Инерциализация
Инерциализация.Нам известно, что существует предельное содержания воспламеняющихся компонентов при атмосферных условиях, этот предел называют нижним пределом взрываемости (НПВ, НКПР). Если концентрация воспламеняющихся компонентов в воздухе ниже НКПР, мы защищены от опасности возгорания: смесь не является воспламеняющейся. Это верно для смесей, содержащих воздух.
Но существует другой предел, влияющий на воспламеняемость - уменьшение концентрации кислорода.
Это процесс инерциализации.
Типичными инертными газами являются азот, аргон, диоксид углерода и даже водяной пар. При заполнении объема одним из этих газов концентрация кислорода понижается. Вопрос: какой предел не должна превышать концентрация кислорода, чтобы процесс оставался безопасным, даже если концентрация горючих компонентов значительно выше их НПВ? Эта концентрация называется предельной концентрацией кислорода, или ПКК.
Для приблизительной оценки рассмотрим схему реакции воспламеняемого вещества. К примеру, для метана она будет выглядеть так: CH4 + 2 O2 ==> CO2 + 2 H2O. Другими словами: для окисления (сжигания) одной молекулы метана нам потребуется две молекулы кислорода. Поэтому для кислорода стехиометрический коэффициент s равен 2.
Теперь, чтобы получить значение ПКК, умножаем значение НПВ (5 объемн. %) метана на этот коэффициент:
ПКК = s∗НПВ = 2∗5 = 10 объемн. %.
Уменьшение концентрации кислорода до уровня менее 10 объемн. % (с запасом надежности не менее 2 объемн. %) обеспечивает безопасность процесса при инерциализации.
Конечно, для других веществ у нас будут другие величины, например, для октана (НПВ = 0.8 об. %) C8H20 + 13 O2 ==> 8 CO2 + 10 H2O, стехиометрический коэффициент s = 13, отсюда ПКК = 13∗0.8 = 10.4 об. %. Для водорода (НПВ = 4 об. %, H2 + ½ O2 ==> H2O) s = ½, отсюда ПКК составляет ½∗4 = 2 объемн. %. Помните, что эти вычисления представляют собой лишь грубую оценку, которая, по-видимому, имеет запас надежности (снизу) по сравнению с официальными значениями, опубликованными немецким профсоюзом химической промышленности (см. таблицу). Эти данные по ПКК получены не путем вычислений, а экспериментально. Здесь отличаются даже значения для разных инертных газов (что не учитывалось при приблизительной оценке).
ПКК – это максимальная концентрация кислорода, которую ни в коем случае нельзя превышать в процессе инерциализации. Настоятельно рекомендуем в отношении ПКК учитывать запас надежности около 4 об. %. При контроле за концентрацией кислорода в технологических процессах, использующих углеводороды, типичный порог составляет 6 об. % O2 для включения подачи азота, 4 об. % O2 для отключения подачи азота и 7 об. % O2
для отключения процесса (главная тревога).
Интересный факт – для правильной работы термокаталитического сенсора необходим уровень кислорода, превышающий ПКК.
| Горючие вещества | ПКК в об.% при инерциализации | |
| Азотом | Диоксидом углерода | |
| Бензол | 11,2 | 13,9 |
| Бутадиен | 10,4 | 13 |
| Бутан | 12,1 | 14,5 |
| Оксид углерода | 5 | 5 |
| Циклопропан | 11,7 | 13,9 |
| Этан | 11 | 13,3 |
| Бензин | ~11.8 | ~14.5 |
| Гексан | 12,1 | 14,5 |
| Водород | 4,8 | 4,8 |
| Метан | 11,6 | 14,1 |
| Пентан | 11,6 | 14,4 |
| Пропан | 11,8 | 14,2 |
| Пропилен | 11,5 | 14,1 |
