исключение загрязнения атмосферного воздуха от

ИСКЛЮЧЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ОТ ВЗРЫВОВ В
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ
Ибышева Е.И., студент 4 курса Технологического института
Восточноукраинского национального университета имени Владимира Даля (г. Северодонецк),
Тюльпинов Д.А., научный сотрудник ООО „Научно - проектный институт химических технологий
„Химтехнология”, (г. Северодонецк), научный руководитель
г. Северодонецк, пр. Советский, 71, Украина
tyulpi @ rambler.ru
Одной из причин загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами являются выбросы при
аварийном воспламенении реакционных сред, потому актуальной задачей является исследование условий
самовоспламенения реакционных сред с целью недопущения их возникновения в промышленных условиях.
Самовоспламенение рабочих смесей в свободных объемах наблюдается в технологических процессах
использующих околопредельные составы. Реакторы окисления работают при температурах 873-973 К.
Естественно, что температура газовой смеси в псевдоожиженном слое может быть выше 810 К, то есть выше
температуры самовоспламенения (Тс) смеси метан-воздух стехиометрического состава.
При смешении горючих газов с окислителем также возникает опасность разрушения оборудования и
связанные с этим проблемы, связанные с воспламенением. Для повышения безопасности необходимо
усложнение схемы очистки целевого продукта, что обуславливает образование вредных выбросов в
атмосферу при образовании продуктов горения. Во многих случаях (получение ацетилена, конверсия
природного газа и др.) требуется предварительный подогрев смеси. Поскольку эффективность процесса
(например, получения ацетилена) определяется однородностью состава исходной газовой смеси, то при
слиянии компонентов в единый поток время смешения должно быть не меньше отношения пути потока до
места полной его гомогенизации к скорости течения потока.
Вопрос влияния каталитических свойств насадки на воспламенение горючих газовых смесей до
настоящего времени не изучен и представляет научный и практический интерес.
В связи с этим, нами проведены исследования самовоспламенения горючих газовых смесей в реакторе с
псевдоожиженным слоем катализатора на лабораторной установке.
В реактор подавали смесь природного газа и воздуха переменного состава. Концентрацию метана в
газовой смеси варьировали в интервале концентраций 5-10 % об. Реактор подогревали от 273 К до
температуры, при которой визуально фиксировалось воспламенение горючей смеси. Самовоспламенения
газов в псевдоожиженном слое исследовано при времени пребывания газа в слое 0,1-0,5 с. В
псевдоожиженном слое большой высоты (или с частицами малого диаметра и низкой плотности) - это время
может быть и больше.
Экспериментальные исследования показали, что основными факторами, влияющими на
самовоспламенение смесей горючее-окислитель, являются концентрация горючего, температура
псевдоожиженного слоя, доля катализатора ИК-12-70 в смеси твѐрдых частиц.
Установлено, что твѐрдые катализаторы могут инициировать воспламенение горючей смеси, повысить
температуру воспламенения горючей смеси, вывести состав горючей смеси из области воспламенения.
Повышение температуры воспламенения горючей смеси и вывод состава горючей смеси из области
воспламенения связаны с самофлегматизацией системы за счет протекания реакций каталитического
окисления до CO2 и H2O. Результат процесса зависит от превалирующего процесса: скорости теплообмена
объѐм газа – гранулы слоя или скорости флегматизации газового потока.
Обращают на себя внимание три основных факта, полученных в ходе экспериментов: 1 – наблюдается
самовоспламенение горючей смеси в псевдоожиженных слоях катализатора, инертного материала и в
смесях инертного материала с катализатором; 2 – в присутствии катализатора температура
самовоспламенения горючей смеси выше, чем в его отсутствие; 3 – для горючей смеси с трудноокисляемым
компонентом (метан) рост температуры самовоспламенения менее значим, чем для легкоокисляемого
(ацетон). В присутствии катализатора температура самовоспламенения горючих газовых смесей
повышается. Основными факторами, влияющими на самовоспламенение смесей горючее-окислитель,
являются концентрация горючего, температура псевдоожиженного слоя, доля катализатора в слое.
Учѐт выявленных закономерностей при проектировании и эксплуатации реакторов со средой
содержащей горючие компоненты и окислитель позволит предотвратить воспламенение реакционной среды
и, следовательно, выброс вредных веществ, образующихся при взрыве, в атмосферу.