При анализе смесей различных газов с целью определения их качественного и количественного состава пользуются следующими основными единицами измерения :
- «мг/м 3 »;
- «ppm» или «млн -1 »;
- «% об. д.»;
- «% НКПР».

Массовая концентрация токсичных веществ и предельно допустимая концентрация (ПДК) горючих газов измеряется в «мг/м 3 » .
Единица измерения «мг/м 3 » (англ. «mass concentration») применяется при обозначении концентрации измеряемого вещества в воздухе рабочей зоны, атмосфере, а также в отходящих газах, выраженная в миллиграммах на кубический метр.
При выполнении газового анализа, как правило, конечные пользователи часто переводят значения концентраций газов из «ppm» в «мг/м 3 » и наоборот. Это можно сделать с помощью нашего калькулятора значений единиц измерения газов.

Миллионная доля газов и различных веществ является относительной величиной и обозначается в «ppm» или «млн -1 » .
«ppm» (англ. «parts per million» - «частей на миллион») - единица измерения концентрации газов и других относительных величин, аналогична по смыслу промилле и проценту.
Единицу «ppm» (млн -1) удобно применять для оценки малых концентраций. Одна миллионная доля представляет собой одну часть на 1000000 частей и имеет значение 1×10 -6 от базового показателя.

Наиболее распространённой единицей измерения концентраций горючих веществ в воздухе рабочей зоны, а также кислорода и углекислого газа является объёмная доля, которая обозначается сокращением «% об. д.» .
«% об. д.» - является величиной, равной отношению объёма какого-либо вещества в газовой смеси к объёму всей пробы газа. Объёмную долю газа принято выражать в процентах (%).

«% НКПР» (LEL - англ. Low Explosion Level) - нижний концентрационный предел распределения пламени , минимальная концентрация горючего взрывоопасного вещества в однородной смеси с окислительной средой, при которой возможен взрыв.

Расчет концентрационных пределов распространения пламени 1. Расчет концентрационных пределов распространения пламени аппроксимационным методом проводят по формуле: 100 / (аb + в), (5.6) где j - нижний или верхний концентрационный предел распространения пламени, об.%; b - стехиометрический коэффициент кислорода, равный числу молей кислорода, приходящихся на 1 моль горючего вещества при его полном сгорании; а, в - универсальные константы: для нижнего предела а = 8,684; в = 4,679; для верхнего предела при b Ј 7,5 а = 1,559; в = 0,560 при b > 7,5 а = 0,768; в = 6,554. Величину b определяют по уравнению реакции или по формуле: b = m c + m s + 0,25 (m H - m x) + 0,5 m o + 2,5 m p , (5.7) где m c , m s , m H , m x , m o , m p - число атомов соответственно углерода, серы, водорода, галогена, кислорода и фосфора в молекуле горючего вещества. Погрешность расчета по аппроксимационному методу составляет: при вычислении нижнего предела 12 %, при вычислении верхнего предела 12 % при b Ј 7,5 и 40 % при b > 7,5. При проведении процесса с горючим веществом при параметрах окружающей среды, отличных от стандартных условий (t = 25 о С, Р = 760 мм рт.ст.), нижний (верхний) пределы рассчитывают по формулам: j н t = j н 25 , (5.8) j в t = j в 25 . (5.9) Повышение давления (Р) по отношению к атмосферному сказывается в основном на величине верхнего концентрационного предела, который рассчитывается по формуле: j в Р = (100 j в атм Ц Р) / (100 - j в атм + j в атм Ц Р), (5.10) где j в Р и j в атм - верхние концентрационные пределы при давлении Р и нормальном атмосферном, соответственно, атм. 2. Расчет концентрационных пределов распространения пламени методом, принятым ГОСТом 12.1.044-89 . 2.1. Расчет нижнего предела распространения пламени индивидуальных веществ в объемных процентах при температуре 25оС : н = 1100/h s m s , (5.11) где h s - коэффициент s группы, влияющей на нижний предел распространения пламени, значения которых привед... Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б- взрывопожаро-опасная	Пыли и волокна, ЛВЖ с температурой вспышки более 28 о С, горючие жидкости (ГЖ) в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные паровоздушные или пылевоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
пожароопас-ные	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б
невзрывопо-жароопасная	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
непожаро-опасная	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

Пожар легче предупредить, чем его тушить. На этом принципе базируется пожарная профилактика, где заранее предусматриваются мероприятия направленные:

на устранение источников зажигания, окислителя и т.д.;

предупреждение возможности возникновения очага пожара (замена горючих веществ на негорючие, понижение степени горючести веществ, работа с безопасными концентрациями, температурами и т.п.);

предупреждение распространения пожара при его возникновении внутри оборудования и по трубопроводам, по конструктивным элементам зданий, между зданиями и т.д. (огнепреградители, отсекающие клапаны, резервные емкости, противопожарные стены, зоны, обваловки и т.п.);

безопасная эвакуация людей при пожаре;

первичные и стационарные средства тушения пожара.

