Определение самого взрывопожароопасного вещества обращающегося в лаборатории химического осаждения паров

Из всех приведённых веществ самыми опасными являются ацетилен, водород и метан. Определим наиболее опасное вещество с помощью таблицы степень взрывопожароопасности.

Таблица 2.1

Сравнение степени взрывопожароопасности

Пожаровзрыво-опасные свойства вещества	Ацетилен	Водород	Метан	Вывод
Температура воспламенения	335оС	510оС	545оС	температура воспламенения ацетилена ниже, что делает ацетилен более опасным веществом.
Концентрационные пределы распространения пламени	Нижний – 2,5 об.% Верхний - 80 об.%	Нижний – 4 об.% Верхний - 75 об.%	Нижний – 5 об.% Верхний - 15 об.%	ацетилен более опасен при малых концентрациях, а метан наиболее опасен при высокой степени концентрации.
Максимальное давление взрыва	1009 кПа	730 кПа	706 кПа	Давление взрыва выше у ацетилена, следовательно ацетилен наиболее опасен.
Минимальная энергия зажигания	0,03 МДж	0,017 мДж	0,28 мДж	Наиболее опасен водород, так как минимальная энергия зажигания у него ниже

Общий вывод: из представленных веществ наиболее опасным является ацетилен, так как у него температура воспламенения ниже, а максимальное давление взрыва выше, чем у других газов. Для дальнейшего расчёта категории помещения на пожаровзрывоопасность будем использовать данные по ацетилену.

2.3 Определение возможности образования горючей среды при нормальных и аварийных режимах работы

В производственных условиях в технологическом процессе используют различные горючие газы при различных температурах и давлении. В качестве химического сырья в установке EasyTube 3000 применяются углеродосодержащие газы для выращивания углеродных нанотрубок.

Из-за неправильной эксплуатации аппаратов с горючими газами может образоваться горючая среда. В производственных помещениях горючие паро- и газовоздушные смеси могут образовываться в двух характерных случаях: при выходе горючих веществ из нормально действующих технологических аппаратов; при выходе горючих веществ из поврежденного технологического оборудования.

Для этого необходимо знать верхние и нижние концентрационные пределы распространения пламени.

Условия для образования взрывоопасных (горючих) концентраций (ВОК):

а) наличие достаточного количества горючего газа;

б) наличие достаточного количества кислорода;

в) наличие источника энергии для воспламенения горючего газа.

Для образования ВОК вышеуказанные условия должны выполняться одновременно.

Возможность образования взрывопожароопасной концентрации в аппарате или трубопроводе связано с разгерметизацией либо остановкой работы и неполным удалением газов из внутреннего объема системы, а при пуске аппаратов и трубопроводов – в результате недостаточного удаления воздуха.

Непосредственными причинами образования взрывоопасных концентраций при остановке аппаратов являются:

– неполное удаление из аппарата огнеопасных газов;

– недостаточная продувка водяным паром или инертным газом внутреннего пространства аппаратов и трубопроводов от оставшихся газов;

– негерметичное отключение от подлежащих остановке аппаратов соединенных с ними трубопроводов с огнеопасными газами.

Просачиваясь через негерметичные задвижки, газы постепенно накаливаясь, могут образовать взрывоопасные концентрации даже в полностью опорожненных и правильно продутых аппаратах и трубопроводах.

2.3.1 Определение возможности образования горючей среды при нормальных режимах работы

Горючие газы будут автоматически воспламеняться в присутствии кислорода при температуре около 500°C.

Внутри реактора:

– есть достаточное количество горючего газа;

– есть источник энергии (1100°C печи температура);

– недостающим условием является наличие кислорода.

Вне реактора:

– есть достаточное количество кислорода;

– есть источник энергии (1100°C печи температура);

– недостающим условием является наличие горючего газа.

Для предотвращения образования горючей среды, мы не должны допустить попадание кислорода внутрь реактора, а также выход горючих газов за пределы реактора.

Наличие горючей смеси газа с воздухом внутри аппаратов и трубопроводов может быть выражено условием:

φнкпрп ≤ φр ≤ φвкпрп

(2)

Взрывобезопасные условия эксплуатации аппаратов с горючими газами и перегретыми парами определяют из выражений:

φр.без≤ 0,9 · (φнкпрп – 0,0021)

(3)

или

φр.без ≥ 1,1 · (φвкпрп + 0,0042)

(4)

где φ_р.без – взрывобезопасная концентрация горючего вещества в газопаровоздушной смеси, об. доли.

Рабочую концентрацию горючего газа в смеси с окислителем можно определить по формуле:

φр.без = · 100%

(5)

где V_Г , V_ОК - объемы соответственно горючего газа и окислителя в аппарате, м³.

Произведем расчет взрывобезопасных концентраций для ацетилена:

В смеси с воздухом:

φ_р.без = ·100% = 60%

φ_р.без≤ 0,9 · (2,3 – 0,0021) φ_р.без≤ 2,068

φ_р.без ≥ 1,1 · (80,7 + 0,0042) φ_р.без ≥88,775

2,068 ≤ 60≤ 88,775

Условие выполняется, следовательно авария не произойдет.

В смеси с кислородом:

φ_р.без = · 100% = 93,75%

φ_р.без≤ 0,9 · (2,3 – 0,0021) φ_р.без≤ 2,068

φ_р.без ≥ 1,1· (93+ 0,0042) φ_р.без ≥102.305

2,068 ≤ 93,75≤ 102,305

Условие выполняется, следовательно авария не произойдет.

Как правило, аппараты заполнены газами без наличия воздуха, рабочая концентрация газа в аппарате будет равна 100%. Следовательно, она практически всегда выше верхнего концентрационного предела воспламенения, т.е. опасность взрыва (взрывоопасная концентрация) отсутствует. Однако она может возникать в периоды пуска и остановки аппарата.

2.3.2 Определение возможности образования горючей среды при аварийных режимах работы

Причины повреждения технологического оборудования принято классифицировать следующим образом:

– повреждения в результате механических воздействий;

– повреждения в результате температурных воздействий;

– повреждения в результате химических воздействий.