Bezpečnost chemických výrob N111001

Transkript

1 Bezpečnost chemckých výrob N00 Petr Zámostný místnost: A-72a tel.: 4222 e-mal: Rzka spojená s hořlavým látkam 2 Povaha procesů hoření a výbuchu Požární charakterstk látek Prostředk snížení nebezpečí požáru nebo exploze

2 Požární charakterstk látek Koncentrační rozmezí Meze výbušnost Lmtní koncentrace kslíku Charakterstcké teplot Bod vzplanutí Bod hoření Teplota samovznícení Bod vzplanutí (Flash Pont) Teplota, př níž hořlavá látka vtvoří dostatek par k tomu, ab se vzduchem tvořl hořlavou směs Hoření potřebuje dodatečnou ncac Vzplanutí je pouze dočasné Závsí na tlaku Př teplotách pod teplotou vzplanutí není možné zapálení, protože tlak par látk je přílš malý k tomu, ab se vtvořl zápalné směs par se vzduchem. To však neznamená, že př teplotách pod teplotou vzplanutí neexstují nebezpečí požáru. Zdrojem zapálení může být látka velm rchle zahřátá na svou teplotu vzplanutí. 2

3 Měření bodu vzplanutí Měření bodu vzplanutí uzavřený kelímek otevřený kelímek 3

4 přesnost Určení bodu vzplanutí směsí Expermentálně Z bodů vzplanutí složek v bodu vzplanutí směs je parcální tlak hořlavé složk roven tenz par čsté složk př jejím bodu vzplanutí je součet poměrů parcálních tlaků hořlavých složek jejch tenzím př jejch bodech vzplanutí roven 0 T p T p FP, mx FP0, p T 0 p FP, mx T FP0, p T x p 0 T Raoultův zákon Tenze par p H T T 0 0 v ref 0 T p T exp nebo log T ref RTT p B A T C Bod hoření (zápalnost) (Fre Pont) Teplota, př které pár nad hořlavou látkou po zapálení vtrvale hoří Hoření potřebuje dodatečnou ncac Hoření je trvalé = produkuje teplo pro dostatečnou tvorbu dalších par Všší než bod vzplanutí Bod hoření leží výše než bod vzplanutí. Rozdíl mez oběm teplotam je u nízkovroucích kapaln velm nepatrný, avšak vzrůstá se snžující se těkavostí kapaln. 4

5 Teplota samovznícení (Autognton temperature) Teplota, př které hořlavá látka samovolně vznítí Hoření nepotřebuje dodatečnou ncac Všší než bod zápalnost Vznícení se vvolá poze působením tepla, bez dalšího ncačního zdroje Měření teplot samovznícení Baňka je umístěna v pícce s regulovanou teplotou Hořlavá látka je vpravena dovntř Vzuální dentfkace vznícení odkaz 5

6 Příklad hodnot T FP, C Methanol 2 Benzen - Benzn -40 T AIT, C Methan 538 Methanol 464 Toluen 536 Odhad mezí výbušnost Emprcký odhad ze složení látk (Llodovo pravdlo) DMV C st 3. 5 HMV C st stechometrcká koncentrace C st z rovnce hoření C H O N S O2 x CO2 H O x z w 2 2 C st mol palva 00 mol palva mol vzduchu 00 C st S 0.2 obsah O 2 ve vzduchu 6

7 Odhad mezí výbušnost Llodovo pravdlo platí dobře pro uhlovodíkové směs stejné produkt hoření podobná teplota hoření pro ostatní organcké látk mohou být odhad dost nepřesné Odhad jsou přesnější pro dolní mez výbušnost hlavní složkou těchto směsí je vzduch, takže jsou s navzájem podobnější je lépe defnovaná stechometre spalování Dolní mez výbušnost látek podle jejch spalného tepla 7

8 Horní mez výbušnost látek podle jejch spalného tepla Odhad mezí výbušnost Larrho pravdla zahrnují porovnání různých látek podle jejch spalného tepla a stechometre spalování K DMV Hc 00 K 2 DMV H S c výpočet spodní meze výbušnost DMV 00K SK 2 První Larrho pravdlo K ~ 0, K 2 ~ 00 podobně nepřesné jako Llodovo pravdlo 0 DMV S 8

9 Odhad mezí výbušnost Druhé Larrho pravdlo konstant se spočítají z expermentálně zjštěných mezí výbušnost pro referenční látku K DMV, ref H c, ref 00 K DMV, ref H c, ref referenční látka unverzálně lze použít např. methan lepší výsledk se docílí př použtí co nejpodobnější referenční látk Podrobnější nformace Brtton, L.G.: Usng Heats of Oxdaton to Evaluate Flammablt Hazards, Process Safet Progress 2, 3-54 (2002). 2 S Charakterstk ve fázovém dagramu 9