Задания и порядок выполнения работы

Задание № 1. Определение нижнего (н) и верхнего (в) концентрационных пределов распространения пламени.

Определить степень взрывопожароопасности смеси горючих газов (по заданию преподавателя) на экспериментальной установке по величине нижнего (н) и/или верхнего (в) пределов распространения пламени. Полученные результаты сравнить с расчетными и найти погрешность определения. Определить безопасные концентрации. Установить, к какому классу по ПУЭ относится зона вокруг экспериментальной установки, где установлен баллон с заданной смесью газов, и к какой категории по взрывопожароопасности относится помещение, в котором эта смесь используется: 1) как сырье; 2) как топливо.

Порядок выполнения работы

• 1. Познакомиться с экспериментальной установкой и порядком выполнения работы на ней (см. описание к установке).
• 2. Провести предварительные расчеты нижнего (верхнего) концентрационных пределов распространения пламени сначала для индивидуальных веществ [см. уравнения (5.6) или (5.115.13)] , а затем для смеси газов [см. уравнение (5.15)], указанного в задании состава.
• 3. Рассчитать объем газовой смеси, необходимой для создания концентрации, соответствующей нижнему (верхнему) пределу по формуле (5.16).
• 4. Приготовить газовоздушную смесь путем смешения воздуха с рассчитанным объемом газовой смеси в смесительной системе установки.
• 5. Отобрать часть приготовленной смеси во взрывной цилиндр и поджечь ее искровым разрядом.
• 6. При наличии взрыва при определении нижнего предела (н) уменьшить объем, а при определении верхнего (в) наоборот увеличить объем отбираемого газа на 1 мл.
• 7. Удалить из смесительной системы и взрывного цилиндра установки продукты сгорания и повторить эксперимент с меньшим (большим) объемом отобранного газа. Эксперимент проводить до тех пор, пока при следующем уменьшении (увеличении) объема газа взрыва не будет.
• 8. Рассчитать экспериментальную величину нижнего (верхнего) пределов распространения пламени и найти погрешность между рассчитанным и экспериментальным значением. Объяснить различия экспериментальной и расчетной величины.
• 9. При оценке степени опасности смеси газов с воздухом учитывают, что все газовоздушные смеси, имеющие область воспламенения, ограниченную нижним и верхним концентрационными пределами, взрывопожароопасны, но смеси с н 10 об.% - особовзрывоопасные, а с н 10 об.% - взрывоопасные.
• 10. Установить класс зоны по ПУЭ вокруг баллона с газовой смесью заданного состава.
• 11. Обосновать категорию помещения, в котором эта газовая смесь используется в качестве: а) сырья; б) топлива.
• 12. Экспериментальные результаты можно представить в виде табл.5.11:

Таблица 5.11.

Задание № 2. Определение температуры вспышки и воспламенения.

Оценить степень взрывопожароопасности жидкости (по заданию преподавателя) по температурам вспышки и воспламенения. Экспериментально установленные температуры сравнить с расчетными и справочными величинами, определить погрешности и в случае расхождения объяснить различия.

Установить класс зоны по ПУЭ и категорию помещения по НПБ105-95, где используется исследуемая жидкость. Предложить методы обеспечения пожарной безопасности.

