Законодательная база Российской Федерации

ПОСТАНОВЛЕНИЕ Госгортехнадзора РФ от 06.06.2003 N 75 "ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПРАВИЛ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ВОДОРОДА МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДЫ"

Приложение 1
(справочное)

Таблица 1

Расстояние между производственными зданиями и сооружениями не нормируется, если стена более высокого или широкого здания или сооружения, выходящая в сторону другого здания, является противопожарной.

Указанное расстояние для зданий и сооружений I, II степеней огнестойкости может быть уменьшено с 9,0 м до 6,0 м, если здания и сооружения оборудуются стационарными автоматическими системами пожаротушения.

Расстояние от отдельно стоящих сосудов и аппаратов с водородом (кроме газгольдеров, баллонов и ресиверов) до соседних зданий и сооружений (кроме производства водорода) следует определять как от сооружений III степени огнестойкости.

Указанные расстояния относятся к объектам с III категорией взрывоопасности технологических блоков, размещение технологических объектов производства водорода I и II категорий взрывобезопасности должно осуществляться в зависимости от расчетных радиусов разрушений при аварийных ситуациях.

Таблица 2

Таблица 3

Приведенные расстояния относятся к отдельно стоящим газгольдерами (ресиверам) или группе газгольдеров (ресиверов) емкостью более 1000 м3. При отдельно стоящих газгольдерах (ресиверах) или группе газгольдеров (ресиверов) емкостью 1000 м3 и менее указанные расстояния надлежит принимать с коэффициентом при емкости, м3:

от 250 до 1000 - 0,7

менее 250 - 0,5

При подземном хранении горючих и легковоспламеняющихся жидкостей расстояния, указанные в поз. 6 и 7, надлежит уменьшать в 2 раза.

Расстояния между газгольдерами (ресиверам) и дымовыми трубами следует принимать равными не менее высоты трубы.

Расстояния между воздушными электросетями и газгольдерами (ресиверам) следует принимать равными не менее 1,5 м высоты опоры этих сетей.

Указанные расстояния также могут применяться для газгольдеров (ресиверов) с электролитическим кислородом.

Расстояния от газгольдеров (ресиверов) кислорода допускается уменьшать в 2 раза. Расстояния от газгольдеров (ресиверов) для других негорючих газов следует принимать не менее указанных в табл. 1, как от сооружений I, II, III степеней огнестойкости.

На участках между газгольдерами (ресиверами) и зданиями или сооружениями допускается размещать открытые склады для хранения несгораемых материалов.

Емкостью газгольдеров (ресиверов) следует считать геометрический объем газгольдеров (ресиверов).

Приложение 2
(рекомендуемое)

<*> Взрывоопасной считается зона выше отметки 0,75 общей высоты помещения от уровня пола, но не выше кранового пути. Это положение принимается при наличии в помещениях постоянной вентиляции через дефлекторы.

<**> Зона считается нормальной при условии герметичного (бесфланцевого) соединения электронагревателя с трубопроводом.

<***> Корпуса датчиков, газоанализаторов с давлением свыше 0,1 кгс/см2, устанавливаемых в помещении электролиза, должны непрерывно продуваться азотом с выбросом продувочного газа в атмосферу через свечу.

Приложение 3

Производство электролитического водорода основано на процессе разложения воды постоянным электрическим током на ее составные части - водород и кислород. Электрический ток через ячейку электролизера переносится заряженными частицами - ионами.

Чистая вода, в которой ионов очень мало, обладает ничтожной электропроводностью, и подвергать ее непосредственно электролизу нельзя. В качестве электролита используется водный раствор щелочи, например гидроокиси калия (КОН). В растворе щелочи при разложении воды образуется много частиц - положительно заряженных ионов щелочного металла (калия) и отрицательно заряженных гидроксильных ионов. Первые называются катионами, потому что под влиянием электрического поля направляются к катоду, вторые - анионами. Чем больше в растворе заряженных частиц, тем легче он проводит ток, тем меньше его электрическое сопротивление. На электродах происходит разряд молекул по следующей схеме:

4H2O + 4e- --> 2H2 + 4OH

4OH + 4e- --> O2 + 2H2O

В результате электролиза у катода происходит концентрирование гидрата калия, а у анода - разбавление электролита образующейся водой. Ион калия не разряжается на катоде, являясь только переносчиком тока. Таким образом, процесс электролиза воды можно выразить суммарной реакцией:

2H2O --> 2H2 + O2

Из электролизеров водород и кислород поступают вместе с электролитом в разделительные колонки. Электролит охлаждается и возвращается в электролизеры.

