичность аммиака невысока. При отравлениях аммиаком происходит отек легких. Его лечат с помощью вентиляции легких кислородом, приписывают сульфат атропина. Разлития таких сжиженных газов, как хлор и аммиак, могут приводить к "холодным ожогам", но их коррозионное и токсическое воздействие значительно опаснее, чем "холодные ожоги", вызываемые ими.

В России действует крупнейший магистральный аммиакопровод Тольятти - Григорьевский лиман (вблизи Одессы). Протяженность основной трассы 2100км, пропускная способность около 3 млн. т/год, условный диаметр - 350 мм, рабочее давление - 81 кгс/см². Поступаемый из Тольятти и Горловки аммиак накапливается в хранилищах Одесского припортового завода, в которых загружаются танкеры-газовозы. Ими продукт поставляется в США и страны Европы.

В каждом из отделений цеха производства аммиака имеются собственные вредные факторы. Так, например, в газогенераторных и в отделениях конверсии аммиака, компрессии и очистки основной опасностью является возможность воздействия на рабочих окиси углерода и сероводорода, которые выделяются через неплотности в аппаратах и коммуникациях. В отделениях синтеза основными вредностями являются постоянное просачивание аммиака из аппарата, а также возможность внезапных выделений аммиака из аппаратов и коммуникаций при прорыве их ввиду высокого давления. Для предупреждения внезапных прорывов аммиака из трубопроводов и колонн синтеза в рабочие помещения и постоянного просачивания аммиака, для изготовления аппаратов и коммуникаций должны применяться материалы повышенной прочности, способные выдерживать высокое давление и не поддающееся коррозионному воздействию самого аммиака и загрязняющих его газов.

Во всех зданиях производства аммиака следует предусматривать аэрационные фонари. Кроме того, в этих цехах должна быть оборудована механическая проточно-вытяжная вентиляция с приближением вытяжных устройств к местам возможного выделения вредных газов и с подводом свежего воздуха к местам постоянного или длительного пребывания рабочих.

В отделениях газогенераторов, конверсии, компрессии рабочие должны быть снабжены фильтрующими противогазами марки КД, на коробках противогазов должны быть дополнительные гопкалитовые патроны. Ввиду возможности выброса вредных газов, противогазы у рабочих должны всегда находиться при себе.

Работа внутри конверторов допускается только в изолирующих шланговых противогазах и со спасательными поясами и верёвкой, конец которой должен быть у находящегося вне конвертора рабочего, наблюдающего за состоянием работающего внутри конвертора. В случае плохого самочувствия последнего страховщик обязан немедленно сам или с помощью товарищей извлечь пострадавшего из конвертора и доставить его на свежий воздух, а в особых случаях отправить его на носилках в цеховой медицинский пункт или заводской здравпункт.

В отделениях компрессии и очистки газов основными факторами опасности является постоянное загрязнение воздуха в рабочих помещениях аммиаком, который просачивается через неплотности сальников на кранах и через прокладки фланцевых соединений и штуцеров, а также возможность внезапных аварийных выбросов аммиака, а также сильный шум при переключении клапанов на компрессорах.

Борьба с загрязнением воздуха вредными газами должна осуществляться путём подбора прочных и коррозийно стойких материалов для деталей всех аппаратов, а также путём установления жёстких сроков планово-предупредительного ремонта и тщательного выполнения ремонтных работ. Борьба с шумом должна осуществляться путём применения звукоизолирующих материалов и, где возможно, путём заключения образующих шум аппаратов в звукоизолирующие кожуха.

4. Производство азотной кислоты

4.1. Технология производства.

Технологический процесс производства [ 4, ст. 45 ] азотной кислоты делится на четыре основные стадии:

· конверсию аммиака;

· охлаждение нитрозных газов;

· абсорбцию азота;

· каталитическую очистку выхлопных газов.

Смесь для конверсии включает 10% газообразного аммиака и 90% очищенного от пыли и влаги воздуха, она нагнетаются в смесители, где она смешиваются, и получается аммиачно-воздушная смесь. Далее смешанные газы идут в контактные аппараты, где полученная смесь окисляется на катализаторе в виде платиновой сетки. Затем её охлаждают в теплообменниках и далее смесь газов, которая уже содержит окись азота, отправляется в холодильники. После холодильников газы направляются в окислительную и абсорбционную аппаратуру, где происходит дальнейшее окисление низших окислов азота в высшие.