Порядок выполнения работы

• 1. Ознакомиться с установкой закрытого (открытого) типа для определения температуры вспышки (t всп.) и воспламенения (t восп.).
• 2. Рассчитать и/или найти в справочнике температуру вспышки для исследуемой жидкости.
• 3. Заполнить тигель в установке на 2/3 исследуемой жидкостью, установить термометр необходимого диапазона и включить нагревательное устройство.
• 4. Зажечь и отрегулировать запальный фитилек с помощью зажима на шланге с газом от газового баллона.
• 5. За 1015 о С до расчетной величины t всп. (или взятой из справочника) через каждые 12 градуса подносить запальный фитилек к поверхности жидкости и зафиксировать температуру, при которой впервые пары над жидкостью вспыхнут. Это будет экспериментальная температура вспышки - t всп э.
• 6. Продолжить нагрев жидкости и поднесение запального фитилька через каждые 12 градуса нагрева к поверхности жидкости. Зафиксировать температуру, при которой пары загорелись и горение продолжалось не менее 1530 с. Это будет экспериментальная температура воспламенения - t восп э.
• 7. Закрыть емкость с горящей жидкостью крышкой, если измерения проводятся на установке открытого типа, или закрыть задвижку на приборе закрытого типа, чтобы горение прекратилось.
• 8. Экспериментальные показатели сравнить с расчетными (справочными) и объяснить расхождения в значениях температур.
• 9. По найденной температуре установить степень опасности жидкости. Наиболее опасными являются ЛВЖ, к которым относятся жидкости с t всп. 61 о С (на приборе закрытого типа) и 66 о С (на приборе открытого типа). Все ЛВЖ взрывопожароопасны. Если t всп. 61(66) о С - это пожароопасная горючая жидкость (ГЖ).
• 10. По разности между t восп - t всп = t установить опасность жидкости при эксплуатации в условиях возможного наличия источника зажигания. Чем меньше t, тем опаснее жидкость.
• 11. Установить класс зоны по ПУЭ вокруг оборудования, в котором используется исследуемая жидкость.
• 12. Установить категорию помещения по НПБ105-95 , в котором используется оборудование с жидкостью.
• 13. Предложить методы обеспечения пожарной безопасности при использовании исследуемой жидкости.

Экспериментальные результаты можно представить в виде табл.5.12.

Таблица 5.12

Задание № 3. Определение температуры самовоспламенения методом капли.

Оценить степень взрывопожароопасности жидкости (по заданию преподавателя) по температуре самовоспламенения (t св.). Полученные результаты сравнить с расчетными и справочными данными. Найти погрешность и объяснить возможные расхождения в величинах t св.

Установить группу взрывоопасной смеси и температурный класс взрывозащищенного электрооборудования. Найти безопасную температуру нагрева исследуемой жидкости. Предложить мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при работе с исследуемой жидкостью.

Порядок выполнения работы

• 1. Ознакомиться с установкой по определению температуры самовоспламенения методом капли.
• 2. Рассчитать объем исследуемой жидкости, соответствующей стехиометрическому составу смеси по формуле (5.21).
• 3. Рассчитать и/или взять из справочника температуру исследуемой жидкости.
• 4. Включить муфельную печь, отрегулировать потенциометр, показывающий температуру нагрева сосуда и проверить наличие зеркальца над сосудом.
• 5. Нагреть сосуд до температуры на 3040 о С выше расчетной (справочной) температуры самовоспламенения исследуемой жидкости и отключить печь.
• 6. За 1015 о С до расчетной (справочной) t св. через каждые 23 градуса падения температуры вводить в сосуд рассчитанный объем жидкости и через зеркальце фиксировать загорание паров жидкости.
• 7. С помощью секундомера фиксировать время с момента внесения жидкости в сосуд до воспламенения паров жидкости. Это время по мере остывания сосуда увеличивается.
• 8. После каждого опыта продукты сгорания удалять из сосуда с помощью специального приспособления.
• 9. Опыты повторять до тех пор, пока пары внесенной жидкости не будут воспламеняться в течение 35 мин.
• 10. За экспериментальную температуру самовоспламенения исследуемой жидкости принимается температура, при которой в последний раз было зафиксировано воспламенение паров вносимой в установку жидкости.
• 11. Сравнить полученную t св. э с расчетной (t св. р) и справочной (t св. сп), объяснить наблюдаемые расхождения и установить погрешность определения.
• 12. Степень опасности жидкости устанавливают путем нахождения по t св. группы взрывоопасной смеси. Самой опасной будет жидкость, относящаяся к группе Т6, а наименее опасной к группе Т1. Группы взрывоопасных смесей и температурные классы взрывозащищеного электрооборудования приведены в литературе и в разделе 5.1 (табл. 5.1 и 5.2).
• 13. Найти безопасную температуру нагрева жидкости, определяемую по формуле (5.2).
• 15. Экспериментальные результаты могут быть представлены в виде табл. 5.13.

Таблица 5.13.

Задание № 4. Определение безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМЗ).

Оценить степень взрывопожароопасности паро-воздушной смеси (по заданию преподавателя) по величине БЭМЗ, определенном на модельной установке. Полученные результаты сравнить с расчетными и/или справочными и объяснить наблюдаемые расхождения. Рассчитать погрешность определения относительно расчетной величины. Предложить меры пожарной безопасности при использовании исследуемой жидкости.