Газы из колонок поступают в регуляторы-промыватели или регуляторы давления, которые соединены между собой в нижней части. Выше регуляторов устанавливаются уравнительные баки, из которых самотеком вода поступает в жидкостную систему регуляторов давления.

Электролит готовят в баке и насосом закачивают в электролизер.

После электролизерной установки водород и кислород могут поступать на очистку и осушку, хранение в емкостях, компремирование и наполнение в баллоны, а также на ожижение и т.п. и далее потребителю.

Преимущество электрохимического способа получения водорода - простота и непрерывность технологического процесса, экологическая безопасность, отсутствие потребности в сырье, получение водорода высокой частоты (очистка только от кислорода).

Компремирование водорода для наполнения в баллоны включает в себя следующие технологические операции:

а) компремирование водорода на компрессорной станции;

б) наполнение баллонов водородом в наполнительной;

в) складирование на складах наполненных и пустых баллонов;

г) ремонт, испытание и окраска баллонов.

Водород из цеха электролиза через буферную емкость поступает на компрессорную станцию по магистральному трубопроводу, на котором установлены расходомер и штуцеры для отбор проб газа на анализ и для присоединения линии продувки азотом от коллектора. Давление водорода в трубопроводе близко к атмосферному. Водород, поступающий на компремирование, последовательно сжимается в ступенях компрессоров до 150 кгс/см2, охлаждаясь в трубчатых водяных холодильниках после каждой ступени сжатия и освобождаясь от масла и влаги в межступенчатых влагоотделителях, выводы из которых сведены в общий трубопровод. На входе в этот трубопровод установлены обратные клапаны, предотвращающие поступление водород из ступеней с более высоким давлением в ступени с более низким давлением. Компремированный водород из всех компрессоров собирается в нагнетательный трубопровод и поступает в наполнительную, где происходит наполнение водородных баллонов, присоединяемых к газовым рампам.

Баллоны, подготовленные для наполнения водородом, имеют остаточное давление не менее 0,5 кгс/см2. После наполнения баллоны транспортируются на склад готовой продукции, где хранятся на специальных стеллажах. От потребителей пустые баллоны принимаются на склад, где они хранятся отдельно от наполненных баллонов. Перед наполнением баллоны подвергаются осмотру и при необходимости ремонту, гидравлическому испытанию и окраске.

Водород (Н2) - самый легкий из газов, не имеет цвета и запаха, легко воспламеняется и горит синеватым, мало светящимся пламенем. При охлаждении водорода ниже минус 240 град. С под давлением около 1,22 МПа он конденсируется в очень легкую, прозрачную, бесцветную, легкоподвижную жидкость, не проводящую электричество и обладающую небольшим поверхностным натяжением.

При охлаждении ниже минус 259 град. С образуется твердый водород, представляющий собой белую пенообразную массу, плотность которой в 12 раз меньше воды.

Водород может отдавать электрон с образованием положительного иона или присоединять один электрон, превращаясь в отрицательный ион.

Водород отличается значительно большей скоростью диффузии по сравнению с другими газами. Коэффициент взаимной диффузии в воздухе при 1 атм и 18,5 град. С составляет 0,7 см2/с. При повышенных температурах и давлениях водород диффундирует в металлы. Наибольшее количество водорода поглощает палладий, который не только адсорбирует, но и растворяет водород. Поглощение водорода многими металлами (Fe, Co, Ni и др.) увеличивается с повышением температуры и давления. В палладий водород проникает уже при +240 град. С, диффузия водорода в мягкое железо значительна при 40 - 50 атм и температуре около 400 град. С. При поглощении водорода могут изменяться твердость, термическая стойкость, текучесть, электропроводность, магнитные и другие свойства металлов и сплавов. Для уменьшения диффузии водорода в металлы при повышенных давлениях и температурах применяются легированные стали, содержащие хром, молибден, ванадий, вольфрам и др.

