Способ удаления газа из емкости

= РЕСПУБЛИН ФЪ801237579 5 и 4 В 65 Г) 90 22 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 0,07 - О,5 )// ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К А ВТОРСКОМЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Одесский инсИтут инженеров морского флота(56) Патент Великобритании Лц 1318204,кл. Л 6 Л, опублик. 973. Инструкция по эксплуатации газовоза вместимостью 37000 мдля перевозки аммиака фирмы Техцигаз, 1980, том. 1, с. 2/9, 3/13, 3/15, 3/16, 3/76.(54) (5) СПОСОБ У;)Л,11,"1 ИЯ ГЛЗЛ И:1 ЕМКОСТИ, Включаюции вГгесцсцие цах)д 1- щеГОся В емкОсти ВзьВООпаснОГО Газа пстем подачи снизу или сверху индифферентного и отличаю 1 цегося по плотности инертного газа, а затем осушенного воздуха с расходом, обеспечивающим стратификацию газов, 1)Гличающ 11 йся тем, что, с цельк) повышения безопасности и экономично)и иро. цссса удаления взрывоопасного газа, инертным газом заполняют 0,07 - -0,15 высоты емкости, а осушенцый воздух сначала подакп со скоростью, не превышающей скорость подачи инертного газа, до появления нцерт. ного газа на выходе, после чего скорость подачи Осу пеннОГО В 1)здх 1 ве, и и ва к)тРР:30 брстсИс О Икится к Гранспоргу и хранснио гязообрызны вс ществ, обрызующих с ВоздмхОГ В;3 ры 1300 паспыс смеси, Р 1 может и;)Й Ги примепспис ллялд.Спин Осаков 13 зр 30-, пожароопасных газов из емкосгсй, исшльзусмых В химической, нефтехимической, холодильной промышленности, на ы Втом обил)пОм, железнодорожном трапспоргс, В яви а ции, лири жаслс строении, косм ицсской технике, при эксплуатации крапилин Гс):3 Д, НЫ МОРСКОМ И РСЦНОМ тРДПСПОРтЕ ПРИ псрсВО:3 кс (жижс 1 И ы Газов су сами-Газово Зс) )И.Н(1 изобретения сбеспечене безопасности и новы 1)спие экономичюсти процесса л 115(1 ия взрывоопасного газа из емкости.11 р(ллягдемый способ шзволяет прово:Ии ул(3,(пис позлухд пз емк(сти при зд ЛПСПИП СС ВЗРЬВОСНЫСНЫМ ЫЗО 1.11:(И.И Зобр;1 ЖСП с) СХС дроцсссд 11 П СС ПЕП 15 И 3 (ЧКОС ТИ Д М Ч ИДКЯ с(ЗОТОЧ( НЫ ф 1. Г. 2 Э 11111 Ы 3 Ы 1 ССПСНР 151 ЫММИДКс 1 ИЗ см зл 1 П и;1:.Г. 3 семы процессы зыч(п;сцИя ю)лхд ячмидком; на фиг. 4 ЭТЫ 1;Ы 3 с)1( СПИ 30:3 ЛУ 13 Д М Мна КОМ; и а (и 1:) Г:);(фп к,(л 51 Р(1 с 1 стов В ь)сОты зд. ппп ного с,1051; ня фиг. 6схемы смкости ГЫ)1 К Г(З 0130:с).(.1(с(б Ос 11 сс)3 л 5 е(5 сл(дуо:цим обря- .30.11 ы:О,51 п)и ис 51 В (м КОсти 1 1 ыз с) м м Ры к улыг 5 сс 5 0 сх 3 пдтрубок 2 зя счет подачи Впскнкно цыси, смкостп по трубопроволу 3 и пс 1 ГРОкс 11 " 1)г. 1 ) азОтс), ИЛОтность которого больне плотИ)сти вь 1 тесняемого амПс(Кс 1. (.1 ОР)С 1 Ь Пдс 1(И с)З 01 с В СМКО( ТЬ НС должш (друш ггь стытифнкацпо газов. Посс)с(у ЯЗ(ГЫ Осущсетвдян)Г В КОЛИЧЕСТВЕ, ОбЕС. псци)ыки( м толп,ппу слоя 0,07 0,15 3 ысот 1 М КОСТИ. ЗТП ПРСс;СГ 1 Ь СПЯВСДЛИВЫ ДГ 153 Е. косси, имекщих сужение в верхней или нижнсй цысти (шдр, усечен;Ый конус или пира. чплд), при рыс ите толИнны слоя необходичо уцРпып;пь пыпбольпую ширину по выотс ечко(ти. Зпс м по трубопроволу 3 чсрсз пзтрубок 4 В смкост полают осушенный Воз,у (0 скоростью, тдкжс не парушаю- ИР( Й л рытификы цпи, ло чомепты Обна ружс.Ия;г(огы пы Вьхоле из емкости 1. В даль- ПСИПС: Рс 1 СХОЛ ВОЗДХД, ИСГ)ОЛЬЗУСМОГО Л.151 тц и( 1),п ем кол и, увел иц и )д ют ло п рсдслд, прслслясмого Возчожностями вентиляционюп (ппрловыпия и давлением срабыты)дпия зыпситы ехКости, Г 1 ролувка емкости 1 .30:ДУХОМ ПРО,ОЛЖДСТС 51 ЛО ДОСТИЖЕИ 5 КОН- (п Грдцпи ы 1)иякы, Опрсс.15 сРОРЙ (.Ообрыкс пиячп взрыл)обез(васности или санитар- ЫМП 1 ЮРЧДЧП.( Х)С Г 051 НИС 11 ТОС(1)СРЬ В СМ КОС ГИ В Г 1 РОцссе Выгеснсния взрывоопасного газы измсястся, кык юкдзано на фиг. 2. На первом )тяпе (фиг. 2 ы) В счкости находится слой 5 Вьтеснс.