Ho lav a v bu n l tky
Download
1 / 40

Ho řlavé a výbušné látky - PowerPoint PPT Presentation


  • 107 Views
  • Uploaded on

Ho řlavé a výbušné látky. Rizika spojená s použitím hořlavých a výbušných látek v chemickém průmyslu. Jsou požáry a exploze nebezpečné ?. Nejčastější havárie v chem. průmyslu požár výbuch uvolnění toxické látky Nejčastější zdroj výbuchu páry organického rozpouštědla

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Ho řlavé a výbušné látky' - zorina


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Ho lav a v bu n l tky

Hořlavé a výbušné látky

Rizika spojená s použitím hořlavých a výbušných látek v chemickém průmyslu


Jsou po ry a exploze nebezpe n
Jsou požáry a exploze nebezpečné ?

  • Nejčastější havárie v chem. průmyslu

    • požár

    • výbuch

    • uvolnění toxické látky

  • Nejčastější zdroj výbuchu

    • páry organického rozpouštědla

  • Spálení (výbuch) 1 kg toluenu

    • uvolní se energie ~ 40 MJ

    • dokáže zničit chemickou laboratoř

    • může způsobit ztráty na životech


Co je t eba zn t pro prevenci
Co je třeba znát pro prevenci

  • Vlastnosti materiálů

  • Povaha procesů hoření a výbuchu

  • Prostředky snížení nebezpečí požáru nebo exploze


Ho en
Hoření

„Rychlá, exotermní oxidace vzníceného paliva”


Po rn troj heln k

Vzduch (oxidovadlo)

Palivo

Iniciační energie

Požární trojúhelník

HOŘÍ

jsou-li všechny

strany spojené

NEHOŘÍ

chybí-li některá

ze stran

OHEŇ


Palivo
Palivo

  • Kapalina

    • benzín

    • aceton, ether, hexan

  • Plyn

    • acetylen, metan, vodík

    • LPG

  • Pevná látka

    • plasty

    • prachy organických látek


Oxidovadlo
Oxidovadlo

  • Plyn

    • kyslík (vzduch)

    • chlór

  • Kapalina

    • peroxid vodíku

    • kyselina dusičná

    • kyselina chloristá

  • Pevná látka

    • peroxidy kovů


Inici tor
Iniciátor

  • Jiskry

  • Plamen

  • Teplo

  • Statická elektřina


Ho en exploze
Hoření × Exploze

  • Hoření uvolňuje energii relativně pomalu, exploze velmi rychle

  • Hoření může přejít v explozi a naopak

  • Exploze – prudké rozpínání plynů = tlaková vlna

    • mechanická exploze

    • exploze způsobená chemickou reakcí


Bod vzplanut flash point

„Teplota, při níž hořlavá látka vytvoří dostatek par k tomu, aby se vzduchem tvořily hořlavou směs”

Hoření potřebuje dodatečnou iniciaci

Vzplanutí je pouze dočasné

Závisí na tlaku

Bod vzplanutí (Flash Point)

Při teplotách pod teplotou vzplanutí není možné zapálení, protože tlak par látky je příliš malý k tomu, aby se vytvořily zápalné směsi par se vzduchem.

To však neznamená, že při teplotách pod teplotou vzplanutí neexistují nebezpečí požáru. Zdrojem zapálení může být látka velmi rychle zahřátá na svou teplotu vzplanutí.


T da nebezpe nosti ho lav ch kapalin
Třída nebezpečnosti hořlavých kapalin par k tomu, aby se vzduchem tvořily hořlavou směs

  • Za hořlavou kapalinu se považuje kapalina, suspenze nebo emulze, splňující při atmosférickém tlaku 101 kPa a současně tyto podmínky:

    • není při teplotě + 35° C tuhá ani pastovitá,

    • má při teplotě + 50° C tlak nasycených par nejvýše 294 kPa,

    • má teplotu vzplanutí nejvýše + 250° C,

    • lze u ní stanovit teplotu hoření.

  • Hořlavé kapaliny se podle teploty vzplanutí dělí do čtyř tříd nebezpečnosti:

    • třída nebezpečnosti teplota vzplanutí do 21°C,

    • třída nebezpečnosti nad 21°C do 55°C,

    • třída nebezpečnosti nad 55° C do 100°C,

    • třída nebezpečnosti nad 100°C do 250°C.

  • Stanovení teploty vzplanutí a zatřídění hořlavé kapaliny do příslušné třídy nebezpečnosti zajišťuje obvykle výrobce. U dovážených hořlavých kapalin zajišťuje zatřídění do příslušné třídy nebezpečnosti obvykle dovozce. Teplotu vzplanutí stanovují akreditované zkušebny.