Порядок выполнения работы

• 1. Ознакомиться с модельной установкой по определению БЭМЗ.
• 2. Рассчитать объем жидкости, необходимый для создания паровоздушной смеси стехиометрического состава по формуле (5.20).
• 3. Рассчитать величину БЭМЗ по формуле (5.16) и установить с помощью шкалы этот зазор на установке. Точность установки зазора 0,05 мм.
• 4. Включить установку и открыть защитный кожух.
• 5. Внести в левую и правую камеры рассчитанный объем исследуемой жидкости и закрыть отверстие, через которое вводилась жидкость (калькой).
• 6. Закрыть кожух и выждать время, необходимое для испарения введенной жидкости и образования паровоздушной смеси стехиометрического состава (время зависит от летучести жидкости и указывается преподавателем).
• 7. Путем нажатия кнопок на передней панели установки поджечь паро-воздушную смесь с помощью электрической искры сначала в левой камере, а затем в правой.
• 8. При фиксировании взрывов в обеих камерах отметить отсутствие передачи взрыва из одной камеры в другую.
• 9. После этого установить зазор на 0,05 мм больше предыдущего.
• 10. Удалить продукты сгорания с помощью вентиляционной системы, вмонтированной в установку, путем нажатия педали на передней панели установки. Полнота удаления фиксируется отсутствием запаха исследуемой жидкости из отверстий, через которые происходит удаление загрязненного воздуха.
• 11. Опыты повторять, меняя зазор, до тех пор, пока при подаче искры в одну из камер будет фиксироваться взрыв, а при подаче искры в другую камеру взрыва не будет. Это указывает на то, что зазор между камерами больше БЭМЗ и при взрыве смеси в одной камере через этот зазор происходит одновременно взрыв в другой камере, следовательно, наблюдается передача взрыва. За экспериментальную величину БЭМЗ принять то значение зазора, при котором в последний раз фиксировали отсутствие передачи взрыва из одной камеры в другую.
• 12. Сравнить полученную величину БЭМЗ с расчетной и справочной. Рассчитать погрешность определения по отношению к расчетной (справочной) величине. Объяснить возможные расхождения в показателях.
• 13. Оценка степени взрывопожароопасности жидкости по величине БЭМЗ проводится путем нахождения категории взрывоопасной смеси по ПУЭ. Самая опасная будет смесь, относящаяся к категории IIС и наименее опасная - к категории IIА (см. табл.5.3).
• 14. Предложить мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при работе с исследуемой жидкостью.
• 15. Экспериментальные результаты могут быть представлены в виде табл. 5.14.

Таблица 5.14.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

• 1. Общие сведения о пожаре и горении. Механизмы процесса горения.
• 2. Основные показатели взрывопожароопасности веществ и материалов (температура вспышки-t всп. , температура воспламенения-t восп. , температура самовоспламенения-t св. , нижний (н) и верхний (в) концентрационные пределы распространения пламени, безопасный экспериментальный максимальный зазор - БЭМЗ и др.).
• 3. Оценка степени взрывопожароопасности веществ и материалов на основе t всп. , t восп. , t св. , н, в, БЭМЗ и других показателей.
• 4. Оценка степени взрывопожароопасности зон вокруг оборудования, где используются горючие вещества.
• 5. Оценка степени взрывопожароопасности помещений по НПБ 105-95.
• 6. Порядок назначений взрывопожароопасных категорий помещений (категорий А и Б).
• 7. Порядок назначения пожароопасной категории (В1-В4) и оценка степени пожарной опасности помещений.
• 8. Мероприятия по предупреждению возникновения очага пожара (снижения степени горючести веществ, устранения окислителя и источника зажигания).
• 9. Мероприятия по предупреждению распространения очага пожара при его возникновении внутри технологического оборудования (огнепреградители, вентили, мембраны и др.).
• 10. Мероприятия по предупреждению распространения пожара по конструктивным элементам здания и против разрушения здания при взрыве (противопожарные стены, перекрытия, обваловки, легкосбрасываемые конструкции и др.).
• 11. Мероприятия по обеспечению безопасности эвакуации людей при пожаре.
• 12. Мероприятия, направленные на тушение пожара: специализированные службы, средства сигнализации о пожаре, стационарные и первичные средства пожаротушения.

2.1 Природный газ - продукт, добываемый из недр земли, состоит из метана (96 – 99%), углеводородов (этан, бутан, пропан и др.), азота, кислорода, углекислоты, водяного пара, гелия. На ИвТЭЦ-3 природный газ поступает в качестве топлива по газопроводу из Тюмени.

Удельный вес природного газа - 0,76 кг/м 3 , удельная теплота сгорания – 8000 - 10000 ккал/м 3 (32 - 41 МДж/м 3), температура горения – 2080 °С, температура воспламенения – 750 °С.

Горючий природный газ по токсикологической характеристике относится к веществам 4 класса опасности ("малоопасным") в соответствии с ГОСТ 12.1.044-84.