хОГО ям мис 1 кс) и слОЙ 6 сзотд. Нд )тороэтдпс (фи. 2 О) В емкость начинает Оступдть Осупп п(ый возлух 7, вытесня)о- :ИИЙ 13)ерк СОП 6 И,) ЫЗО)с( И Ы 1 МИс 1 КЯ соответственно. На этом этапе границы слоя 6 азота размываются за счет диффузии газов, на поверхности слоя 6 образуется тонкий слой 8 смеси аммиак - азот и слой 9 смеси азот- -воздух. На третьем этапе (фиг. 2 в) продолжается полача воздуха, геремещение вверх слоя 6 азота, высота слоя 7 воздуха увеличивается, высота слоя 5 аммиака уменьшается. Увеличивается высота пограничных слоев 8 и 9. На четвертом эта пе (фиг. 2 г) граница защитного слоя достигает верхней поверхности емкости, аммиак в емкости (слой 5) фактически отсутствует. По сравнению с прельДуцим этапом увеличена высота слоев 8 и 9. Однако контакт взрывоопасного газа (аммиак) с воздухом (слой 7) по-прежнему отсутствует, так как эти газы разделены слоями 6, 8 и 9, Ес 1 ЖЛЫЙ И:3 КОТОРЫХ НЕ ЯВЛЯЕТС 51 ВЗРЫВООПЯС- ным.Замецение воздуха взрывоопасным газом (аммиаком) осуцествляется, как показано на фиг. 3. Находя 1 цийся в емкости 1 Воздух удаляют через патрубки 4, расположенныс у днища емкости, и труоопровол 3 зы счет полаци азота в верхнок часть емкости по патрубку 2. Азот, плотность кото рого несколько меньше плотности Воздуха,полают в емкость со скоростью, обеспечивающей стратификацию газов, в количестве лостаточном лля образования слоя толщиной 0,0 О,5 высоты емкости в наиболее широкой ее части. Затем по патрубку 2 в 30 смкость 1 полают аммиак со скоростью, также не нарушак)щей стратификацию газов, покд па выхо;е из емкости 1 не булет зафиксирована концентрация аммиака, превышающая 85% по условиям работы агрегат(в сжижепия газа, например сулов-га;ювоЗ 5 зов и береговых комплексов. Далее скоростьподачи аммиака увеличиваю до прелела, опрелеляемо.о технологическичи возможностями оборудования и прочностью емкости.40Состояние атмосферы в емкости в процессе замещения воздуха взрывоопасным газо (аммиаком) изменяется, как показано на фиг. 4. На первом этапе (фиг. 4 а) в емкое)и находится слой 7 вытесняемого возлуха и слой 6 дзота. На Втором этапе (фиг. 4 б) в емкость начинает поступать аммиак 5, вытесняю(ций вниз слой 6 азота и находящийся пол ним слойвоздуха.Грс)Иць) СЛОИ 6 аЗОта раЗМЫВЫЮтея За Сцет Диффузии гызов, ны поверности слоя 6 об рдзуегся тонкий слой 8 смеси аммиаказот и слой 9 смеси азот - воздух. На третьем этапе (фиг. 4 в) продолжается пола а ычмиака, перемещение вниз слоя 6 азота, умсньиение высоты слоя 7 возлухы. Уве,шцивается высота пограничны с,тоев 8 и 9. На четвертом этапе (фиг. 4 г) граница защитно О СЛОЯ ДОСТИ ГЯЕТ ВХ ОЛИВ Х ОТ 3(Р(1 И и П струбков 4, воздух из емкости практически вытеснен. По сравнснию с рель(л щи; эты 1237579пом увеличилась толщина пограничных слоев 8 и 9, однако образование смеси воздух - аммиак со взрывоопасной концентрацией последнего исключено.Пример. Рассмотрим процесс удаления аммиака из танка объемом Р=2040 м5 и высотой Н=18,5 м.В качестве инертного газа взят азот, а продувочного - сухой воздух. Объемные расходы азота и сухого воздуха составляют 0,7 м/с. Высота защитного слоя зависит от 10 коэффициентов взаимной диффузии инертного и удаляемого газа, их плотностей и пределов взрываемости удаляемого газа в смеси с воздухом.Значения коэффициентов взаимной диффузии, м-/с: аммиак - азот 2,1810 , аммиак - воздух 2,27 10 ; азот - кислород воздух 2,19 10Поскольку коэффициенты взаимной диффузии газов весьма близки, примем для расчетов одно значение, равное 2,2 10м-/с.