ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ СМЕСЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ ПАРЫ ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ

В данной главе рассматриваются вопросы, касающиеся обеспечения взрывобезопасности технологических процессов, в которых образуются смеси горючего, кислорода и инертных компонентов. Для класса наиболее распространенных смесей с кислородом в качестве окислителя рассмотрены задачи о взрывобезопасном регламенте газо- и жидкофазного окисления углеводородов, о предельно допустимой концентрации окислителя. Сопоставляются закономерности флегматизации взрывоопасных систем различными добавками, оцениваются практические возможности таких приемов. Рассматриваются смеси, содержащие оксиды азота в качестве окислителя, свободный и связанный хлор, взрывоопасные системы, возникающие в криогенных процессах, системы, в которых возможен взрывной распад непредельных углеводородов.

Подробно рассматриваются возможности предотвращения инициирования горючих при неизбежном образовании взрывчатых смесей. Дается оценка опасности различным источникам инициирования: зарядов статического электричества, нагревающегося электрооборудования, фрикционных искр.

Приведены принципы локализации горения огнепреградителями. Излагаются вопросы пожароопасности, связанные с излучением больших свободных факелов, и пути уменьшения такой опасности.

В результате усвоения материалов данной главы обучающиеся должны знать:

  • а) методы ограничения концентрации кислорода в технологических операциях;
  • б) методы и приемы увеличения концентрации инертного компонента для понижения мыса области взрыва;
  • в) методы понижения взрывоопасности смесей, содержащих пары горючих жидкостей;
  • г) методы предотвращения образования взрывоопасных смесей в технологических процессах высокого давления;
  • д) методы снижения пожароопасности резервуаров с горючими жидкостями;
  • е) процессы и механизмы, происходящие при флегматизации горючих систем;
  • ж) роль ингибиторов и механизм их действия в кинетике горения для предотвращения воспламенения горючих систем;
  • з) механизм поджигания горючих систем электрическим зарядом;
  • и) методы предотвращения горения паровоздушных систем разрядами статического электричества;
  • к) методы инициирования горения в холодном газе нагретыми телами;
  • л) методы предотвращения поджигания фрикционными искрами;

уметь:

  • а) проводить расчеты предельного содержания кислорода в смесях с горючим;
  • б) проводить расчеты концентрации инертного компонента для снижения области мыса взрываемости взрывоопасных смесей;

владеть:

а) методикой оценки пожароопасности резервуаров с горючими жидкостями.

Предельное содержание кислорода в смесях с горючим

Опыт показывает, что смеси горючего, окислителя и инертного компонента могут быть взрывчатыми только при условии, что концентрация окислителя не меньше определенной минимальной величины Y. Если [О2] < Y, стационарное горение невозможно при любом соотношении содержания двух других компонентов. Эту особенность широко используют в технологических задачах: контролируя и регулируя содержание кислорода в перерабатываемых смесях, достигают рационального обеспечения взрывобезопасности.

Известно, что величина У практически одинакова для большинства горючих газов и паров. Так, если составлять смеси на основе обогащаемого азотом воздуха, то для алканов C1–С8, С3Н6, С4Н8, C6H6, (СН3)2СО эта величина будет находиться в пределах 11,0-13,5%. Если добавкой к воздуху служит диоксид углерода, то для указанных горючих Y = 13,4–15,6%, т.е. больше на -20% вследствие большей, чем у N-2, теплоемкости СO2. Для эндотермических горючих – этилена и бутадиена – значения Y несколько меньше указанных. Особенно малыми Y (5-6%) отличаются водород, оксид углерода и ацетилен.

Величина πmin смесей "горючее + O2 + Ν2" не изменяется при замене значительной части избыточного кислорода азотом, при которой Tb = const. Если предположить, что постоянство πmin сохраняется и при дальнейшем уменьшении [O2] вплоть до исчезновения его избытка (после чего уменьшение [O2] связано с понижением Tb), величина У смесей, флегматизируемых азотом, может быть вычислена по значению πmin. Она будет равна стехиометрическому содержанию кислорода в бедных предельных смесях, т.е.

(5.1)

где πmin – минимальная концентрация горючего; vв – стехиометрический коэффициент.

В табл. 5.1 представлены вычисленные но уравнению (5.1) Yt и экспериментальные Yэкс предельные содержания кислорода.

Таблица 5.1

Предельное содержание кислорода в смесях с горючим

Горючее

Yэкс

Yt

Горючее

Yэкс

Yt

CH4

12,1

10,6

С8Н8

11,5

10,8

С2Н6

11,0

10,5

С4Н8

11,6

9,6-10,8

С3Н8

11,4

11,0

СН2ОН

10,3

10,9

С4Н10

12,1

12,3

(СН3)2СО

13,5

12,0

С5Н12

12,1

12,0

C2H4

10,0

9,3

С6Н14

11,9

11,4

(СН2=СН)2

10,4

11,0

С8Н8

11,2

10,5

CO

5,6

6,2

Различие известных Yэкс и У, не превышает 15% величины Yt, в том числе и для малого У – в случае оксида углерода. Это подверждает справедливость сделанных предположений и допустимость расчетного определения Y для неизученных горючих и многокомпонентных смесей по значению pmin, т.е., по существу, на основе термохимических данных. Еще одна важная для обеспечения взрывобезопасности технологических процессов характеристика может быть найдена без экспериментирования.

Отметим, что предельную концентрацию кислорода в атмосфере, при которой прекращается возможность устойчивого горения в открытом резервуаре, было предложено принять в качестве характеристики пожароопасности горючих жидкостей. Эта величина хорошо воспроизводится и может быть точно измерена.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >