Gas Tanker Familiarisation – kurs #7 | Palność i wybuchowość

Dzisiaj troszeczkę porozmawiamy o ogniu, a dokładniej poruszymy temat Palność i wybuchowość w kontekście naszego kursu gazowego. Małymi kroczkami zbliżamy się do końca podstawowej wiedzy chemicznej i wkroczymy w świat urządzeń na statku, które chłodzeniu, transportowaniu oraz przechowywaniu ładunku na statku ale o tym dopiero później.

Palność i wybuchowość

Informacje podstawowe

Spalanie (Combustion) to reakcja chemiczna, wywołana przez źródło zapłonu, w której zachodzi palność pary w połączeniu z tlenem w odpowiednich proporcjach i wytwarza dwutlenek węgla, parę wodną oraz ciepło.

W idealnych warunkach reakcję najpopularniejszego gazu czyli propanu można zapisać następująco:

C3H8(Propan) + 5O2(Tlen) 3CO2(Dwutlenek węgla) + 4H2O(Para wodna) + Ciepło

W pewnych okolicznościach, np. kiedy dopływ tlenu do źródła zapłonu jest ograniczony, wówczas możne powstawać również tlenek węgla (carbon monoxide) lub sam węgiel (carbon). Aby doszło w ogóle do zapłonu wymagane jest spełnienie trzech warunków:

  1. Paliwo czyli łatwopalny materiał np opary propanu.
  2. Tlen do podtrzymywania procesu palenia
  3. Źródło zapłonu np. iskra

Ale to jeszcze nie wszystko, proporcje 2 z tych elementów (palnych oparów paliwa do mieszanki powietrza) muszą mieścić się w granicach palności. Otwarte, nieograniczone przestrzenie pozwalają na podtrzymywanie spalania i dzięki temu sama reakcja może przebiegać bardzo płynnie i bez powstawania nadmiernego nadciśnienia. Jeśli ekspansja spalania jest jakikolwiek sposób ograniczona, wówczas ciśnienie wzrośnie, a wraz z tym wzrośnie prędkość przemieszczania się płomieni, oczywiście w zależności od stopnia uwięzienia (inaczej palą się budynku betonowe, a inaczej pomieszczenia z metalu). Szybki wzrost ciśnienia w zamkniętej przestrzeni (w zbiorniku), i chęć przedostania się do środowiska o niższym ciśnieniu (otwarta przestrzeń) może przybrać charakter eksplozji.

Eksplozja rozszerzającej się pary we wrzącej cieczy (BLEVE) jest zjawiskiem związanym z nagłym uszkodzeniem zbiornika ciśnieniowego zawierającego łatwopalną ciecz. Do takich incydentów dochodzi między innymi w przypadku z uszkodzonych cystern kolejowych czy samochodowych lub zbiorników ciśnieniowych na statku . Zazwyczaj przebiega to następująco: Zbiornik narażony jest na intensywne ciepło z otaczającego środowiska. Temperatura zwiększa ciśnienie wewnątrz zbiornika, a zwłaszcza w tej części, która nie nie posiada kontaktu z cieczą, czyli górna część zbiornika, konstrukcja zbiornika coraz bardziej się osłabia, aż finalnie dochodzi do uszkodzenia poszycia. Nagłe uwolnienie wysokiego ciśnienia do atmosfery powoduje natychmiastowy zapłon wynikający z gwałtownej ekspansji par ładunku i w efekcie dochodzi do wybuchu.

Oczywiście takie przypadki są sporadyczne, gdyż ciśnieniowe zbiorniki ładunkowe na statkach gazowych zgodnie z wymogami są wyposażone w zawory bezpieczeństwa, a same zbiorniki chronione przez zraszacze wodne. Generalnie projekty statków i całego środowiska są przygotowane tak aby zminimalizować ryzyko pożaru.


ZOBACZ TAKŻE:

Bezpieczeństwo na tankowcu

Bezpieczeństwo na tankowcu – 5 przydatnych zagadnień

Bezpieczeństwo na tankowcu. Świat napędzany jest ropą, podobnie jak statki, które ją transportują po całym świecie. Statki, które są używane do transportu płynnych ładunków luzem, są popularnie nazywane tankowcami. Jest to niebezpieczne miejsce i dzisiaj opowiem o 5 aspektach bezpieczeństwa na zbiornikowcu. Bezpieczeństwo na tankowcuCzy wiesz, że mieszanka palna może zapalić się przy zaledwie 1

0 komentarzy

Termin „zakres łatwopalności” jest miarą proporcji palnych oparów w stosunku do powietrza, aby spalanie było możliwe. Zakres palności to zakres między minimalnym i maksymalnym stężeniem par (mierzoną jako procent objętości) w powietrzu, które tworzą łatwopalną mieszaninę.

