Способ отвода газов,выделяющихся при разложении этилена в аппаратах под высоким давлением и устройство для его осуществления

 

1. Способ отвода газов, ввделяющихся при разложении этилена в аппаратах под высоким давлением, заключающийся в выведении газов яз аппарата при разрушении предохранительного , устройства в стенке аппарата во внешнюю среду через охлаждающие устройства, при этом охлаждение газов начинается с задержкой во времени , отличающийся тем что, с целью повьшения пожаро,- и взрьгообезопасности процесса, задержку во времени вьщерживают в пределах 12-23 МКС, охлаждение осуществляют водой, подаваемой в охлаяздающее устройство азотом под давлением 10-50 бар.

СОКИ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н IlATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2909904/23-05 (22) 21.04.80 (31) 79/10444 (32) 25.04.79 (33) Франция (46) 23.12.84. Бюп. 11 47 (72) Ален Нарди и Жан-Ноэль Симье (Франция) (71) Сосьете Шимик де Шарбоннаж (Франция) . (53) 678.742.2.02(088.8) (56) 1 . Патент Франции Ф 2116147, кл. С 08 F 08 1/00, опублик. 1972.

° (54) СПОСОБ ОТВОДА ГАЗОВ, ВЬДЕЛЯЮЩИХСЯ ПРИ РАЗЛОЖЕНИИ ЭТИЛЕНА В АППАРАТАХ

ПОД ВЫСОЕИИ ДАВЛЕНИЕМ, H YCTPOACTBO ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

„„SU„„1131470 A (51) С 08 F 110/02; С 08 F 2/02;

В 0 (57) 1. Способ отвода газов, вццеляющихся при разложении этилена в аппаратах под высоким давлением, заключающийся в выведении газов из аппарата при разрушении предохранительного устройства в стенке аппарата во внешнюю среду через охлаждающие устройства, при этом охлаждение газов начинается с задержкой во времени, отличающийся тем, что, с целью повышения пожаро;- и взрывобезопасности процесса, задержку во времени вццерживают в пределах 12-23 мкс, охлаждение осуществляют водой, подаваемой в охлаждающее устройство азотом под давлением

10-50 бар.

1131470

2. Устройство для осуществления способа но и. 1, состоящее из первой емкости, наполненной азотом под давлением, второй емкости, полностью наполненной водой и соединенной с первой емкостью трубой, соединительной трубы между второй ем1

Изобретение относится к способу снижения опасностей воспламенения и взрыва, являющихся результатом разложения этилена в аппаратах полимеризации под высоким давлением, 5 а также устройствам для осуществления этого способа, и может быть использовано в химической промышленности.

В ходе реакции полимеризации этилена под высоким давлейием (около 300-3000 бар) и при высокой температуре (около 150-.350 С) некоторые нежелательные явления при работе установки, такие как

15 механические повреждения или недостаточная чистота газообразного этилена, несмотря на тщательный контроль параметров давления и температуры, могут вызвать нагревание, вплоть до температуры, превьппающей

450 С, фракции этилена даже самой о ничтожной, содержащейся в реакторе полимеризации или в сепараторе, (работающем обычно под давлением

100-500 бар) . Такое нагревание вполне достаточно, чтобы вызвать разложение этой фракции этилена в смеси углерода, водорода и метана.

Кроме того, вьппе указанные усло- 30 вия работы реактора и сепаратора таковы, что позволяют быстро распространяться всякому начавшемуся разло- жению, что непременно приводит к быстрому повышению давления и/или температуры. Разрыв по меньшей мере одного предохранительного устройства (защитного диска, вентиля, клапана) защищают реактор и сепаратор от избыточных давлений и позволяет про- п0 дуктам разложения удаляться во внешнюю среду. Кроме явления загрязнения, вызванного удалением во внешнюю сре" ду порошкообразного углерода, слекостью и объемом, в который поступают газы расположения этилена из аппарата под высоким давлением, конец которой, ближайший к укаэанному объему, снабжен диспергирующим устройством для воды,и клапана между второй емкостьюи диспергирующимустройством.

2 дует особенно опасаться воспламене ния газов разложения, являющегося причиной бурных взрывов, которые могут вызвать. материальный ущерб и нанести повреждения людям. Все это вызывает необходимость отвода газов разложения без их воспламенения и взрыва.

