Способ отвода газов,выделяющихся при разложении этилена в аппаратах под высоким давлением и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК C08F110/02 C08F2/02 B01J12/00 

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, состоящее из первой емкости, наполненной азотом под давлением, второй емкости, полностью наполненной водой и соединенной с первой емкостью трубой, соединительной трубы между второй ем31470

костью и объемом, в который поступают газы расположения этилена из аппарата под высоким давлением, конец которой, ближайший к указанному объему, снабжен диспергирующим устрой ствомдля воды,и клапана между второй емкостью и диспергирующим устройством.

1. Способ отвода газов, ввделяющихся при разложении этилена в аппаратах под высоким давлением, заключающийся в выведении газов яз аппарата при разрушении предохранительного, устройства в стенке аппарата во внешнюю среду через охлаждающие устройства, при этом охлаждение газов начинается с задержкой во времени, отличающийся тем что, с целью повьшения пожаро,- и взрьгообезопасности процесса, задержку во времени вьщерживают в пределах 12-23 МКС, охлаждение осуществляют водой, подаваемой в охлаяздающее устройство азотом под давлением 10-50 бар.

1 .

Изобретение относится к способу

снижения опасностей воспламенения и взрыва, являющихся результатом разложения этилена в аппаратах полимеризации под высоким давлением, а также устройствам для осуществления этого способа, и может быть использовано в химической промьшленности..

В ходе реакции полимеризахщи , этилена под высоким давлением . (около 300-3000 бар) и при высокой температуре (около 150-Э50°С) некоторые нежелательные явления при работе установки, такие как механические повреждения или недостаточная чистота газообразного этилена, несмотря на тщательный контроль параметров давления и температуры, могут вызвать нагревание, вплоть до температзфы, превьшающей , фракции этилена даже самой ничтожной, содержащейся в реакторе полимеризации или в сепараторе, (работающем обычно под давлением 100-500 бар) . Такое нагревание вполне достаточно, чтобы вызвать разложение .этой фракции этилена в смеси углерода, водорода и метана.

Кроме того, вьппе указанные уелоВИЯ работы реактора и сепаратора таковы, что позволяют быстро распространяться всякому начавшемуся разложению, что непременно приводит к быстрому повышению давления и/или температуры. Разрыв по меньшей мере одного предохранительного устройства (защитного диска, вентиля, клапана) защищают реактор и сепаратор от избыточных давлений и позволяет продуктам разложения удаляться во внешнюю среду. Кроме явления загрязнения вызванного удалением во внешнюю среду порошкообразного углерода, следует особенно опасаться воспламенен НИН газов разложения, являющегося причиной бурных взрывов, которые 4огут вызвать, материальный ущерб и 1анести повреждения людям. Все это вызывает необходимость отвода газов разложения без их воспламенения и взрыва.

Известен способ отвода газов, выделяющихся при разложении этилена в аппаратах под высоким давлением, заключающийся в выведении газов из аппарата при разрушении предохранительно о устройства в стенке аппарата во внешнюю среду через охлаждающие устройства, при этом охлаждение газов начинается с задержкой во времени (с момента разрушения предохранительного устройства до момента, когда газ входит в охлаждающее устройство) в пределах 50-100 мкс

Известно также устройство для отвода газов, вьвделяющихся при разложении этилена в аппаратах под высоким давлением, представляющее собой трубообразный дымоход, непосредственно соединенный с аппаратом под высоким давлением и отделенный от него предохранительным устройством в стенке аппарата 1).

Однако известные способ и устройство не обеспечивают полную надежность предотвращения воспламенения и взрыва газов разложения.

. Это объясняется следующим образом. В противоположность известным в технике положениям самовозгорание газов разложения под влиянием их повьш1енной темперЛуры не является обязательно основной причиной воспламенения этих газов, а чаще лишь второстепенной. Это подтверждается результатами экспериментов, проведенных при отсутствии разложения в реакторе и осуществляемых с разрывом по меньшей мере одного из предохранительных устройств, при этом температура этилена в момент, предшествующий разрыву, не превьт1ает 200 С.

Kpoke того, несмотря на отсутствие аномального нагрева до момента разрыва предохранительного устройства, наблюдается удаление воспламененного газа на выходе из сети отвода газов (дымохода), и можно наглядно продемонстрировать наличие ударной волны, распространяющейся со скоростью примерно 500-700 м/с. Это объясняется тем, что после разрыва предохранительного устройства воздух содержащийся в сети отвода (дымоходе и вначале находящийся в неподвижном состоянии, перемещается под деиствием волны давления со скоростью, зависящей от его силы и скорости звука в данной среде. Волна давления, которая предшествует протеканию этилена и газов разложения в сеть отвода (вытяжной канал), сжимает и нагревает воздух, содержащийся в сети отвода. Кроме того, еслисеть отвода газов не является полностью линейной, а имеет хотя бы одну изо. гнутую секцию, соединяющую боковую стенку реактора или сепаратора с вертикальной секцией дымохода, либо изменение сечения, то волна давления обычно не является плоской и, таким образом, отражается от стенок сети отвода газов; эти отражения волны давления обеспечивают возможности фокусировки волн ,по оси симметрии данной сети отвода и, следовательно, возможности нагрева определенных точек в сети отвода газов. Возможность последовательных отражений предохранительного диска от стенок дымохода является третьей причиной локального нагрева, сопровождающего нагрев под влиянием волны давления и увеличивающего общий тепловой эффект.

Выше описанные явления нагрева пр -отсутствии какого-либо разложения этилена достаточны для того, чтобы довести температуру в некоторых точйах дымохода до значения более . Явления диффузии, различия скорости газа, протекающего в дымоходе между его стенками и осью симметрии, изменения сечения направления дымохода способствует локальному

образованию зон предварительного смешивания воздуха и газа. Именно на границе раздела смеси горячий воздух - этилен, которая перемещается со скоростью ниже скорости волны давления и которая в результате этого следует за данной волной давления, т.е. в плоскости указанных зон предварительного смешивания начинается воспламенение. Затем эти зоны предварительного смешивания увлекаются отходящим газом к наружной -части дымохода. Таким образом, они быстро исчезают из дымохода в процессе вытеснения воздуха газом. Кроме того, пламя переносится выходящим потоком к зоне выхода из дымохода, где оно поддерживается в течение времени отвода газов. Воспламенению газа под действием указанной волны давления способствует повышенная температура этого газа, которая приводит в результате к увеличению температуры смеси воздух - газ и вследствие этого газ разложения более восприимчив к воспламенению под влиянием волны давления, чем этилен при 200 С. Такое увеличение температуры смеси воздух газ приводит в результате к самовозгоранию газов разложения под влиянием непосредственно их температуры.

Из этого следует, что для решения проблемы наиболее важным является параметр процесса по времени с момента открытия предохранительного устройства до конца выпуска газа. Однако этот параметр согласно известному способу в пределах 50-100 мкс не обеспечивает достаточную эффективность, поскольку наиболее часто продолжительность нестационарной фазы течения потока, вызывающего эффект волны давления, значительно меньше.

Цель изобретения - повьш1ение пожаро- и взрьтобезопасности процесса.

Цель достигается тем, что согласно способу отвода газов, вьвделяющихся при разложении -этилена в аппаратах под высоким давлением, заключающемуся в выведении газов из аппарата при разрушении предохранительного устройства в стенке аппарата во внешнюю среду через охлаждающие устройства, при этом охлаждение газов начинается с задержкой во времени, последнюю вьщерживают в пределах 12I 23 МКС, охлаждение осуществляют