Najczęściej używane terminy to:

  • LFL / LEL (dolna granica palności)
  • UFL / UEL (górna granica palności).

Wszystkie skroplone gazy, z wyjątkiem chloru są łatwopalne, ale zakres palności jest wśród nich jest zmienny i zależy od konkretnego ładunku.

Rodzaj ładunku Temperatura zapłonu (flashpoint) Zakres palności (% objętości w powietrzu) Temperatura samozaplonu
Methane -175 5.3 – 14 595
Ethane -125 3.1 – 12.5 510
Propane -105 2.1 – 9.5 468
n-Butane -60 1.8 – 8.5 365
i-Butane -76 1.8 – 8.5 500
Ethylene -150 3 – 32 453
Propylene -180 2 – 11.1 453
a-Butylene -80 1.6 – 9.3 440
b-Butylene -72 1.8 – 8.8 465
Butadiene -60 2 – 12.6 418
Isoprene -50 1 – 9.7 220
VCM -78 4 – 33 472
Ethylene oxide -18 3 – 100 429
Propylene oxide -37 2.8 – 37 465
Ammonia -57 16 – 25 615
Chlorine Ładunek niepalny

Zakres palności zwiększa się w obecności cząsteczek tlenu w ładunku; dolna granica palności nie ma na to większego wpływu, natomiast górna granica palności jest wtedy znacznie podwyższona (Ethylene oxide). Wszystkie łatwopalne opary wykazują tę właściwość i w rezultacie tlen nie powinien być wprowadzany do atmosfery, w której te palne opary istnieją.

Temperatura zapłonu cieczy to najniższa temperatura, w której ciecz będzie wytwarzać opary tworzące łatwopalną mieszaninę z powietrzem. Ciecze o wysokim ciśnieniu pary, np. Skroplone gazy mają wyjątkowo niskie temperatury zapłonu ale też nigdy nie są transportowane w temperaturach poniżej ich temperatury zapłonu, a przestrzeń nad ładunkiem jest niepalna, ponieważ praktycznie w 100% wypełniona jest oparami ładunku, a to z kolei znacznie przewyższa górną granicę palności.

Temperatura samozapłonu substancji to temperatura, do której jej para w powietrzu musi zostać podgrzana, aby nastąpił samoczynny zapłon. Temperatura samozapłonu nie jest związana
ciśnieniem pary lub temperatury zapłonu cieczy, a ponieważ większość źródeł zapłonu wymaga w praktyce zewnętrznego impulsu w postaci płomieni lub iskry, to raczej temperatura zapłonu niż samozapłon jest stosowana do klasyfikacji palności materiałów niebezpiecznych. Niemniej jednak w zakresie zapłonu ulatniającej się pary przez rurociąg lub innych powierzchni to temperatura samozapłonu jest również godna uwagi.

Jeśli skroplony gaz zostanie rozlany na otwartej przestrzeni, ciecz szybko odparuje, aby wytworzyć chmurę oparów, która będzie stopniowo rozpraszana z wiatrem. Chmura lub pióropusz oparów będzie łatwopalny tylko przez część swojej podróży z wiatrem. Sytuację ilustruje poniższy rysunek. Region “B” bezpośrednio przylegający do obszaru wycieku “A” jest niepalny, ponieważ jest zbyt bogaty, tj. zawiera zbyt niską procentową zawartość tlenu. Region D byłby również niepalny, ponieważ jest zbyt ubogi, tj. zawiera niewielką ilość oparów która jest łatwopalna. Strefa łatwopalna znajdowałaby się między tymi dwoma strefami oznaczonymi literą “C”.

To by było na tyle z zakresu palności i wybuchowości. Przed nami jeszcze kilka zagadnień, które wydają mi się dosyć ważne aby o nich wspomnieć. W najbliższym czasie przygotuję dla was kilka materiałów:

  • Charakterystyka ładunków oraz ich toksyczność i zagrożenia z tym związane.
  • Wykorzystanie zmian stanu skupienia w procesie chłodzenia ładunku.

Po tym przejdziemy już do ciekawszych spraw związanych bezpośrednio z urządzeniami na statku. Mam nadzieję, że zostaniecie ze mną do końca tego kursu.

Ważne linki