Затем при поглощении окислов азота водой образуемый слабый раствор азотной кислоты снова направляется на абсорбцию окислов азота, в результате чего получается более концентрированный раствор азотной кислоты.

4.2. Основные факторы риска при производстве азотной кислоты.

Азотная кислота в концентрированном виде представляют собой очень опасное корозионно - активное вещество. Азотная кислота "дымит", т. е. испускает токсичные пары [ 4, ст. 88 ] . Наиболее опасными соединениями является двуокись азота, так как она вследствие своей медленной растворимости во влаге, покрывающей слизистые оболочки дыхательных путей, имеет значительный скрытый период между моментом поступления ядовитых газов в организм и началом развития болезненных явлений, преимущественно в органах дыхания.

После вдыхания окислов азота, состоявших полностью или в большей части из двуокиси азота, пострадавший во многих случаях не чувствует никакого раздражения дыхательных путей и только через 20-30 минут у него возникает кашель, одышка, грудные боли; эти первичные явления часто проходят при выходе пострадавшего из загазованного помещения на свежий воздух, а затем через час или несколько часов снова нарастает одышка, появляются кашель, боли в груди, всё более усиливающееся затруднение дыхания, развиваются синюшность и тяжёлые, опасные для жизни явления отёка лёгких.

Тетраоксид азота, ангидрид азотной кислоты, пары и аэрозоль азотной кислоты действуют тоже раздражающе - удушающим образом на органы дыхания человека. Низшие окислы азота: закись азота и ангидрид азотной кислоты обладают преимущественно сосудорасширяющим и метгемоглобинобразующим свойствами, а отчасти и наркотическим свойством.

Систематическое воздействие превышающих предельно допустимые концентрации, но ещё не способных на острое отравление концентраций двуокиси азота и других высших окислов азота ведёт к развитию тяжёлых хронических заболеваний дыхательных путей - хронических бронхитов, токсических пневмосклерозов, часто осложнённых астмой.

При проведении нитрования широко используется "нитрующая смесь" - смесь азотной и серной кислот.

Травмирующее воздействие этих кислот, особенно азотной и серной, имеет значительную термическую компоненту, так как реакции этих кислот с тканями человеческого организма сильно экзотермичны. Это служит одной из причин, по которой места контакта кожи с кислотами следует сразу обрабатывать большим количеством воды.

Минеральные кислоты имеют важное промышленное значение, поэтому они производятся в количествах миллионов тонн ежегодно. Хранятся они в резервуарах большой вместимости. Очевидно, что потеря герметичности такими резервуарами может привести к аварийной ситуации, причем количество пострадавших может быть весьма значительным. Азотная кислота является сильным окислителем, который может послужить причиной пожаров и взрывов.

При производстве азотной кислоты особую опасность представляют прорывы трубопроводов вследствие коррозии, по которым перекачивают азотную кислоту. Такие прорывы могут привести к серьезным авариям. Персонал химического комбината должен знать свои действия при возникновении такой или подобной ситуации, знать планы эвакуации, планы ликвидации последствий аварий.

4.3. Правила техники безопасности при производстве азотной кислоты на азотных комбинатах.

В контактном отделении аммиак и аммиачно-воздушная смесь, нагнетаемая вентиляторами в смесители, а затем в контактные аппараты, находится под некоторым давлением, поэтому через неплотности вентиляторов, соединений трубопроводов, задвижек трубопроводов, смесителей возможно выделение аммиака в рабочие помещения.

Ввиду того, что многие технологические процессы происходят при высоких температурах, на многих рабочих местах имеется значительное тепловыделение. Так, например, температура платиновой сетки, которая служит катализатором окисления, достигает 600-700°С и алюминиевые стенки контактных аппаратов на наружной поверхности имеют температуру около 300°С. Для борьбы с тепловыделением аппараты заключают в теплоизолирующие кожухи, соединённые с вытяжными системами вентиляции.

Контактное отделение представляет определённую опасность взрыва, так как при содержании аммиака в воздухе свыше 13-15% смесь становится взрывоопасной. Для предупреждения опасности взрыва служит, установленный на линии подачи аммиака от газгольдера к вентилятору, автоматический вентилятор, прекращающий подачу аммиака при отключении электрического тока и, следовательно, при остановке работы нагнетательных вентиляторов. Также для уменьшения опасности утечек аммиака служат автоматические газоанализаторы.