В обычных условиях при комнатной температуре молекулы водорода малоактивны. Реакционная способность водорода значительно возрастает при нагревании, под действием света, электрической искры и электрического разряда, в момент выделения, в присутствии катализаторов. Водород вступает в химические соединения со многими элементами. На воздухе и в чистом кислороде водород сгорает, образуя воду.

Попутным продуктом производства водорода является кислород. Кислород (O2) - газ, не имеющий цвета и запаха, наиболее распространенный в природе элемент. В жидком и твердом состоянии он имеет бледно-синюю окраску и заметно притягивается магнитом. Без участия кислорода невозможно дыхание, являющееся источником необходимой для жизни энергии. Кислород является одним из самых активных химических элементов. Во избежание возможности взрыва (особенно при повышенном давлении) необходимо предотвращать контакт кислорода с органическими и легкоокисляющимися веществами.

Газообразный водород относится к горючим взрывоопасным газам.

Взрывоопасные смеси водорода с воздухом относятся к категории IIC, группе T1 по ГОСТ 12.1.0011-78 <*>. Смеси водорода с кислородом и воздухом взрывоопасны в широком интервале концентраций водорода. Смесь с хлором (1:1) взрывается на свету, с фтором водород соединяется со взрывом в темноте. Смесь с кислородом (2:1) называется гремучим газом.

Температура самовоспламенения водорода в стальной бомбе, обладающей каталитическим действием, равна 510 град. С. Удельная теплота сгорания водорода - 120000 кДж/кг. Минимальная энергия, необходимая для воспламенения газовоздушной смеси, составляет 0, 017 мДж. Скорость распространения взрывной волны в гремучей смеси (2Н2 + О2) может достичь 2864 м/с.

Основные физико-химические свойства сырья и готовой продукции приведены в таблице приложения 3.

Приложение 4

<*> При длительном вдыхании чистого кислорода (при атмосферном давлении) гибель наступает вследствие развития плеврального отека легких.

Приложение 5

Приложение 6

Агрегатная - помещение ВКС с размещением преобразовательных агрегатов для питания электролизеров, а также сопутствующей аппаратуры.

Бидистиллат - чистая дистиллированная вода, полученная методом двойной дистилляции на паровых дистилляторах с деаэрацией углеводородных и других летучих примесей.

Блочная электролизная установка (БЭУ) - комплектная установка по получению водорода, состоящая из нескольких электролизеров, сблокированных в один агрегат, и имеющая единую аппаратуру.

Водородно-кислородная станция (ВКС), водородная станция - объект предприятия, размещаемый либо в отдельном здании и на открытой площадке, либо в нескольких корпусах, либо в цехах или отделениях, на котором в результате технологического процесса вырабатываются электролитические газы, а также происходят другие операции по изменению параметров этих газов, заданные потребителем, сопутствующие процессы, контроль и управление, и, кроме того, размещены вспомогательные службы. В процессе электролиза получаются оба газа, при необходимости использования только одного из газов, например, водорода, кислород можно сбрасывать в атмосферу.

Водородная (электролизная) установка - агрегатированная установка, совокупность нескольких аппаратов и устройств на базе электролизера, предназначенная для получения водорода и кислорода, а также отделения их друг от друга, электролита и влаги, для обеспечения систем регуляции процесса, и трубопроводная обвязка.

Водородная система - комплекс взаимосвязанного между собой технологическими трубопроводами оборудования (электролизерные установки, системы очистки, ресиверы, компрессоры, наполнительные рампы и др.), в которых обращается газообразный водород.

Вспомогательное помещение - помещение, где размещается оборудование и системы, не задействованные непосредственно в технологической схеме производства водорода, и без которого возможно ведение процесса, но которое обеспечивает безопасные и надлежащие санитарно-гигиенические условия работы обслуживающего персонала и работоспособность оборудования.

Газоанализаторная - помещение с размещением вторичных приборов сигнализаторов газа (газоанализаторов), предназначенных для автоматического постоянного анализа газовой среды, в частности наличия водорода.