10 Závslost mezí výbušnost na teplotě Závslostí na teplotě se přesně rozumí závslost na počáteční teplotě testované směs Rozmezí výbušnost se s rostoucí teplotou obecně rozšřuje Závslost lze získat % obj. 0 měřením 9 8 emprckým a poloemprckým 7 rovncem 6 Podrobný zdroj Brtton, L.G.: Further Uses of the Heat of Oxdaton n Chemcal Hazards Assesment, Process Safet Progress 2, 3-54 (2002) t Příklad použtí emprckých rovnc pro výpočet dolní meze výbušnost př lbovolné teplotě Míra závslost DMV na teplotě je určena lmtní teplotou, která ještě umožňuje šíření plamene T lm, která závsí na spalném teple stechometrckém poměru kslíku ve spalovací reakc HC uhlovodík Tlm 28 7, 463 S ostatní látk s C, H, O, N atom H Tlm , 6944 S chlorované uhlovodík HC Tlm 28 8, 3846 S C 0

11 Příklad použtí emprckých rovnc pro výpočet dolní meze výbušnost př lbovolné teplotě Mez výbušnost př lbovolné teplotě se vpočítá z lmtní teplot umožňující šíření plamene ze známé hodnot meze výbušnost př normální teplotě T 0 (z bezpečnostního datového lstu) Tlm T DMV DMV,0 T T lm 0 Podobně lze počítat horní mez výbušnost (s menší přesností) Závslost mezí výbušnost na tlaku, obj. % HMV DMV p, kpa

12 Závslost mezí výbušnost na tlaku S klesajícím tlakem se meze výbušnost sblžují Změna dolní meze výbušnost je velm malá s výjmkou velm malých tlaků Př určtém tlaku (pro každou látku) se meze spojí př nžším tlaku neexstuje výbušná směs Nebezpečnost směs roste s rostoucím tlakem klesá s klesajícím tlakem Korekce mezí výbušnost na tlak Obvkle nebývá třeba protože dolní mez se přílš nemění směs nad horní mezí se nepovažuje za bezpečnou Kd to potřeba je? zejména, chceme-l dostat zařízení mmo výbušnou oblast snížením tlaku Jak lze korekc provést expermentálně výpočtem podle metod Arnaldos J. a kol.: Predcton of flammablt lmts at reduced pressures, Chemcal Engneerng Scence 56, (200). 2

13 Meze výbušnost směsí Směs par Le Chatelerova rovnce DMV, mx n HMV, mx n DMV, HMV, Předpoklad konstantní tepelná kapacta produktů podobný adabatcký teplotní ohřev podobná knetka spalování Specfka pro pár kapalných směsí mez výbušnost je dána jako objemový zlomek v plnné fáz složení kapaln je dáno jako DMV, mx n nějaký zlomek v kapalné fáz (x ) tto zlomk nemusí být stejné nedojde-l k odpaření celého objemu kapaln různé látk těkají různě rchle a jsou schopné vtvořt různé koncentrace par rovnováha dána Raoultovým zákonem 0 x p knetka určena rchlostí odpařování DMV, 3

14 Hořlavé kapaln podle ČSN Tříd nebezpečnost: I. třída nebezpečnost teplota vzplanutí do 2 C, II. třída nebezpečnost nad 2 C do 55 C, III. třída nebezpečnost nad 55 C do 00 C, IV. třída nebezpečnost nad 00 C do 250 C. Teplotní tříd: T - teplota vznícení nad 450 C, T2 - teplota vznícení 300 až 450 C, T3 - teplota vznícení 200 až 300 C, T4 - teplota vznícení 35 až 200 C, T5 - teplota vznícení 00 až 35 C, T6 - teplota vznícení 85 až 00 C Hořlavé kapaln podle S-vět extrémně hořlavé kapaln s bodem vzplanutí do 0 C nebo látk vznětlvé př stku se vzduchem za normálních podmínek vsoce hořlavé kapaln s bodem vzplanutí do 2 C; látk u kterých může za normálních podmínek dojít k zahřívání a samovznícení; pevné látk které se mohou vznítt a dále hořet po krátkém stku se zápalným zdrojem; látk uvolňující ve stku s vlhkostí vsoce hořlavé pln Hořlavé s bodem vzplanutí mez 2-55 C 4

15 Cvčení: odhad mezí výbušnost směs Modelová směs koksárenský pln Složení směs oxd uhelnatý 5 % hm. vodík 0 % hm. methan 40 % hm. oxd uhlčtý 0 % hm. dusík 25 % hm. Cvčení: Zjstěte bod vzplanutí ethanolu Vpočítejte bod vzplanutí 40% roztoku ethanolu ve vodě e.html 5