Рассеяние газов в рассматриваемом процессе замещения описывается дифференциальным уравнением в частных производ- ных бсф бс" бс"Ре Ре - =О, 25 бг Ы Й где х - текущая координата по высоте танка; Е К Хприведенная текущая координата;30время; т -6=втН безразмерное время; С и со концентрации инертного по высоте танка и на его входе, соответственно; 35 приведенная концентрация; скорость движения слоя инертного газа; ооРе= - критерий Пекле.В 40Расчеты по уравнению выполнены численными методами для граничных условий: на входе в танк с"=1, на выходе ос"/Ы=О и для значений Ре= 530, полученного на основании исходных данных.По мере перемещения защитного слоя к45 выходу из танка (фиг. 2 и 4) вследствие диффузии происходит рассеяние аммиака и кислорода воздуха в толще защитного слоя и за его пределами.Наиболее опасная ситуация возникнет ца выходе из танка, границе защитного слоя и аммиака, поскольку наибольшее рассеяние будет наблюдаться в этой точке. Распределение паров аммиака для этого момента времени 0=1 представляется кривой 1 (фиг. 5). Распределение же кислорода при 55 условии, что высота защитного слоя составляет 1 ОЯ объема танка, или 0,1 Н, будет соответствовать кривой 11 (0=0,9). Нижний предел взрываемости аммиачно. воздушной смеси (15 Я) отмечен точкой А (кривая 1), которая расположена на уровне г =0,88. Все вьппележащие слои содержат большее количество аммиака и до точки С (30",/) находятся во взрывоопасных пре- ъ делах по содержанию аммиака.Вместе с тем известно из диаграммы взрываемости, что взрыв невозможен при наличии кислорода менее 14 О по объему в смеси азот - кислород - аммиак. На уровне точки А содержание кислорода о определяется точкой В (кривая 11) и рассчитываетгя по формуле:с,= с.с =2 Я 0,6=12,6 Я,откудас, 4с= - = - -0,66,скк 21 где с- концентрация кислорода в воздухе;- предельная приведенная концентрация.Из приведенных расчетов следует, что количество кислорода в слоях, содержащих аммиак во взрывоопасных пределах, недостаточно для возникновения взрывного процесса и высота защитного слоя азота 0,1 Н, илц объем его 10 Я объема танка. В наиболее широкой части танка обеспечивают безопасные условия удаления аммиака из емкости воздухом.Верхний предел высоты слоя азота О,5 Н принят по технико-экономическим соображениям как достаточный по отношению к оптимальному (0,1 Н). Дальнейшее увеличение слоя азота не противоречит требованиям безопасности проведения процесса, но ухудшает экономичность. Нижний предел высоты слоя инертного газа (азота) 0,07 Н получен на основе расчета и по графику (см. фиг. 5). По полученной выше приведенной концентрации=О,бб получаем точку ца кривой 11 с абсциссой к. Разность между абсциссой кривой 1 и 11 дает искомую величину 0,07. Приведенная на фиг. 6 емкость - танк газовоза, используемая в расчетах по предлагаемому способу удаления газа из емкости, содержит продольную и поперечную перегородки с перфорацией в поперечной перегородке для сообщения разделенных частей. Эти перегородки совместно с несплошным набором служат увелцчецик) жесткости емкости.Предлагаемый способ по сравнению с известными повышает эффективность работы газовозного флота; безопасность морепла. вания благодаря исключению возможности образования взрывоопасных аммиачно-воздушных смесей; сокращает количество инертного газа (например. азота), необходимого для удаления взрывоопасного газа из емкости.Применение изобретения на морском транспорте, например при перевозке аммиака судами-газовозами лает экономию ло 9 ОЯ, азота на однократную продувку.(иктор 1 (:.ииив(ниик 81 И ИПИ 1 опо ела ФН 5, Моска 1 Г 1 П Па