Bezpečnost chemických výrob N Petr Zámostný místnost: A-7a tel.: 4 e-mail: petr.zamostny@vscht.cz Následky a prevence požárů a explozí Následky explozí Prostředky snížení nebezpečí požáru nebo exploze
Následky explozí Tlaková vlna Odletující střepiny Tepelné sálání Požár Odhad následků je důležitý pro havarijní plánování Enegie chemické exploze Tlaková vlna chemické exploze tepelná expanze produktů reakce změna molového čísla v průběhu reakce P nt P n T C 3 H 8 + 5 O + 8,8 N 3 CO + H O + 8,8 N n = 4.8 n = 5.8 C 7 H 5 (NO ) 3 C + 6 CO +,5H +,5 N
Energie mechanické exploze W e c c W e PdV P V p T T p P V P P / PV P V Při mechanické explozi se uvolní mechanická energie obsažená v substanci Stlačený plyn uvolní se kompresní práce Kapalina pod tlakem neexpanduje velmi malá energie exploze Šíření tlakové vlny p t t t 3 t 4 t 5 počátek vzdálenost 3
přetlak, kpa 5.. Poškození vlivem tlakové vlny přetlak [kpa] Poškození 3-7 Rozbitá okna 5- Poškození běžných betonových zdí 5 Kritické poškození průmyslových zásobníků 5 Převrácené železniční vagóny 7 Totální destrukce budov > Velmi nízká pravděpodobnost přežití Odhad síly tlakové vlny Přepočtená vzdálenost 3 r m 3 m kg Z m kg TNT 3 Ekvivalent TNT přepočtená vzdálenost, m.kg -/3 4
Ekvivalent TNT Ekvivalentní množství trinitrotoluenu, které při explozi vyvolá stejnou tlakovou vlnu m TNT me E TNT H kj E TNT 4686 kg Účinnost využití energie η = pro ohraničenou explozi =,, pro neohraničenou explozi Specifická energie exploze látky E H, kj/kg Odhadována z termodynamických veličin ΔA spal, ΔG spal, ΔH spal Nepřesnost způsobená aproximací stejného chování deflagrace a detonace Pokročilejší metody vyžadují mnohem více dat Odhad následků exploze - software 5
Prevence požárů a explozí Inertizace Eliminace statické elektřiny Nevýbušné zařízení a nástroje Ventilace Automatické protipožární systémy Prostředky pro izolaci místa požáru Inertizace Ředění výbušné směsi inertem pod hladinu MOC MOC pro většinu plynů ~ % obj. O Průtočná inertizace kontinuální přívod inertu a odvod směsi Vakuová inertizace (periodická) evakuace nádoby + odtlakování přívodem inertu Tlaková inertizace (periodické) natlakování inertem + odtlakování Kombinovaná Sifonová naplnění kapalinou, vypuštění kapaliny s nasátím inertu 6
Průtočná inertizace y y (O ) y y(o ) Velké zásobníky ideální mísiče Dlouhá doba inertizace spotřeba inertu dy dt F y V y Vakuová inertizace p konstantní koncentrace O p V konstantní množství O (v případě čistého inertu) a p V RT p V RT V n O y n ao y n a O n y t p V RT y y pvv RT pv RT y p p V 7
Tlaková inertizace p T konstantní koncentrace O p konstantní množství O (v případě čistého inertu) a 3 t p y y p T p p p y 3 y y pt pt pt y j y p p T j Riziko akumulace statického náboje Nádoby z nevodivých materiálů sklo, plasty, smaltované povrchy Neuzemněné nádoby Nevodivé kapaliny Volný pád kapalin a prachů 8
Prevence rizik statické elektřiny Prevence akumulace náboje a jiskření Relaxace náboje Nulování a zemnění Ponorné trubky Zvyšování vodivosti aditivy Relaxace náboje Eliminace elektroforetického proudu Rozšíření trubky před vstupem do zásobníku zpomalení proudění dostatek času pro disipaci náboje I s f r v Empiricky doba zdržení v rozšíření má být x větší než relaxační doba pro danou kapalinu r c 9
Nulování Napětí mezi dvěma vodivými materiály se nuluje jejich vodivým propojením Větší celky lze převést na nulový potenciál zemněním Zemnění
Nulování a zemnění Ponorné trubice Prodloužená trubice zabraňuje akumulaci náboje, ke které by došlo při volném pádu kapaliny Nebezpečí Zpětné nasátí kapaliny
Zvyšování vodivosti aditivy Antistatická aditiva alkohol voda polární kapaliny Musí být mísitelná s kapalinou Přístroje v nevýbušném provedení Vhodné pro nasazení v oblastech, kde nelze vyloučit výskyt výbušné směsi
Ventilace Zařízení na volném prostranství Zařízení v halách Dostatečná výměna vzduchu doba zdržení ~ min Ovládání mimo halu Monitorování koncentrace hořlavých par Protipožární sprchy Režim nasazení Automatické Centrálně řízené Sprchové chlazení zásobníků Vyžadují Spolehlivý zdroj vody Spouštěcí hlavice Čerpadla Potrubní systémy 3
Cvičení Inertizace zásobníku V = m3 Zdroj dusíku Dmychadlo 5 Nm 3.hod -, do atm Zdroj vakua Vývěva 3 m 3.hod -, do,5 atm Úkol porovnat rychlost inertizace z do obj. % kyslíku 4