2.2 Предельно допустимая концентрация (ПДК) углеводородов природного газа в воздухе рабочей зоны равна 300 мг/м 3 в пересчете на углерод, ПДК сероводорода в воздухе рабочей зоны 10 мг/м 3 , сероводорода в смеси с углеводородами С 1 – С 5 - 3 мг/м 3 .

2.3 Правила техники безопасности при эксплуатации газового хозяйства обуславливают следующие опасные свойства газообразного топлива:

а/ отсутствие запаха и цвета

б/ способность газа образовывать с воздухом пожаровзрывоопасные смеси

в/ удушающая способность газа.

2.4 Допустимая концентрация газа в воздухе рабочей зоны, в газопроводе при выполнении газоопасных работ - не более 20 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР):

3 Правила отбора проб газа на анализ

3.1 Курение и использование открытого огня в газоопасных местах, при проверке загазованности производственных помещений категорически запрещается.

3.2 Обувь работников, производящих замеры загазованности и находящихся в газоопасных местах, не должна иметь металлических подков и гвоздей.

3.3 При выполнении газоопасных работ следует использовать переносные светильники во взрывозащищенном исполнении напряжением 12 Вольт

3.4 Перед выполнением анализа необходимо осмотреть газоанализатор. Не допускаются к применению средства измерения, у которых просрочен срок поверки или имеются повреждения.

3.5 Перед тем, как войти в помещение ГРП, необходимо: убедиться в том, что аварийная сигнальная лампа «ЗАГАЗОВАНО» при входе в помещение ГРП не горит. Сигнальная лампа включается при достижении концентрации метана в воздухе помещений ГРП равной или выше 20% нижнего концентрационного предела распространения пламени, т.е. равной или выше об. 1%.

3.6 Отбор проб газа в помещениях (в ГРП) производится переносным газоанализатором из верхней зоны помещениявнаиболее плохо вентилируемых зонах, т.к. природный газ легче воздуха.

Действия в случае загазованности указаны в п. 6.

3.7 При отборе проб воздуха из колодца подходить к нему нужно с наветренной стороны, убедившись, что вблизи нет запаха газа. Одна сторона крышки колодца должна быть приподнята специальным крюком на 5 - 8 см, под крышку подложена деревянная прокладка на время отбора проб. Отбор пробы производится с помощью шланга, опущенного на глубину 20 - 30 см и соединенного с переносным газоанализатором, или в газовую пипетку.

При обнаружении газа в колодце его проветривают в течение 15 мин. и повторяют анализ.

3.8 Не допускается для отбора проб спускаться в колодцы и другие подземные сооружения.

3.9 В воздухе рабочей зоны содержание природного газа должно быть не более 20 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени (1 % по метану); концентрация кислорода должна быть не ниже 20 % по объему.

Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени – минимальная (максимальная) концентрация горючего в окислителе, способная воспламениться от высокоэнергетического источника с последующим распространением горения на всю смесь.

Расчетные формулы

Нижний концентрационный предел распространения пламени φ н определяют по предельной теплоте сгорания. Установлено, что 1 м 3 различных газовоздушных смесей на НКПР выделяет при горении постоянное среднее количество тепла - 1830 кДж, называемое предельной теплотой горения. Следовательно,

если принять среднее значение Q пр. равным 1830 кДж/м 3 , то φ н 6удет равно

(2.1.2)

где Q н - низшая теплота сгорания горючего вещества, кДж/м 3 .

Нижний и верхний КПР пламени могут быть определены по аппроксимационной формуле

(2.1.3)

где n - стехиометрический коэффициент при кислороде в уравнении химической реакции; а и b эмпирические константы, значение которых приведены в табл. 2.1.1

Таблица 2.1.1.

Концентрационные пределы распространения пламени паров жидких и твердых веществ могут быть рассчитаны, если известны температурные пределы

(2.1.4)

где р н(е) - давление насыщенного пара вещества при температуре, соответствующей

нижнему (верхнему) пределу распространения пламени, Па;

p о -давление окружающей среды, Па.

Давление насыщенного пара может быть определено по уравнению Антуана или по табл. 13 приложения

(2.1.5)

где А, В, С - константы Антуана (табл. 7 приложения);

t - температура, 0 С, (температурные пределы)

Для расчета концентрационных пределов распространения пламени смесей горючих газов используют правило Ле-Шателье

(2.1.6)

где
нижний (верхний) КПР пламени смеси газов, % об.;

- нижний (верхний) предел распространения пламени i-ro горючего газа %, об.;

- мольная доля i-ro горючего газа в смеси.