В абсорбционных отделениях происходит постоянное загрязнение воздуха окислами азота, постоянно проникающими в помещение из соседних газоходов и кислотопроводов, от насосов, мест взятия проб. В абсорбционном отделении также возможны аварии, связанные с выбросом газов, наиболее опасными местами по авариям являются стеклянные соединения кислотопроводов от башен к буферным бакам, а также кислотопроводы, находящиеся под высоким давлением, где при неисправностях или повреждениях системы также могут быть прорывы больших количеств кислоты.

В инверсионном отделении неблагополучным местом является верх керамиковой башни, куда поступает кислота и раствор нитритов, при взаимодействии которых происходит бурное образование окислов азота. При наименьших неплотностях, они поступают в рабочее отделение. Также необходимо отметить опасность ожогов лица и глаз брызгами кислоты, рук и тела кислотой при авариях, при взятии проб, при ремонте аппаратуры.

Загрязнение наружного воздуха на территории предприятия окислами азота, выбрасываемыми хвостовыми вентиляторами. Содержание окислов в этих выбросах достигает 0,5 - 1,5%.

В отделении хранения слабой кислоты причинами постоянных и аварийных ситуаций являются также неплотности и неисправности кислотопроводов, переливание ёмкостей через край. При этом также могут быть и химические ожоги кислотой.

Розлив азотной кислоты в железнодорожные цистерны производится снаружи, следовательно, здесь имеется главным образом опасность ожога кислотой при переливании цистерн, при неаккуратности рабочих.

Помещения производства аммиака и азотной кислоты относят к помещениям класса В - 1а, в таких помещениях при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов не образуются, а возможны только в случае аварии или неисправности.

Необходимость защитных ограждений для большинства машин и аппаратов связана с возникновением, так называемых опасных зон. Опасными зонами являются движущиеся, вращающиеся, толкающие, ре-жущие части и детали машин и аппаратов.

Основная опасность при эксплуатации ременных, цепных и зубчатых передач - возможность захвата, защемления и втягивания частей тела или одежды работающего в движущиеся части машины.

Опасная зона может быть ограниченной или неограниченной, изменяющейся в пространстве и времени (например, при ремонтных работах или перемещении тяжелых грузов). Ограждением называют устройство, которое препятствует проходу человека в опасную зону или падению опасного предмета на работающего.

Защитные ограждения выполняют в виде глухих кожухов, футляров, перфорированных листов, предохранительных металлических сеток, ограждающих перил и др. Глухие кожухи из металла или прочных неметаллических материалов (пластмасс) устанавливают для ограждения вращающихся деталей, за которыми не требуется постоянное наблюдение во время работы механизма, например, на муфтах сцепления центробежных насосов. Сплошными ограждениями на высоту не менее 2 м от уровня пола или рабочей площадки оборудуют ременные, зубчатые и цепные передачи, шкивы, маховики и другие движущиеся механизмы.

При необходимости постоянного наблюдения за механизмами или для обеспечения притока воздуха к ним устанавливают сетчатые ограждения с площадью отверстий не более 1см². Сетчатые ограждения используют, например, для ограждения ременных передач.

Защитные ограждения должны быть прочными, долговечны-ми, устойчивыми против коррозии и механических перегрузок. Наружную поверхность ограждений окрашивают под цвет оборудования, а внутреннюю -- красной краской, чтобы снятое с машины ограждение было сразу заметно.

Снимают защитные ограждения после полной остановки движущихся механизмов, а запускают в работу соответственно после установки на место всех необходимых ограждений.

В качестве ограждений, защищающих персонал от брызг агрессивных жидкостей, используют защитные экраны из металла, стекла и пластмасс. Защитные экраны выполняют в виде стационарных и переносных щитов, ширм, индивидуальных защитных масок и козырьков. Требуют ограждения также аппараты с высокой температурой рабочей поверхности, на которой по условиям производства отсутствует термоизоляция.

Для наибольшей безопасности работников, обслуживающих вращающиеся и движущиеся части машин и механизмов, применяют защитную блокировку, которая срабатывает при снятии ограждений или попадании человека в опасную зону. Различают механические и электрические блокирующие устройства, а также блокировку с помощью фотоэлементов.