Известен способ отвода газов, выделяющихся при разложении этилена в аппаратах под высоким давлением, заключающийся в выведении газов из аппарата при разрушении предохранительного устройства в стенке аппарата во внешнюю среду через охлаждающие устройства, при этом охлаждение газов начинается с задержкой во времени (c момента разрушения предохранительного устройства до момента, когда газ входит в охлаждающее устройство) в пределах 50-100 мкс (i), Известно также устройство для отвода газов, выделяющихся при разложении этилена в аппаратах под высоким давлением, представляющее собой трубообразный дымоход, непосредственно соединенный с аппаратом под высоким давлением и отделенный от него предохранительным устройством в стенке аппарата f1 .

Однако известные способ и устройство не обеспечивают полную надежность предотвращения воспламенения и взрыва газов разложения.

Это объясняется следующим образом. В цротивоположность известным в технике положениям самовозгорание газов разложения под влиянием их повьппенной темпера гуры не является обязательно основной причиной воспламенения этих газов, а чаще лишь второстепенной. Это подтверждается результатами экспериментов, проведенных при отсутствии разложе1131470

35 довести температуру в некоторых точКах дымохода до значения более

600 С. Явления диффузии, различия скорости газа, протекающего в дымо- у ходе между его стенками и осью симметрии, изменения сечения направления дымохода способствует локальному ния в реакторе и осуществляемых с разрывом по меньшей мере одного из предохранительных устройств, при этом температура этилена в момент, предшествующий разрыву, не превьш ает

200 С.

Кроме того, несмотря на отсутствие аномального нагрева до момента разрыва предохранительного устройства, наблюдается удаление воспламенен- 10 ного газа на выходе из сети отвода газов (дымохода), и можно наглядно продемонстрировать наличие ударной волны, распространяющейся со скоростью примерно 500-700 м/с. Это 15 объясняется тем, что после разрыва предохранительного устройства воздух, -содержащийся в сети отвода (дымоходе) и вначале находящийся в неподвижном состоянии, перемещается под действием волны давления со скоростью, зависящей от его силы и скорости звуФ ка в данной среде. Волна давления, которая предшествует протеканию этилена и газов разложения в сеть 25 отвода (вытяжной канал), сжимает и нагревает воздух, содержащийся ! в сети отвода. Кроме того, если сеть отвода газов не является полностью линейной, а имеет хотя бы одну изо. гнутую секцию, соединяющую боковую стенку реактора или сепаратора с вертикальной секцией дымохода, либо изменение сечения, то волна давления обычно не является плоской и, таким образом, отражается от стенок сети отвода газов; эти отражения волны давления обеспечивают воэможности фокусировки волн,по оси симметрии данной сети отвода и, следовательно, 4 возможности нагрева определенных точек в сети отвода газов. Возможность последовательных отражений предохранительного диска от стенок дымохода является третьей причиной локального 4 нагрева, сопровождающего нагрев под влиянием волны давления и увеличивающего общий тепловой эффект.

Выше описанные явления нагрева при .отсутствии какого-либо разложения этилена достаточны для того, чтобы образованию зон предварительного смешивания воздуха и газа. Именно на границе раздела смеси горячий воздух — этилЕн, которая перемещается со скоростью ниже скорости волны давления и которая в результате этого следует за данной волной давления, т.е. в плоскости указанных зон предварительного смешивания начинается воспламенение. Затем эти зоны предварительного смешивания увлекаются отходящим газом к наружной части дымохода. Таким образом, они быстро исчезают из дымохода в процессе вытеснения воздуха газом. Кроме того, пламя переносится выходящим потоком к зоне выхода из дымохода, где оно поддерживается в течение времени отвода газов. Воспламенению газа под действием указанной волны давления способствует повышенная температура этого газа, которая приводит в результате к увеличению температуры смеси воздух — газ и вследствие этого газ разложения более восприимчив к воспламенению под влиянием волны давлео ния, чем этилен при 200 С..Такое увеличение температуры смеси воздух— газ приводит в результате к самовозгоранию газов разложения под влиянием непосредственно их температуры.

