Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Baskakov Manual.doc
Скачиваний:
3280
Добавлен:
12.03.2016
Размер:
7.12 Mб
Скачать

Воспламеняемость

В процессе горения пары углеводородов взаимодействуют с кислородом, содержащимся в воздухе, образуя дву­окись углерода и воду. В процессе данной реакции происходит выделение такого количества тепла, которого доста­точно для образования видимого пламени. При этом происходит нагревание поверхности жидкости и выделение до­полнительного количества паров, достаточного для поддержания горения. В таком случае говорят, что жидкость горит, хотя на самом деле горят выделяемые ею пары.

Температура воспламенения (вспышки). Так как смеси углеводорода с воздухом воспламеняются только в преде­лах узкого диапазона, то, в принципе, существует возможность определения воспламеняемости путем измерения давления паров. В нефтяной промышленности используют два основных метода определения степени воспламеняе­мости нефтепродуктов.

Один из них — это определение истинного давления паров, а другой — определение температуры вспышки, с помощью которой непосредственно определяется воспламеняемость (за исключением мазутов). При таком испыта­нии пробу жидкости постепенно нагревают в специальном тигле, а источник открытого пламени через некоторые интервалы времени однократно и кратковременно подносят к поверхности жидкости.

| Температура воспламенения (вспышки) — это наименьшая температура, при которой над поверхностью жидкости образуется количество паров, достаточное для воспламенения смеси паров с воздухом при наличии открытого источника пламени.

Существует множество приборов для определения температуры вспышки, но все они делятся на два типа.

При использовании приборов первого типа поверхность жидкости постоянно контактирует с атмосферой, в ре­зультате чего получают так называемую температуру вспышки в открытом тигле.

При использовании приборов второго типа пространство над жидкостью закрыто, в результате определяют тем­пературу вспышки в закрытом цигле.

При определении температуры вспышки в открытом тигле происходит некоторое рассеивание паров жидкости, поэтому температура будет на несколько градусов (около 6°С) выше, чем при определении ее в закрытом тигле. Второй метод определения температуры вспышки более точен, поэтому его использование предпочтительнее.

Температура возгорания.

Обычно температура возгорания на 20—25°С выше, чем температура вспышки.

| Температура возгорания — это температура, при которой скорость образования паров над поверхностью жидкости при атмосферном давлении является достаточной для того, чтобы обеспечить горение паров в течение как минимум 5 секунд после того, как источник воспламенения будет удален из зоны горения.

Температура самовоспламенения.

Температура самовоспламенения — это минимальная температура, при которой происходит воспламенение смеси паров с воздухом без воздействия источника воспламенения.

Взрывоопасные пределы. Смесь паров углеводородов и воздуха не воспламенится даже при наличии внешнего источника пламени в следующих случаях:

• во-первых, если концентрация паров не лежит во взрывоопасных пределах;

• во вторых, если содержание кислорода в атмосфере воздуха недостаточно для поддержания процесса горения или взрыва.

| Минимальная концентрация паров углеводорода, при которой возникает смесь, способная воспламениться при наличии открытого источника огня, называется нижним пределом взрываемости или нижним пределом воспламенения (НПВ).

При концентрации паров ниже НПВ газовая смесь называется «бедной», т. е. паров углеводородов недостаточно для возникновения пламени. Если же концентрация паров превышает некоторый предел, при котором смесь не может воспламениться из-за недостатка кислорода, смесь называется «богатой» (рис. 7).

Точка перехода взрывоопасной концентрации в богатую смесь — это и есть верхний предел взрываемости или верхний предел воспламенения ВПВ.

| Максимальная концентрация паров в смеси с воздухом, при которой возможно ее воспламенение при наличии источника воспламенения, называется верхним пределом взрываемости, или верхним пределом воспламенения (ВПВ).

Эти пределы определяются в нормальной атмосфере воздуха, т. е. при наличии в ней 21% кислорода объемной концентрации.

Рис. 7. Взрывоопасные пределы.

Экспериментальным путем было установлено, что воспламенение паров углеводородов в смеси с воздухом невоз­можно, если объемное содержание кислорода в смеси ниже 10,8%.