Следует иметь при этом в виду, что ∑μ i =1, т.е. концентрация горючих компонентов газовой смеси принимается за 100%.

Если известны концентрационные пределы распространения пламени при температуре Т 1 , то при температуре Т 2 . они вычисляются по формулам

, (2.1.7)

, (2.1.8)

где
,
- нижний концентрационный предел распространения пламени соответственно при температурах

Т 2 . и Т 1 ;
и
- верхний концентрационный предел распространения пламени соответственно при температурах Т 1 и Т 2 ;

Т Г - температура горении смеси.

Приближенно при определении НКПР пламени Т г принимают 1550 К, при определении ВКПР пламени -1100К.

При разбавлении газовоздушной смеси инертными газами (N 2 , СО 2 Н 2 О пары и т.п.) область воспламенения сужается: верхний предел снижается, а нижний - возрастает. Концентрация инертного газа (флегматизатора), при которой нижний и верхний пределы распространения пламени смыкаются, называется минимальной флегматизирующей концентрацией φ ф . Содержание кислорода такой системе называют минимальным взрывоопасным содержанием кислорода МВСК. Некоторое содержание кислорода ниже МВСК называют безопасным
.

Расчет указанных параметров проводят по формулам

(2.1.9)

(2.1.10)

(2.1.11)

где
- стандартная теплота образования горючего, Дж/моль;

, ,- константы, зависящие от вида химического элемента в молекуле горючего и вида флегматизатора, табл. 14 приложения;

- количество атомов i-го элемента (структурной группы) в молекуле горючего.

Пример 1. По предельной теплоте сгорания определись нижний концентрационный предел воспламенения бутана в воздухе.

Решение. Для расчета по формуле (2.1.1) в табл. 15 приложения находим низшую теплоту сгорания вещества 2882,3 кДж/моль. Эту величину надо перевести в другую размерность - кДж/м 3:

кДж/м 3

По формуле (2.1.1) определим нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР)

По табл. 13 приложения находим, что экспериментальное значение
- 1,9%. Относительная ошибка расчета, следовательно, составила

.

Пример 2. Определить концентрационные пределы распространения пламени этилена в воздухе.

Расчёт КПР пламени проводим по аппроксимационной формуле. Определяем значение стехиометрического коэффициента при кислороде

С 3 Н 4 +3О 2 = 2СО 2 +2Н 2 О

Таким образом, n = 3, тогда

Определим относительную ошибку расчета. По табл. 13 приложения экспериментальные значения пределов составляют 3,0-32,0:

Следовательно, при расчете НКПР этилена результат завышен на 8%, а при расчете НКПР - занижен на 40%.

Пример 3. Определим, концентрационные пределы распространения пламени насыщенных паров метанола в воздухе, если известно, что его температурные пределы составляют 280 - 312 К. Атмосферное давление нормальное.

Для расчета по формуле (2.1.4) необходимо определить давление насыщенных паров, соответствующее нижнему (7°С) и верхнему (39 о С) пределам распространения пламени.

По уравнению Антуана (2.1.5) находим давление насыщенного пара, воспользовавшись данными табл.7 приложения.

Р Н =45,7 мм.рт.ст=45,7·133,2=6092,8 Па

Р Н =250 мм.рт.ст=250·133,2=33300 Па

По формуле (2.1.3) определим НКПР

Пример 4. Определить концентрационные пределы распространения пламени газовой смеси, состоящей 40% пропана, 50% бутана и 10% пропилена.

Для расчета КПР пламени смеси газов но правилу Ле-Шателье (2.1.6) необходимо определить КПР пламени индивидуальных горючих веществ, методы расчета которых рассмотрены выше.

С 3 Н 8 -2,1÷9,5%; С 3 Н 6 -2,2÷10,3%; С 4 Н 10 -1,9÷9,1%

Пример 5. Каково минимальное количество диэтилового эфира, кг, способное при испарении в ёмкости объёмом 350 м 3 сосдать взрывоопасную концетрацию.

Концентрация будет взрывоопасной, если φ н =φ пг где (φ пг - концентрация паров горючего вещества). Расчетом (см. примеры 1-3 данного раздела) пли по табл. 5 приложения находим НКПР пламени диэтилового эфира. Он равен 1,7%.

Определим объем паров диэтилового эфира, необходимый для создания в объеме 350 м 3 этой концентрации

м 3

Таким образом, для создания НКПР диэтилового эфира о объеме 350 м 3 необходимо ввести 5,95 м 3 его паров. Принимая во внимание, что 1 кмоль (74 kг) пара, приведенный к нормальным условиям, занимает объем, равный 22,4 м 1 , находим количество диэтилового эфира

кг

Пример 6. Определить, возможно ли образование взрывоопасной концентрации в объеме 50 м 3 при испарении 1 кг гексана, если температура окружающей среды 300 К.

