Образование взрывчатых смесей

В процессе эксплуатации установок, работающих под высоким давлением (баллонов и резервуаров для хранения горючих жидкостей и газов, трубопроводов для их транспортирования, установок для разделения газовых смесей методом охлаждения, компрессоров и т.д.), образование системы «горючее – окислитель» может привести к взрыву. Различают самовоспламеняющиеся и несамовоспламеняющиеся системы. Для последних необходим источник зажигания – инициатор. Существуют три принципа предотвращения взрывов: исключение образования горючих систем, предотвращение инициирования горения, локализация очага горения в пределах определённого устройства, способного выдержать последствия горения.

Методы нейтрализации системы «горючее – окислитель»:

а) Исключение образования горючих систем

Негорючие (взрывобезопасные) смеси, содержащие горючее и окислитель, можно разделить на три группы: бедные смеси, у которых π < π_min (π-концентрация горючего в окислителе); богатые смеси, у которых π>π_max, и смеси, флегматизированные инертным компанентом.

Метод поддержания концентрации горючего меньше нижнего концентрационного предела широко используется при работе с гомогенными газообразными смесями горючих веществ с окислителями, когда π_min достаточно велика (9-15% и выше).

Метод флегматизации взрывчатых смесей – это введение инертного компонента в фиксированное содержание смеси окислителя и горючего. Тем самым понижается температура горения (энергия затрачивается на нагревание дополнительного компонентов смеси продуктов сгорания) Вместе с температурой горения уменьшается и скорость распространения пламени. Увеличивая количество флегматизатора, скорость горения можно свести к нулю и превратить смесь в негорючую.

В качестве флегматизаторов применяют: тепловые флегматизаторы (CO₂, N₂, H₂O), не принимающие участие во взаимодействии горючего с окислителем, и ингибиторы (химически активные) способные тормозить реакцию горения. Избыточный компонент смеси можно рассматривать как тепловой флегматизатор.

Эти методы широко используются для обеспечения взрывобезопасности при освобождении установок от заполняющих горючих газов, при освобождении (продувке) газопроводов, при хранении горючих жидкостей в больших емкостях, при их разливе методом передавливания и т.п.

Большую опасность имеет система «масло-кислород (воздух)». Смазочные масла при нагреве подвергаются термическому разложению. Продукты крекинга масла представляют собой легко воспламеняющиеся углеводородные фракции с температурой кипения 330-420К и температурой застывания 150К. Такие фракции образуются, например, в последней ступени компрессора, где давление превышает 7 МПа, а температура сжатия достигает 450К и более. При смешении указанных фракций с жидким кислородом они взрываются под влиянием различных импульсов (искры, ударной волны, и др.)

Для удаления масла и продуктов его разложения проводится обезжиривание сосудов для жидкого и газообразного кислорода при их изготовлении, после ремонта и в процессе эксплуатации.

Сосуды в процессе эксплуатации обезжиривают, если nVc/F = 500, где n – число заполнений емкости, V – объем жидкого кислорода, заливаемого в емкость (м³) , F - внутренняя поверхность сосуда (м²); с – содержание масла в жидком кислороде (мг/м³) - более 10 мг/м³.

Также не реже 1 раза в год (если с > 10 мг/м³) обезжириваются трубопроводы и шланги в процессе эксплуатации.

В компрессорных установках для предотвращения образования взрывчатой системы «масло-кислород» производят:

- смазывание цилиндров специальными маслами и эмульсиями,

- тщательное регулирование расхода масла,

- улучшение работы холодильников и масловлагоотделителей.