Способ взрывопожарозащиты технологических аппаратов Советский патент 1993 года по МПК A62C4/02 

Изобретение относится к пожарной технике и может быть использовано в промыш- ленностидля взрывозащиты технологических емкостных апппаратов.

Известен способ флегматизации путем насыщения внутреннего объема технологических аппаратов горючими.газами и парами до концентраций выше верхнего концентрационного предала распространения пламени (воспламенения), т.е. заполнения их избыточным горючим.

Избыточное горючее в большинстве случаев является более эффективным, в сравнении с инертными добавками, флегма- тиэатором. Однако данный способ не может быть использован в технологических процессах, где требуется увеличить содержание кислорода в перерабатываемой смеси, либо где велико соотношение паровой и жидкой фаз. Концентрация паров над уровнем многокомпонентной жидкости, иепользу - емой в качестве флегматизатора, через давление насыщенных паров зависит от температуры, а также от соотношения паровой и жидкой фаз. При больших числах этого соотношения состав жидкой фазы изменяется по мере испарения жидкости, снижая упругость ее паров. Поэтому, при большой высоте аппарата достичь равновесной концентрации паров внутри его, которая соответствовала бы исходной упругости паров, невозможно. Это лишает возможности применять метод флегматизации среды избыточным горючим.

Целью изобретения является повышение пожаровзрывобезопасности аппаратов путем реализации метода флегматизации перерабатываемой в аппарате горючей смеси избыточным горючим в условиях большого соотношения паровой и жидкой фаз за счет перевода части горючего в аэрозольное состояние. Предлагаемый способ позволяет также флегматизировать горючую среду в условиях повышенного содержания кислорода в перерабатываемой смеси.

Сущность изобретения состоит в том, что для реализации предлагаемого способа часть горючего из перерабатываемой смеси, находящегося в парогазовом состоянии пе- реаодмтся в(заменяется на)конденсированную (аэрозольную)фазу, диспергированную в газовом объеме аппарата. Аэрозольная

(/

С

VI

О

Ьь Јь

ел ю

часть, составляющая избыточное горючее смеси может быть введена в аппарат в дополнение к паровой фазе горючего. В этом случае получается гибридная смесь кислорода (воздуха) с горючими парами и аэрозо- лем. Суммарная массовая концентрация горючего (смеси паров с аэрозолем) должна быть не менее значений массовой концентрации верхнего предела распространения пламени (воспламенения) для горючей сме- си. То есть, количество горючего в аэрозоле при переходе всей своей массы в парообразное состояние должно составить в общей массе концентрацию соответствующую эффекту флегматизации. Перевод части го-° рючего в перерабатываемой горючей смеси из паровой в конденсированную фазу аэрозоля позволяет увеличить содержание кислорода в смеси, а также за счет увеличения кривизны испаряемой поверхности повы- сить давление паров над поверхностью жидкости, диспергированной в паровой среде объема аппарата и тегЯ самым компенсировать влияние больших значений соотношения паровой и жидкой фаз в объеме аппарата.

Существенными признаками изобретения является то, что часть горючего из общей массы паров в аппарате переводится в аэрозольное состояние и то, что суммарная массовая концентрация горючего во взвешенной конденсированной фазе аэрозоля и в паровой фазе внутри аппарата должна поддерживаться равной верхнему концентрационному пределу распространения пла- мени.

Пример 1. В аппарате колонного типа, ёмкостью 450 м3. хранят дистилят нефти. Соотношение паровой к жидкой фазе в аппарате составляет 25:1. Соотношение вы- соты к диаметру аппарата - 10:1. Упругость паров дистилята не позволяет получать во всем объеме аппарата: концентрацию паров, соответствующую флегматизирующему эффекту. Для достижения такой концентра- ции паров в,верхней точке аппарата требуется либо привести соотношение фаз 4:1, либо нагревать дистилят свыше рабочей температуры на 20...30°С, что не допускается по условиям технологии. Поэтому эффект флегматизации по всему объему достигается следующим образом: часть дистилята с днища аппарата насосом высокого давления через щелевые распылители диспергируется в виде аэрозоля в паровоздушный объем над слоем жидкой фазы. За счет повышенной упругости паров над поверхностью частиц диспергированной жидкости устраняется влияние большой величины соотношения паровой и жидкой фаз, достигается эффект флегматизации всей среды.

Пример 2. Через аппарат емкостного типа для переработки термополимеров прокачивают алкановоздушную смесь, содержащую пропан, бутан и пентан. По условиям технологии для обеспечения окисления термополимеров требуется увеличение содержания кислорода в смеси до 20 об.%. Флегматизирующая концентрация, избыточного горючего (равная верхнему концентрационному пределу воспламенения паровоздушной смеси, 10 об.%) не позволяет повысить концентрацию кислорода всме- си выше 19об.%.

В целях обогащения рабочей смеси в аппарате кислородом до 20% об. паровоздушную смесь в аппарате, содержащую 4,5% об. пропан-бутана и 5,5% об. пентана охлаждают ниже температуры сжижения пентана (+36°С), который конденсируясь в смеси, переходит в дисперсную фазу жидкостного аэрозоля, где дисперсной средой является паровоздушная смесь пропан-бутана и воздуха. Массовая концентрация пропана,бутана и пентана в смеси с воздухом и в случае паровоздушной смеси и в случае ээрозолепаровоздушной смеси соответствует значениям верхнего концентрационного предела воспламенения (10% об.), что обеспечивает флегматизацию смеси избыточным горючим при повышенном содержании кислорода.

Использование: для взрывопожароза- щиты технологических аппаратов. Переводят часть горючего из парообразного состояния в аэрозоль при условии, что суммарная массовая концентрация горючего (смесь паров и аэрозоль) поддерживается вс аппарате больше значения массовой концентрации верхнего предела распространения пламени.