Ho lav kapaliny podle s v t
Hořlavé kapaliny podle S-vět par k tomu, aby se vzduchem tvořily hořlavou směs

  • extrémně hořlavé

    • kapaliny s bodem vzplanutí do 0 °C nebo látky vznětlivé při styku se vzduchem za normálních podmínek

  • vysoce hořlavé

    • kapaliny s bodem vzplanutí do 21 °C; látky u kterých může za normálních podmínek dojít k zahřívání a samovznícení; pevné látky které se mohou vznítit a dále hořet po krátkém styku se zápalným zdrojem; látky uvolňující ve styku s vlhkostí vysoce hořlavé plyny

  • Hořlavé

    • s bodem vzplanutí mezi 21-55 °C


Bod ho en z palnosti fire point

„Teplota, při které páry nad hořlavou látkou po zapálení vytrvale hoří”

Hoření potřebuje dodatečnou iniciaci

Hoření je trvalé = produkuje teplo pro dostatečnou tvorbu dalších par

Vyšší než bod vzplanutí

Bod hoření (zápalnosti) (Fire Point)

Bod hoření leží výše než bod vzplanutí. Rozdíl mezi oběmi teplotami je u nízkovroucích kapalin velmi nepatrný, avšak vzrůstá se snižující se těkavostí kapaliny.


Teplota samovzn cen autoignition temperature

„Teplota, při které hořlavá látka samovolně vznítí zapálení vytrvale hoří”

Hoření nepotřebuje dodatečnou iniciaci

Vyšší než bod zápalnosti

Vznícení se vyvolá poze působením tepla, bez dalšího iniciačního zdroje

Teplota samovznícení(Autoignition temperature)


Meze v bu nosti
Meze výbušnosti zapálení vytrvale hoří

xhořlaviny

100 %

vzduchu

100 %

par

hořlaviny

NEHOŘÍ

VYBUCHUJE

HOŘÍ

Oblast výbušnosti

Dolní mez

Výbušnosti

(LEL, LFL)

Horní mez

Výbušnosti

(UEL, UFL)


Meze v bu nosti1
Meze výbušnosti zapálení vytrvale hoří

Všechny hořlavé látky jsou ve směsi se vzduchem zapalitelné jen uvnitř oblasti výbušnosti. Pokud je koncentrace pod dolní mezí výbušnosti, není tato směs ani výbušná, ani hořlavá. Pokud je koncentrace směsi nad horní mezí výbušnosti, je směs hořlavá jen za přístupu vzduchu, ale snadno se může stát výbušnou po odpovídajícím zředění se vzduchem.

Jako koncentraci, která není nebezpečná výbuchem, je možné označit koncentraci některého plynu nebo páry uvnitř technologického zařízení, jestliže nepřekročí 50 % dolní meze výbušnosti. Směsi prachu tuhých látek se vzduchem jsou nebezpečné výbuchem, jestliže jejich dolní mez výbušnosti je menší nebo rovna 65g/m3 a jsou zvlášť nebezpečné výbuchem, jestliže jejich dolní mez výbušnosti je menší nebo rovna 15g/m3.

acetylen 1,2 - 80,0 % svítiplyn 5,8 - 63,0 %

amoniak 15,5 - 31,0 % zemní plyn 4,3 - 15,0 %

oxid uhelnatý 12,5 - 75,0 % sirovodík 4,3 - 45,5 %

methan 5,0 - 15,0 % vodík 4,0 - 74,2 %

benzín 1,1 - 6,0 % aceton 1,6 - 15,3 %

butan 1,6 - 8,5 % sirouhlík 1,3 - 50,0 %

propan 1,9 - 9,5 % gener. plyn 21,0 - 74,0 %


M en mez v bu nosti
M zapálení vytrvale hoříěření mezí výbušnosti


V po ty mez v bu nosti

Směsi par zapálení vytrvale hoří – Le Chatelierova rovnice

Závislost na teplotě

měření

empirické rovnice

Výpočty mezí výbušnosti

Hc … spalné teplo kcal.mol-1


Z vislost na teplot toluen
Závislost na teplotě - toluen zapálení vytrvale hoří

% obj.

UFL

LFL

t


V po ty mez v bu nosti1
Výpočty mezí výbušnosti zapálení vytrvale hoří

  • Vliv tlaku

    • malý vliv na LFL

    • značný vliv na UFL

UFL

P [Mpa]

P [Mpa]


Odhad mez v bu nosti
Odhad mezí výbušnosti zapálení vytrvale hoří

  • Empirický odhad ze složení látky

    • platí dobře pro uhlovodíkové směsi

    • stechiometrická koncentrace Cst z rovnice hoření

obsah O2 ve vzduchu


Minimal oxygen concentration moc
Minimal oxygen concentration (MOC) zapálení vytrvale hoří

  • Minimální koncentrace kyslíku potřebná k propagaci hoření

    • Směs nevybuchuje ač je v rozmezí výbušnosti, není-li obsah kyslíku alespoň roven MOC

    • Snížení obsahu kyslíku pod MOC je možné přidáním inertu = INERTIZACE


Zdroje vzn cen
Zdroje vznícení zapálení vytrvale hoří


Minim ln energie pro vzn cen

MIE = Minimum Ignition energy zapálení vytrvale hoří

nepřímo úměrná tlaku

přídavek inertu zvyšuje MIE

prachové oblaky mohou mít srovnatelnou MIE jako páry

Zdroje IE

Automobilová svíčka 25 mJ

Očištění bot na rohožcestatická energie 22 mJ

Minimální energie pro vznícení


Adiabatick komprese

Adiabatickou kompresí plynu dochází ke zvyšování jeho teploty

Zvýšením teploty nad teplotu samovznícení může dojít k výbuchu

Adiabatický teplotní nárůst lze spočítat z termodynamické rovnice adiabatické komprese

Adiabatická komprese

T0 počáteční teplotaT1 konečná teplota

P0 počáteční tlakP1 konečný tlak



Typy exploz

De teplotyflagrace

rychlost šíření menší než rychlost zvuku

tlaková vlna ~ 100 atm.