Из этого следует, что для решения проблемы наиболее важным является параметр процесса по времени с момента открытия предохранительного устройства до конца выпуска газа. Однако этот параметр согласно известному способу в пределах 50-100 мкс не обеспечивает достаточную эффективность, поскольку наиболее часто продолжительность нестационарной фазы течения потока, вызывающего эффект волны давления, значительно меньше.

Цель изобретения — повышение пожаро- и взрывобезопасности процесса.

Цель достигается тем, что согласно способу отвода газов, выделяющихся при разложении этилена в аппаратах под высоким давлением, заключающемуся в выведении газов из аппарата при разрушении предохранительного устройства в стенке аппарата во внешнюю среду через охлаждающие устройства, при этом охлаждение газов начинается с задержкой во времени, последнюю выдерживают в пределах 1223 мкс, охлаждение осуществляют

11314 Ъ

Составитель

Редактор А.Козориэ Техред С.Ми

Заказ 9638/45 . Тираж 468 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г,Ужгород,,ул.Проектная, 4

Ф водой, подаваемой в охлаждающее устройство азотом под давлением

10-50 бар.

Цель достигается также тем, что, устройство для осуществления способа 5 состоит из первой емкости, наполненной азотом под давлением, второй ем-, кости, полностью наполненной водой и соединенной с первой емкостью трубой, соединительной трубы между вто-, 1О рой емкостью и объемом, в который поступают газы разложения этилена из аппарата под высоким давлением, конец которой, ближайший к указанному объему, снабжен диспергирующим 15 устройством для воды, и клапана между второй емкостью и диспергирующим устройством.

На чертеже изображена схема устройства для осуществления предлагае- 20 мого способа.

Устройство содержит стенку 1 сети отвода газов разложения (дымоход), охлаждение которой должно быть обеспечено. Первая емкость 2 поддержи- 25 вается под давлением азота поередством линии 3 распределения азота, снабженной клапаном 4. Эта емкость соединительной трубой 5 небольшой длины и большого сечения сообщается ЗО с второй емкостью 6, полностью наполненной водой, подаваемой по линии 7 распределения воды, снабжен-, ной клапаном 8. При переливе воды по соединительной трубе 5 в емкость 2 днище последней снабжается трубой 9 продувки, имеющей клапан 10. Анало- гичным образом верхняя часть емкости 6 снабжена трубой 11 продувки воздухом, имеющей клапан 1.2. Соединительная труба 13 небольшой длины. расположена между днищем емкости 6 и стенкой 11 Конец этой соединительной трубы снабжен диспергирующим устройством 14, имеющим систему отверстий 15., Между днищем емкости 6 и диспергирующим устройством 14 находится клапан 16 пиротехнического типа, открытие которого определяется устройством, детектирующнм разложение этилена, состоящим из датчи-. ка разрыва предохранительного диска аппарата под давлением, из которого отводятся газы разложения (не показан), соединенного линией (не показана) с клапаном 16.

Устройство работает следующим образом.

При разрыве предохранительного диска аппарата под давлением сигнал от датчика этого диска подается на клапан 16 пиротехнического типа, включающий подачу воды из емкости 6 через диспергирующее устройство в. дымоход через стенку 1. Давление для подачи воды из емкости 6 обеспечивается азотом из емкости 2 °

П р и и е р 1 (сравнительный).

В стандартном прбцессе полимериэации этилена под высоким давлением для отвода газов используется известная установка.

Проникновение охлаждающей воды в дымоход для вывода газов, соединенный с емкостью высокого давления посредством разрывного диска, происходит через 60 мкс после того, как разрывной диск разрывается под давлением в 2000 бар. Отмечены детонация, взрыв воспламенившегося газа и разрушение стекол в радиусе 1500 м.

Пример ы 2-4. Процесс проводится согласно примеру 1 с использованием предлагаемой установки. Во время опытов сверхдавление вызывает разрыв защитного диска. Проникновение воды через клапан 16 проводится соответственно через 12, 14 и 23 мкс после разрыва диска. Взрыва не слышно. Давление азота в емкости соответственно 2-50, 35 и 10 бар. Однако наблюдается выделение через дымоход струи невоспламененных газов, истекающих с высокой скоростью.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют повысить пожаро- и взрывобезопасность процесса.

1.

А. Горячев гунова Корректор С.Черни (