ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые выводы из данных эксплуатации мембранных предохранительных устройств из "Предохранительные мембраны для защиты оборудования в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности" Вопрос о широком промышленном применении предохранительных мембран в качестве защитных устройств для химического и нефтеперерабатывающего оборудования стал особенно актуальным в 1929 г. после сильнейшего взрыва сепараторов на одном из заводов США. На сепараторах устанавливались от 8 до 12 100-миллиметровых предохранительных клапанов, пропускная способность которых была недостаточна. Применение мембран предотвратило дальнейшие взрывы сепараторов. Обзор ранней периодической литературы о промышленных разрывных мембранах, выпускавшихся американскими фирмами, содержится в статьях Мэрфи [203, 204] и Прескотта [233]. В 1944 г. мембраны были одобрены Американским обществом инженеров-механиков в дополнении к нормативам для необогреваемых сосудов под давлением [66] и с тех пор повсеместно используются в промышленности США в качестве заменителей предохранительных клапанов. [c.19] Широкое распространение предохранительных мембран в зарубежной практике объясняется также их дешевизной по сравнению с другими предохранительными устройствами. Стоимость предохранительных клапанов, например изготовленных из коррозионностойких материалов, намного выше стоимости разрывных мембран, предназначенных для тех же условий эксплуатации. Данные о стоимости предохранительных мембран, изготовляемых рядом фирм США [185], представлены на рис. 3. [c.19] В качестве основы для анализа опыта применения мембранных предохранительных устройств в отечественной промышленности положены данные 156 предприятий и организаций химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, дополненные результатами обследований, проведенных ВНИИТБХП в 1966 г. [c.19] Основными объектами, на которых устанавливаются мембранные предохранительные устройства во многих химических производствах, являются сборники и хранилища сжиженных газов, реакторы, топочные устройства и трубопроводы. [c.19] Суммарный сброс различных технологических сред в результате срабатывания мембран достигает нескольких миллионов кубометров в год, и определить убытки, связанные с безвозвратными потерями наиболее ценных продуктов, в настоящее время вообще не представляется возможным из-за отсутствия надежных данных. [c.19] ЛИШЬ жидкий и газообразный хлор, частично полимеры и растворители, дифенильная смесь, пары едкого натра, метанол и некоторые другие. Остальные, наряду с неядовитыми и невзрывоопасными веществами, сбрасываются в производственные помещения и большей частью в атмосферу. [c.20] Желательно также применение быстродействующей запорной арматуры и других надежных приспособлений, которые в течение долей секунды по достижении безопасного давления могли бы перекрыть образовавшиеся выпускные отверстия и ограничить сброс технологических сред. [c.20] Основными причинами преждевременного срабатывания предохранительных мембран являются следующие неудачное конструктивное оформление мембранных узлов и повреждение мембран при их монтаже применение непригодного материала и некачественное изготовление изменение условий эксплуатации, на которые мембраны не рассчитаны. [c.21] Рекомендации по конструктивному оформлению, выбору материалов и установке мембранных предохранительных устройств даны в соответствующих главах, здесь же рассматриваются лишь наиболее общие выводы, вытекающие из анализа опыта эксплуатации предохранительных мембран на обследованных предприятиях. [c.21] Конструкция мембранного узла должна обеспечивать полную герметичность и максимальные удобства при монтаже в стандартных фланцевых соединениях. Мембранные устройства, устаналиваемые на аппаратах, в которых возможны взрывы, должны быть предельно просты и безопасны и, кроме того, быстро реагировать на повышение давления. Таким требованиям лучше других удовлетворяют ломающиеся, предварительно выпученные разрывные и выщелкивающие мембраны. [c.21] При монтаже важно обеспечить не только равномерное, но и достаточное удельное давление на мембрану, что достигается правильной установкой мембранного узла и соответствующей затяжкой шпилек, исключающими возможность пережатия и преждевременного среза мембраны. [c.21] Мембраны, которые получили механические повреждения (вмятины, царапины и т. п.) в процессе транспортировки, хранения или монтажа, подлежат замене. [c.21] В общем случае мембранный узел состоит из