Гидрозатвор - специальный аппарат электролизерной установки, представляющий собой емкость с водой, через которую пропускаются электролитический газ (водород или кислород) на сброс в атмосферу и предназначенную для предотвращения проскока пламени в систему электролизерной установки при воспламенении водорода на выходе из свечи, а также попадания кислорода воздуха в водородную систему.

Дистиллат - дистиллированная вода, полученная простым методом дистилляции на электрических или паровых дистилляторах.

Клапан-отсекатель - автоматическое запорное устройство, быстро, надежно и безопасно перекрывающее поток транспортируемой по трубопроводу среды по критическим или докритическим параметрам процесса.

Огнепреградитель - устройство, заполненное гравием или другим материалом, которое допускается устанавливать на трубопроводе выпуска водорода в атмосферу для предотвращения проскока пламени в случае воспламенения его на выходе, при отсутствии другой защиты.

Промыватель - аппарат электролизерной установки, предназначенный для промывки водорода или кислорода от щелочного тумана, а также для охлаждения.

Разделительная колонка - аппарат электролизерной установки, предназначенный для отделения газов (водорода или кислорода) от электролита и предварительного охлаждения.

Расчетные параметры - регламентируемые значения давлений, температур, расходов и концентраций материальных сред, а также электрических и других характеристик процесса, обеспечивающие нормальный режим работы всех систем.

Регулятор давления - аппарат электролизерной установки, предназначенный для поддержания равенства давлений водорода и кислорода в системе, независимо от давления газов на выходе из электролизерной установки.

Регулятор-промыватель - аппарат электролизерной установки, совмещающий в себе функции регулятора давления и промывателя.

Редко обслуживаемое оборудование - оборудование, частота обслуживания которого составляет реже одного раза в сутки.

Ресивер - сосуд, работающий под давлением, предназначенный для хранения запаса газообразных продуктов (водорода, кислорода, азота), а также для стабильной работы производства получения электролитических водорода и кислорода.

Ресиверная площадка - открытая площадка, имеющая ограждение, с размещаемыми на ней ресиверами.

Свеча - вертикальный трубопровод выброса газов в атмосферу, оборудованный защитными средствами от попадания атмосферных осадков в систему и средствами отбора газа на анализ.

Тамбур-шлюз - специальное помещение-тамбур, имеющее самозакрывающиеся двери без запорных устройств с постоянным подпором вентиляционного воздуха, предназначенное для перехода из помещения с обращением водорода или иное помещение с категорией "А" в коридор или другое помещение.

Технологический процесс - определенные заданные физико-химические превращения, гидравлические, термодинамические, тепломассообменные изменения значений параметров материальных сред и др. операции, последовательно приводящие к получению продукта.

Технологический участок - место размещения или несколько мест размещения технологического оборудования, трубопроводов, арматуры и проч., выполняющие отдельную функцию как часть технологического процесса.

Холодильник - теплообменный аппарат электролизерной установки, предназначенный для охлаждения газов, а также электролита после процесса электролиза.

Щелочной туман - мелкодисперсная фракция электролита, уносимая из электролизера и аппаратов электролизерной установки продуктами электролиза.

Электролизер - сборный аппарат, как правило, фильтр-прессного типа, работающий под давлением, состоящий из сжатых между собой концевыми плитами и отделенных изолирующими прокладками биполярных электродов, при прохождении через которые постоянного тока выделяются на стороне катода - водород, на стороне анода - кислород.

Электролизное отделение (электролизный цех) - помещение, где располагается одна или несколько электролизных (водородных) установок, а также другое сопутствующее оборудование.

Электролитические водород и кислород - продукционные или промежуточные газообразные водород и кислород, полученные методом электролиза воды, промытые и охлажденные, а также очищенные и осушенные в аппаратуре электролизной установки.

Ячейка электролизера - часть электролизера, состоящая из вертикально расположенных катода и анода, а также пространства между ними, заполненного электролитом. В каждой ячейке, как правило, имеются три отверстия: одно - в нижней части, для подачи электролита; в верхней части два других - для оттока продуктов электролиза (водорода и кислорода) в коллекторы, которые могут быть как встроенные в электролизер, так и располагаться снаружи.

"Допускается" - данное решение применяется в виде исключения как вынужденное.

"Как правило" - требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано.

"Рекомендуется" - данное решение является одним из лучших, но не обязательным.