Файл: Рачевский, Б. С. Транспорт и хранение углеводородных сжиженных газов.pdf

Высший предел воспламеняемости или взрываемости — эго мак­ симальное содержание горючей части в газовоздушной смеси, при котором смесь остается горючей и воспламеняется от какого-либо источника воспламенения.

Существование высшего и низшего пределов взрываемости объяс­ няется тепловыми потерями при горении.

По мере сокращения количества горючего компонента в газо­ воздушной смеси все больше увеличивается расход тепла на нагрев

в табл. 20.

Графически пределы взрываемости газов приведены на рис. 15. На базе пределов взрываемости разработаны все конструкции приборов по обнаружению взрывоопасной концентрации воздуха

в помещениях газоприемораздаточных объектов.

Взрыв газовоздушной смеси возникает при воспламенении и го­ рении ее в ограниченном пространстве (производственное помещение, подвал, канал, резервуар, топка котла). Горение смеси в этих усло­ виях сопровождается нагреванием и расширенивхМ газов, что при­ водит к быстрому повышению давления, которое вызывает разруше­ ние строительных конструкций, а нагретые горючие газы образуют очаги пожара. При взрыве газовоздушной смеси скорость распро­ странения пламени обычно достигает нескольких сотен метров в се­ кунду. Это явление воспринимается человеком как мгновенное и быстротечное.

Высокая температура пламени при горении сжиженных газов даже при кратковременном прикосновении (от доли секунды до нескольких секунд) вызывает тяжелые ожоги открытых частей

43

человеческого тела. Длительное воздействие пламени вызывает пожар сгораемых построек и разрушение несгораемых железобетонных и металлических конструкций.

Рис. 15. Пределы взрываемости углеводородных и других газов, входящих в состав сжиженного и других горючих газов

Таблица 20

Пределы взрываемости углеводородных и других газов, входящих в состав сжиженного

и прочих горючих газов

Пределы взрываемости,

44

Таким образом, серьезной задачей работников, занятых в обла­ сти транспорта, хранения и использования сжиженных газов, является создание условий, исключающих возможность образования в помещениях и других ограниченных пространствах взрывных концентраций сжиженного газа в газовоздушной смеси, а также появления источников воспламенения этой смеси (пламени, искр и т. д.).

Горение сжиженных углеводородных газов

Полное и быстрое горение сжиженных газов возможно при усло­ вии обеспечения перемешивания газа с воздухом в соотношениях, обеспечивающих нормальное протекание реакций взаимодействия между горючими компонентами и кислородом.

При горении сжиженных газов в нормальных условиях образу­ ются продукты горения, состоящие из двуокиси углерода и водяных паров. Если в газах содержатся сернистые соединения, в продуктах горения имеется также сернистый газ.

В продуктах горения содержатся также азот воздуха, посту­ пившего на сжигание газа, и неизрасходованное количество кисло­ рода этого воздуха.

При недостаточном поступлении воздуха в продуктах сгорания содержится и окись углерода СО — продукт неполного сгорания сжиженного газа, а также несгоревшие компоненты газа.

Реакция горения сжиженных углеводородных газов, при которой выделяются двуокись углерода и вода, дает возможность теоретиче­ ски определить количество воздуха, в том числе кислорода, необ­ ходимого для сжигания единицы объема или массы того или иного газа, а также состав и количество образующихся продуктов сго­ рания.

Так, например, горение пропана выражается следующим ура­ внением

С3Н8 + 502 = ЗС02 + 4Н.20 .

Из уравнения следует, что при сгорании одного объема пропана образуются три объема двуокиси углерода и четыре объема водяного пара. Одновременно на один объем кислорода воздуха, расходуе­ мого в процессе горения пропана, вводится 3,76 объема азота, вхо­

содержанием двуокиси углерода в продуктах горения метана, этана, пропана, бутана, этилена, пропилена и бутилена и избытком воз­ духа. Из графика видно, что кривые для пропана и бутана практи­ чески совпадают. Это означает, что содержание двуокиси углерода в продуктах сгорания пропана или бутана, а также смеси этих

45

двух продуктов одно и то же. Это означает также, что содержание небольших количеств других углеводородов в этой смеси практи­ чески не влияет на основную зависимость между количеством обра­ зуемого в продуктах сгорания двуокиси углерода и избытком воз­

духа.

Пользуясь кривыми рис. 10 и табл. 21, можно также определить количественный состав продуктов сгорания в зависимости от про­ центного содержания двуокиси углерода и избытка воздуха.

Например, на кривой пропан — бутан принята точка, соответству­ ющая 8% содержания двуокиси углерода, что обеспечивается при избытке воздуха около 66%. Из табл. 21 находим:

избыток Воздуха. % от т еоретического

Рис. 16. Кривые зависимости между процентным содержа­ нием двуокиси углерода в продуктах горения метана, этана, пропана, бутана, этилена, пропилена и бутилена и избыт­ ком воздуха

объем двуокиси углерода, получаемого при сгорании 1 м3 про­ пана, 3 м3;

объем азота, получаемого при сгорании 1 м3 пропана, 18,86 м3; итого объем сухих продуктов сгорания (без учета водяного пара)

1 8 ,86+ 3 ---- > 21,86 м3.]

Объем сухих продуктов сгорания пропана, исходя из того, что 3 м3 двуокиси углерода составляет 8%, определяем следующим образом:

3мЗС02-8 %

хм® продукт сгорания — 100%.

Объем продуктов сгорания —

46

Глава 3

ТРАНСПОРТ СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ

фракционирующих установках, используются в качестве сырья в химической промышленности и в качестве топлива в быту, про­ мышленности и автотранспорте.

От заводов-изготовителей к потребителям сжиженные газы до­ ставляют в сосудах под давлением или в изотермических емкостях, а также по трубопроводам. Доставка — сложный организационно­ хозяйственный и технологический процесс, включающий транспор­ тирование сжиженных газов на дальние расстояния, обработку газов на кустовых базах и газонаполнительных станциях, транс­ портирование их на ближние расстояния для непосредственной доставки газа мелким потребителям.

Транспорт сжиженных углеводородных газов осуществляется следующими способами:

по железной дороге в специальных цистернах и вагонах, гружен­ ных баллонами;

автотранспортом в специальных автоцистернах и автомобилях, груженных цистернами и баллонами;

морским транспортом на специальных судах-танкерах; речным транспортом на танкерах и баржах, груженных резер­

вуарами и баллонами; авиатранспортом — в баллонах; по трубопроводам.

Крупные промышленные потребители сжиженных газов, распо­ ложенные, как правило, вблизи от газоперерабатывающих и нефте­ перерабатывающих заводов, получают сырье от заводов-поставщиков непосредственно по трубопроводам. Сжиженные газы, предназна­ ченные для бытового потребителя, для автотранспорта и мелких промышленных нужд, отпускаются через кустовые базы (КБ) и га­ зонаполнительные станции (ГНС).4