самой предохранительной мембраны, прижимных колец, скрепляемых между собой винтами, и режущего элемента. Разрывные мембраны, представляющие собой куполообразные оболочки, устанавливаются в сторону давления вогнутой поверхностью, выщелкивающие — выпуклой. При одних и тех же размерах и из одного и того же материала выщелкивающие мембраны срабатывают при давлении в несколько раз меньшем, чем разрывные. [c.21] Для изготовления мембран должны применяться лищь те материалы, которые совершенно не подвергаются коррозии в данной технологической среде при рабочих температуре и давлении. Материалы мембран должны обладать также достаточным сопротивлением ползучести и усталости в условиях эксплуатации срок их службы должен быть ограничен промежутком времени, в течение которого величина разрушающего давления мембраны, постоянно уменьшаясь, еще не достигает значения рабочего давления в защищаемом аппарате. [c.22] Для повышения работоспособности мембран следует предусматривать меры, предотвращающие случайные повреждения, атмосферные и тепловые воздействия, на которые мембрана не рассчитана. [c.22] Более 10% предохранительных мембран, применявшихся на обследованных предприятиях, при достижении критического давления не разрушались, более того,— даже после разрушения предохраняемых аппаратов и трубопроводов они оставались неповрежденными. Основными причинами завышения разрушающего давления являются следующие небрежный монтаж понижение температуры или даже обледенение мембран значительное противодавление в сбросных трубопроводах. [c.22] Если в процессе монтажа не обеспечено достаточное удельное давление на мембрану в месте ее крепления, это приводит к вытягиванию мембраны из-под зажима и увеличению ее разрушающего давления. Понижение температуры технологической среды повышает критическую нагрузку, которую воспринимает металлическая мембрана. Если верхний обрез сбросного трубопровода открыт, то в зимнее время возможно обледенение мембранного узла, последствием которого является также значительное увеличение разрушающего давления мембраны. Если противодавление в сбросных трубопроводах постоянно, оно должно быть учтено при назначении давления срабатывания мембранного предохранительного устройства. В остальных случаях следует принимать меры, ограничивающие возможность образования противодавления за мембраной (по ходу технологической среды). [c.22] Особенно много недоразумений возникает при определении толщины предохранительной мембраны, обеспечивающей получение требуемого разрушающего давления. Как будет показано далее, существующие методы расчета вследствие неоправданных допущений и неопределенности данных, полагаемых в основу расчета, позволяют лишь весьма ориентировочно определить среднее значение толщины. Таким образом, расчетным путем при известных толщине, диаметре и материале можно определить только весьма ориентировочно среднее разрушающее давление мембраны, предельные значения разрушающего давления останутся неизвестными, а без знания этих величин невозможно гарантировать нормальную работоспособность мембранного предохранительного устройства. Исследования предельных значений разрушающего давления открывают возможность для создания предохранительных мембран с заданной надежностью срабатывания. Данные, полученные нами при исследовании области рассеяния разрушающего давления в условиях обычных температур и обработанные с применением аппарата математической статистики и теории вероятностей, уже позволили получить обнадеживающие результаты и сделать соответствующие выводы о критериях надежности предохранительных мембран, изготовленных из различных материалов. На основании этих данных нами разработаны и в ряде производств уже успешно эксплуатируются мембранные предохранительные устройства нескольких типоразмеров с гарантированными пределами разрушающего давления. [c.23] Разработка и осуществление программы создания и освоения предохранительных мембран высокой надежности для химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности осложняется многообразием условий эксплуатации мембран и обилием их типоразмеров, применяемых в настоящее время. [c.23] На обследованных предприятиях находятся в эксплуатации предохранительные мембраны диаметром от 2 до 1300 мм (всего 98 размеров) на разрушающее давление от 0,02 до 2150 кгс1см в диапазоне рабочих температур от —183 до + 1500° С, при этом различных технологических сред (по коррозионному воздействию на материал мембран) насчитывается более 300. [c.23] Вернуться к основной статье