Определить категорию резервуара, установленного в обваловании на открытой технологической площадке

Категории наружных установок определяются, исходя из пожароопасных свойств находящихся в установках горючих веществ и материалов, их количества и особенностей технологических процессов.
О-ксилол (С8Н10) - это легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ).
Молярная масса о-ксилола М=106 кг/кмоль, температура вспышки +31°С, температура самовоспламенения +460 °С.
Установка относится к категории АН, если в ней присутствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °С. По условию легковоспламеняющееся вещество имеет температуру вспышки 31 °С>28 °С.
В соответствии с СП 12.13130.2009 установка относится к категории БН, если в ней присутствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) горючие пыли и (или) волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °С, горючие жидкости (при условии, что величина пожарного риска при возможном сгорании пыле- и (или) паровоздушных смесей с образованием волн давления превышает одну миллионную в год на расстоянии 30 м от наружной установки)
Для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей горизонтальные размеры зоны, ограничивающей область концентраций, превышающих НКПР, определяют по формуле:
RНКПР=3,1501∙К⋅РнСНКПР0,813⋅mпρп⋅Рн0,333 (4.1)
где К - коэффициент, принимаемый равным К=Т/3600 (Т - продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с);
Рн - давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;
Cнкпр - нижний концентрационный предел распространения пламени паров ЛВЖ, %(об.);
mп - масса паров ЛВЖ в кг, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с;
п - плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м3.
Плотность паров ЛВЖ определяется по формуле (СП 12.13130.2009):
ρп=МVo⋅1+0,00367⋅tp (4.2)
где М - молярная масса пара, кг/кмоль;
Vо - молярный объем, равный 22,4 м3/кмоль;
tр - расчетная температура, оС .
В качестве расчетной температуры принимаем 10оС, тогда плотность паров о-ксилола составит:
ρп=10622,4⋅1+0,00367⋅10=4,564621≈4,56 кг/м3
Давление насыщенных паров о-ксилола Pн (кПа) при расчетной температуре tр=10 °C составит:
lgPн=A-BC+t (4.3)
где А, В и С - константы уравнения Антуана, определяемые по справочным данным для давления насыщенных паров, измеряемого в кПа.
lgPн=6,28893-1575,114223,579+10=-0,45446
Рн=10-0,45446=0,351189≈0,35 кПа
Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше расчетной температуры (окружающей среды) ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле (В10):
W=10-6∙M∙Pн (4.4)
где M - молярная масса, кг/кмоль;
Рн - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, кПа.
W=10-6∙106∙0,35=3,6∙10-6 кг/(м2∙с)
Масса паров вычисляется по формуле:
mп=W∙F∙T (4.5)
mп=3,6∙10-6∙100∙3600=1,296 кг
Проверим, не превышает ли расчетная масса общей массы, содержащейся в резервуаре:
m=ρ∙V=875∙50=43750 кг
Горизонтальный размер зоны RНКПР, ограничивающий область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени CНКПР, согласно формуле 4.1 (В.13) составит:
RНКПР=3,1501∙36003600⋅0,3510,813⋅1,2964,56⋅0,350,333=1,25 м
Избыточное давление P (кПа) взрыва на расстоянии r=30 м от наружной установки согласно формулам (В.14) и (В.15) составит:
∆P=P0∙0,8∙mпр0,33r+3∙mпр0,66r2+5∙mпрr3 (4.6)
где Ро - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
mпр - приведенная масса газа, пара или горючей пыли, кг;
r - расстояние от геометрического центра газо-, паро- или пылевоздушного облака до отметки 30 м, у которой определяется избыточное давление.
Приведенная масса газа, пара или пыли определяется из следующего соотношения:
mПР=QСГQo⋅m⋅Z (4.7)
где Qсг - удельная теплота сгорания газа, пара или пыли, Дж/кг;
m - масса горючих газов, паров или пылей, поступивших в окружающее пространство в результате аварии, кг;
Qо - константа, равная для газов и паров 4,52106, Дж/кг;
Z - коэффициент участия горючих веществ в горении, который допускается принимать равным 0,1.
Теплота сгорания о-ксилола Qсг=41217 кДж/кг=41217103 Дж/кг
mПР=41217∙1034,52∙106⋅1,296 ⋅0,1=1,18179≈1,18 кг
∆P=101∙0,8∙1,180,3330+3∙1,180,66302+5∙1,18303=3,24 кПа
Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, наружная установка не относится к категории БН.
Проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории ВН.
Интенсивность теплового излучения q, кВт/м2, при горении твердых горючих материалов и пролитых жидкостей необходимо определять по следующей формуле:
q=EfFq ,(4.8)
где Ef - среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м2;
Fq - угловой коэффициент облученности;
- коэффициент пропускания атмосферы