šíření plamene je řízeno rychlostí přenosu hmoty

může přerůst v detonaci

Detonace

rychlost šíření větší než rychlost zvuku

tlaková vlna ~ 101 atm.

k iniciaci je nutná velká energie uvolněná v malém prostoru

tepelný mechanismus – teplo vyvinuté při reakci ji dále urychluje

řetězový mechanismus – při reakci se zvyšuje množství reaktivních volných radikálů

Typy explozí




V liv koncentrace ho laviny na typ exploze
V teplotyliv koncentrace hořlaviny na typ exploze


Exploze oblaku par vce
Exploze oblaku par (VCE) teploty

  • Typický scénář

    • Náhlý únik velkého množství hořlavých par

    • Disperze par do okolí = promíchání se vzduchem

    • Vznícení vzniklého oblaku

  • Flixborough

    • přerušení potrubí s cyklohexanem (d=50 cm)

    • uniklo 30 tun cyklohexanu

    • výbuch nastal 45 s po přerušení potrubí

      • 28 mrtvých

      • továrna srovnána se zemí


Exploze oblaku par
Exploze oblaku par teploty

  • Charakteristika

    • Pravděpodobnost vznícení roste s velikostí oblaku

    • Turbulentní míchání par a vzduchu zvyšuje pravděpodobnost a účinky exploze

    • Velký oblak je takřka nemožné ovládat a zabránit výbuchu

  • Metody prevence

    • zabránit úniku par

    • malé zásoby těkavých látek

    • minimalizace nebezpečí vzplanutí při prasknutí trubky

    • citlivé detektory úniku + automatické uzavření


Bleve
BLEVE teploty

  • Boiling liquid expanding vapor explosion

  • Při prasknutí nádrže pod tlakem obsahující kapalinu nad normálním bodem varu

  • Typický scénář

    • Požár v sousedství nádrže s hořlavou kapalinou

    • Ohřívání stěn nádrže a kapaliny uvnitř, zvyšování tlaku par

    • Přehřátí materiálu nádrže nad hladinou kapaliny do té míry, že není schopen odolat tlaku par

    • Prasknutí nádrže a explozivní odpaření části obsahu


B teplotyoiling Liquid Expanding Vapor Explosion

Při rychlém zahřívání (např. působením okolního požáru) zásobníku zkapalněného plynu pod tlakem dochází k odpařování kapaliny a dalšímu růstu tlaku, který může vést až k protržení stěny zásobníku. Nastane-li taková situace dochází k rychlému poklesu tlaku, který vede k prudkému varu kapaliny bez nutnosti dodávky tepla z okolí. Prudké odpařování může přerůst v mechanickou explozi. Je-li skladovaný plyn hořlavý představuje jeho vznícení další riziko.

Mexico City, 1984

BLEVE v zásobnících zkapalněných rafinérských plynů (LPG) způsobilo 650 úmrtí a přes 6400 zraněných. Celkové škody pro firmu byly odhadnuty na 31 mil. USD.


Tlakov vlna
Tlaková vlna teploty



Energie mechanick exploze
Energie mechanické exploze teploty

  • Při mechanické explozi se uvolní mechanická energie obsažená v substanci

  • Stlačený plyn

    • uvolní se kompresní práce

    • expanze je isoentropická

  • Kapalina pod tlakem

    • neexpanduje

    • velmi malá energie exploze


Enegie chemick exploze
Enegie chemické exploze teploty

  • Tlaková vlna chemické exploze

    • tepelná expanze produktů reakce

    • změna molového čísla v průběhu reakce

    • C3H8 + 5 O2 + 18,8 N2 3 CO2 + H2O + 18,8 N2n0 = 24.8 n1 = 25.8

    • C7H5(NO2)3 C + 6 CO + 2,5H2 + 1,5 N2Maximální energie exploze udána DA


Prevence po r a exploz
Prevence požárů a explozí teploty

  • Inertizace

  • Eliminace statické elektřiny

  • Větrání

  • Nevýbušné zařízení a nástroje

  • Automatické hašení


Inertizace
Inertizace teploty

  • Ředění výbušné směsi inertem pod hladinu MOC

  • MOC pro většinu plynů ~ 10 % obj. O2

  • Zavedení inertní atmosféry

    • Vakuová inertizace

    • Tlaková inertizace

    • Průtočná inertizace

  • Automatické udržování inertizace


ad