Очевидно, паровоздушная смесь будет взрывоопасной, если φ н ≤φ пг ≤φ в - При 300 К объем паров гексана, образующийся в результате испарения 5 кг вещества, найдем, принимая во внимание, что при испарении 1 кмоля (86 кг) гексана при 273 К объем паровой фазы будет равен 22,4 м 3

м 3

Концентрация паров гексана в помещении объёмом 50м 3 , следовательно, будет равна

Определив концентрационные пределы распространения пламени гексана в воздухе (1,2-7,5%), по таблицам или расчетом устанавливаем, что образующаяся смесь является взрывоопасной.

Пример 7. Определить, образуется ли взрывоопасная концентрация насыщенных паров над поверхностью резервуара, содержащего 60% диэтилового эфира (ДЭ) и 40% этилового спирта (ЭС), при температуре 245 К?

Концентрация паров будет взрывоопасной, если φ см н ≤φ см нп ≤φ см в (φ см нп - концентрации насыщенных паров смеси жидкостей).

Очевидно, что в результате различной летучести веществ состав газовой фазы будет отличаться от состава конденсированной фазы. Содержание компонентов в газовой фазе по известному составу жидкой определим по закону Рауля для идеальных растворов жидкостей.

1. Определим мольный состав жидкой фазы

,

где
- мольная доляi-го вещества;

- весовая доля i-го вещества;

- молекулярная масса i-го вещества; (М ДЭ =74, М ЭС =46)

2. По уравнению (2.1.5), используя значения табл.12 приложения. Находим давление насыщенного эфира и этилового спирта при температуре 19°С (245 К)

Р ДЭ =70,39 мм.рт.ст=382,6 Па

Р ЭС =2,87 мм.рт.ст=382,6 Па

3.Согласно закону Рауля, парциальное давление насыщенных паров i-й жидкости над смесью равно произведению давления насыщенного пара над чистой жидкостью на ее мольную долю в жидкой фазе, т.е.

Р ДЭ(пар ) =9384,4·0,479=4495,1 Па;

Р ЭС(пар) =382,6·0,521=199,3 Па.

4.Приняв сумму парциальных давлений насыщенных паров диэтилового эфира и этилового спирта равной 100%, определим

а) концентрацию паров в воздухе

б) мольный состав газовой фазы (закон Рауля-Дуартье)

5. Определив расчетом или по справочным данным (табл.16 приложения) КПР пламени индивидуальных веществ (диэтиловый эфир 1,7÷59%, этиловый спирт 3,6÷19%). по правилу Ле-Шагелье рассчитаем КПР пламени паровой фазы

6. Сравнивая полученные в п.4,а концентрацию паровоздушной смеси с концентрационными пределами распространения пламени (1,7-46,1%), делаем заключение, что при 245 К над данной жидкой фазой образуется взрывоопасная концентрация насыщенных паров в воздухе.

По табл.15 приложения находим теплоту образования ацетона 248,1·10 3 Дж/моль. Из химической формулы ацетона (С3Н 6 О) следует, что т с = 3, т н = 6, т о = 1. Значения остальных параметров, необходимые для расчета по формуле (2.8), выбираем из табл. 11 для двуокиси углерода

Следовательно, при снижении концентрации кислорода в четырехкомпонентной системе, состоящей из паров ацетона, двуокиси углерода, азота и кислорода, до 8,6% смесь становится взрывобезопасной. При содержании же кислорода, равном 10,7% эта смесь будет предельной по взрываемости. Согласно справочным данным (справочник "Пожарная опасность веществ и материалов, применяемых в химической промышленности". - М, Химия, 1979), МВСК ацетоновоздушной смеси при разбавлении ее двуокисью углерода составляет 14,9%. Определим относительную ошибку расчета

Таким образом, результаты расчета МВСК занижены на 28%.

Задание на самостоятельную работу

	Вещество жидкость	Вещество газ
	Амилбензол	Ацетилен
	Н-Амиловый спирт
		Окись углерода
	Бутилацетат
	Бутиловый спирт
		Сероводород
	Диэтиловый эфир
		Ацетилен
	Уайт-спирит
	Этиленгликоль	Окись углерода
	Трет-Амиловый спирт
	Метиловый спирт
		Сероводород
	Амилметилкетон
	Бутилбензол
	Бутилвиниловый эфир	Окись углерода
		Ацетилен
	Этиловый спирт
		Ацетилен
	Бутиловый спирт	Окись углерода

НКПР- нижний концентрационный предел распространения пламени.для нефти 42000мг/м3 при такой концетрации уже возможен взрыв, если будит источник зажигания.