По статистике наибольшее количество нещадных случаев на химических производствах случается при проведении ремонтных работ с применением открытого огня. К огневым работам относят производственные операции, связанные с применением открытого огня, искрообразованием и нагреванием до температур, способных вызвать воспламенение материалов и конструкций: электро-сварку, газосварку, бензо-керосинорезку, пайку, механическую обработку металла с выделением искр и т. д.

Огневые работы на действующих взрыво- и пожароопасных объектах разрешены в исключительных случаях, когда их невозможно проводить в специально отведенных местах, вынесенных за пределы взрыво- и пожароопасных производств. Эти работы в большинстве случаев проводят во время капитальных ремонтов.

В соответствии с Типовой инструкцией по организации безопасного проведения огневых работ на взрывоопасных и взрывопожароопасных объектах огневые работы в химической промышленности проводят в дневное время (за исключением аварийных случаев) и после оформления разрешения установ-ленной формы, утверждаемого руководителем предприятия.

Перед проведением огневых работ во взрыво- и пожароопасных цехах необходима соответствующая подготовительная работа. Следует определить опасную зону. Места сварки, резки, нагрева и т. д. должны быть отмечены мелом, краской или биркой. Аппаратуру необходимо отглушить, пропарить, промыть, проверить на отсутствие в ней взрыво- и пожароопасных и токсичных продуктов. Должен быть сделан анализ воздушной среды в зоне, где предполагается вести огневые работы, и установлен контроль за состоянием воздушной среды.

Ответственный за проведение огневых работ обязан обеспечить безопасное ведение огневых работ: провести инструктаж; обеспечить средства пожаротушения; знать состояние воздушной среды; постоянно находиться на месте огневых работ; по завершении их убедиться в отсутствии источников возникновения огня.

При ремонтных работах не допускается одновременное про-ведение несовместимых операций. Например, нельзя проводить электрогазосварку и одновременно разбирать или промывать, технологическое оборудование и трубопроводы, так как выделя-ющиеся при промывке и разборе легковоспламеняющиеся и взрывоопасные пары аммиака могут загореться (взорваться).

Если ремонт проводят в цехе, где постоянно существует опасность образования горючих и взрывоопасных смесей, запрещается не только проведение огневых работ, но и применение искрящего инструмента.

На аппаратах или коммуникациях, находящихся в ремонте или чистке, вывешивают предупредительный плакат «Аппарат (трубопровод) в ремонте».

Нельзя одновременно проводить работы в аппаратах и на их внешней поверхности. Недопустимо работать на разных отметках по одной вертикали, так как в этом случае возможна травма человека работающего внизу при случайном падении с высоты отдельных деталей и инструмента.

Для безопасности целесообразно проводить ремонт агрегатноузловым методом, при котором износившиеся крупные части аппаратов и механизмов заменяют заранее подготовленными отремонтированными узлами.

При ремонте оборудования с вращающимися или движущимися деталями (например, мешалок, центрифуг, сушилок) проводится их двойное отключение.

Безопасность ремонтных работ во многом зависит от их предварительной подготовки. Поэтому перед проведением ремонтных работ в цехе необходимо убедится в исправности этих систем. Рабочие, выполняющие ремонтные работы, должны иметь при себе средства индивидуальной защиты органов дыхания, а также быть одеты в спецодежду, защищающую от вредного действия химических веществ.

5. Профилактические мероприятия

Основными мерами предупреждения выбросов газа на химических комбинатах является применение соответствующих материалов для изготовления аппаратуры, коммуникаций, соединений, вентилей, задвижек, прокладок, сальников. Как металлические части, так и мягкие материалы для прокладок должны применяться из материалов, стойких в отношении высокой температуры, кислотных газов, кислот, аммиака. Таковыми являются кислотоупорные керамиковые материалы, покрытые кислотоупорным лаком, а также хромоникелевая сталь. Алюминий является материалом, более стойким к азотной кислоте, чем другие обычные металлы, но слабая азотная кислота его разъедает, следовательно, желательно применение специальной кислотоупорной стали. Иногда для изготовления прокладок и уплотнений используют свинец. Тщательный монтаж аппаратуры, точная пригонка всех частей, герметичность соединений также имеют важное значение для предупреждения загрязнения воздуха аммиаком и окислами азота внутри помещений и на заводских площадках. При приёмке аппаратуры в эксплуатацию должны быть предварительно испытаны и проверены на герметичность нейтральными растворами и газами (азотом) все соединения, клапаны, особенно в частях системы, находящихся под повышенным давлением.