Пожарную опасность представляет одновременное наличие трех составляющих так называемого пожарного тре­угольника, а именно:

  • горючего вещества,

  • кислорода,

  • источника пламени.

При отсутствии одного из этих элементов удается предотвратить опасность возникновения пожара.

В нашем случае горючее вещество — это и есть взрывоопасная концентрация паров углеводородов. В целях безопасности не следует допускать концентрации паров газа и содержания кислорода в атмосфере танка во взрыво­опасных пределах, т. е. поэтому продувку атмосферы танка воздухом следует производить только в том случае, если концентрация паров находится слева от затененной части диаграммы (Рис.8),

Если же атмосфера танка находится в зоне богатой смеси и возникает необходимость продувки танка воздухом, то ее сначала проводят инертным газом или азотом до того момента, пока концентрация паров не достигнет 2,5% объема (на диаграмме воспламеняемости не переместится в ее левую часть), и только после этого в танк можно подавать воздух.

Для сырой нефти (которая является смесью огромного количества различных соединений углеводородов) диапа­зон воспламенения определяется объемным содержанием паров углеводородов в атмосфере воздуха от 1 до 10%.

Пределы воспламенения меняются для различных беспримесных углеводородов, а также для газовых смесей. Пре­делы взрываемости паров над поверхностью сырой нефти, моторных и авиационных бензинов и природных продуктов типа газолина, которые представляют собой смеси значительного количества углеводородов, очень приближенно могут быть оценены по содержанию в них паров пропана, бутана и пентана. Значения этих пределов, а также степень разбавления смесей воздухом до безопасных пределов приведены в табл. 9.

Таблица 9. Пределы воспламенения некоторых грузов и степень их рассеивания в воздухе

Газ

Пределы воспламенения газа в воздухе, % по объему

Во сколько раз следует разбавить воздухом смесь, содержащую 50% газа по объему, для приведения ее к НПВ

нижний

верхний

Пропан

2,2

9,5

23

Бутан

1,9

8,5

26

Пентан

1,5

7,8

33

Влияние инертного газа на воспламенение. Если инертный газ добавляется в смесь паров углеводородов с возду­хом, то в результате изменения содержания кислорода в ней происходит повышение НПВ и снижение ВПВ. Для наглядности рассмотрим диаграмму пределов взрываемости. Каждое состояние смеси паров углеводородов, воздуха и инертного газа может быть представлено на диаграмме (рис. 8 и 9) точкой, координаты которой, соответственно, содержание кислорода и паров углеводородов.

Рис. 8. Диаграмма пределов воспламенения Рис. 9. Влияние инертного газа на воспламеняемость

Смеси паров углеводородов с воздухом, не содержащим инертный газ (ИГ), обозначены линией АВ, наклон которой указывает на снижение содержания кислорода по мере увеличения содержания паров углеводородов. Область диаграммы слева от АВ представляет собой смеси, содержание кислорода в которых снижается за счет вытеснения воздуха инертным газом. Нижний и верхний пределы воспламенения представлены точками D (НПВ) и С (ВПВ). По мере увеличения содержания инертного газа предел воспламенения меняется.

Изменения газового состава характеризуются прямыми на рис. 8, направленными к точке А (чистый воздух) или же к точке, расположенной на оси содержания кислорода, отражающей содержание кислорода в инертном газе. По мере того как инертный газ добавляется в смесь паров углеводородов с воздухом, диапазон воспламенения постепен­но уменьшается до тех пор, пока содержание кислорода не достигнет уровня, обычно принимаемого равным 10,8% по объему, при котором ни одна из смесей углеводородов с воздухом гореть не может.

| Международные правила устанавливают максимально разрешенную концентрацию кислорода в грузовых помещениях (при которой атмосфера внутри танка считается взрывобезопасной) НЕ БОЛЕЕ 8% ПО ОБЪЕМУ.

Если инертную смесь разбавляют воздухом (рис. 9), то ее состав меняется (см, линию ЕА) так, что смесь дости­гает взрывоопасных концентраций. Это происходит во всех случаях разбавления смеси воздухом, если концентра­ция углеводородов в ней находится выше точки F. При достижении точки F разбавление воздухом смеси является безопасным.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]