ВКПР - верхний предел 195000мг/м3. при такой концетрации уже возможен взрыв, если будит источник зажигания.

Концентрация между НКПР и ВКПР – диапозон взрываемости .

Взрыв от пожара отличается в скорости распространения пламени по горючей среде за единицу времени 1 сек. При горении скорость распр. пламени в см., а при взрыве в метрах, десятках сотнях м/с Ацетилен= 400м/с.

ПДВК -предельнодопустимая взрывобезопасная концентрация, составляет для любого взрывоопасного в-ва 5% от НКПР= 2100 мг/м3 при ней можно производить огневые работы но в СИЗ орг. дыхания.

Меры, исключающие воспламенение и самовоспламенение паров нефти.

Соблюдения мер пожарной безопасности.

Использование неискроиброзующего инструмента.

Использование только взрывозащищенного оборудования.

Безопасное проведение работ.

Дезагазация или проветривание загазованной зоны.

Использование заземления.

Шунтировка.

Искрагасителей для техники принимающей участие в проведении работ.

Минимальный состав бригады при проведении контроля ГВС на линейной части.

Бригада состоит не менее чем из 3-х человек

Перечень газоопасных работ на линейной части, на выполнение которых необходимо выдавать наряд-допуск.

Земляные работы по вскрытию нефтепровода;

Холодные врезки в действующие нефтепроводы под давлением специальным приспособлением;

Откачка (закачка) нефти из амбаров, емкостей, отсеченного участка нефтепровода;

Вытеснение нефти из нефтепровода;

Впуск (выпуск) ГВС;

Резка нефтепроводов с применением труборезных машин;

Зачистка (пропарка) нефтепровода;

Герметизация нефтепровода;

Резка вантузов, патрубков, трубопроводов ручными пилами;

Изоляционные работы на нефтепроводе;

Работа в колодцах, установленных на технологических трубопроводах и трубопроводах линейной части.

газоопасные работы: Работы, связанные с осмотром, обслуживанием, ремонтом, разгерметизацией технологического оборудования, коммуникаций, в т.ч. работы внутри емкостей (аппаратов, резервуаров, цистерн, а также коллекторов, тоннелей, колодцев, приямков и других аналогичных мест), при проведении которых имеются или не исключена возможность поступления на место проведения работ взрыво- и пожароопасных или вредных паров, газов и других веществ, способных вызвать взрыв, возгорание, оказание вредного воздействия на организм человека, а также работы при недостаточном содержании кислорода (объемная доля ниже - 20 %).

Расстановка электрооборудования и задействованной техники при откачке из трубопровода и закачке в трубопровод перекачиваемого продукта.

При выполнении работ по освобождению нефтепровода передвижными откачивающими агрегатами должны выполняться следующие требования к размещению техники и оборудования на подготовленных площадках (рисунок 10.4):

а) расстояние от ПНУ до места откачки-закачки должно быть не менее 50 м;

б) расстояние между ПНУ – не менее 8 м;

в) расстояние от ПНУ до подпорного агрегата – не менее 40 м;

г) расстояние от ДЭС до подпорных насосных агрегатов и места откачки/закачки–не менее 50 м;

д) расстояние от места стоянки техники до ПНУ, подпорного насосного агрегата, ремонтного котлована – не менее 100 м;

е) расстояние от пожарной автоцистерны до мест откачки и закачки нефти, ПНУ, котлована - не менее 30 м.

Правила применения знаков безопасности.

Знаки безопасности могут быть основными, дополнительными, комбинированными и групповыми

Знаки безопасности по видам применяемых материалов могут быть несветящимися, световозвращающими и фотолюминесцентными.

Группы основных знаков безопасности

Основные знаки безопасности необходимо разделять на следующие группы:

Запрещающие знаки;

Предупреждающие знаки;

Знаки пожарной безопасности;

Предписывающие знаки;

Эвакуационные знаки и знаки медицинского и санитарного назначения;

Указательные знаки.

Знаки не должны мешать проходу, проезду.

Не должны противоречить друг другу.

Быть легко читаемы.

23. Наряд-допуск на проведение огневых, газоопасных и других работ повышенной опасности, его содержание.

Наряд-допуск действителен в течение указанного в нем срока. Планируемая продолжительность проведения работ не должна превышать 10 суток. Наряд-допуск может быть продлен на срок не более 3 суток, при этом продолжительность выполнения работ от планируемых даты и времени начала работ с учетом продления не должна превышать 10 суток.

НАРЯД-ДОПУСК №