Способ удаления газа из емкости
„„SU„„1237579!
5и4 В 65 D 90 22
ОПИСАНИЕ И306РЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (007 — 0 75 )/-/
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
- ." (СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ „,, я
= РЕСПУБЛИН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2!) 3760590/28-13 (22) 25. 05. 84 (46) 15.06.86. В!ол. ¹ 22 (71) Одесский инсгитут инженеров морского флота (72) E. Л. Головский, В. A. 1 ых!арный, Э. Г1. Мицевич, 1О. Г. Позывайло, Н. И. Карцева и О. В. Светличная (53) 621.642.3 (088.8) (56) Патент Великобритании ¹ 1318204, кл. Л 6 Л, оп блик. 1973.
Инструкция по эксплуатации газовоза вместимостью 37000 м для перевозки аммиака фирмы Технигаз, 1980, том. 1, с. 2/9, 3/13, 3/15, 3/16, 3/76. (54) (57) СПОСOb У.!),ЛЛ1:1-1ИЯ ГЛЗЛ И1
ЕМКОСТИ, включающий вьггесI!! и!!е на ходящегося в емкости взрывоопасного газа путем подачи снизу или сверху индифферентного и отличаю!цсгося по плотности инертного газ"., и затем осушенного воздуха с расходом, обеспечивающим стратификацию газов, отлика!ощайся тем, что, с цельк! повышения безопасности и экономично и процесса удаления взрывоопасного газа, инертным газом заполняют 0,07 — -0,15 высоты емкости,;! осушенный воздуY сначала подакп со скоростью, не превышающей скорость подачи инертного газа,;!o появления инертного газа на выходе, после чего скоросп подачи ос1 и!ен ного Воздх х с! v 8<< п I H в!! к)т
1237579
И:106р T(f1 HE. О Гп()<. И !Ся К I p3 (ICIIOpiу И хр3iI(пи!о газообразны» вс ществ, образующих с воздухом Bзрывоопаспые смеси, и может (i <1 И Г И 11 P И М 0 f I E I I И (;1Л Я» ;с 3. (Е f I H Я OC Т 3 Т КО Е3 взрыьч>-, I(03(3()ool(Bcffhfx газов из емкосгсй, исш)льзусмых B хичической, иефтехими (сск<>й, хололил)и(ой промышленности, па
ывтомобил(и(ом, жслсзнолорожиом трыпспорi(., В <1 l3H а ции, лири жас>лс строении, косм и !сской технике, при эксплуатации хранилип( ге)33, ны морскоч и p("!Иом TpB(lcl(0pTc при
IIcp()В0:)кс <. жижс I!fib(» Г33ОВ с» вы ми-Г330Bo
3«)»1H. ! l(ëh изобретения с>бс .спечеHHå безопасности и новы!! IIHc экоиоми lllocTH процесса
»лялс пия взрывоопасного газа из емкости.
11р(ли я гые мы и способ позволяет прово;i(if у,((1,1 ((HO поз, (ух<1 пз емкости при 33i1O lilt. НИП С С i)3P1>(BOO(13< ГаЗО vl.
113 фи(. I и:<обпыже (ы схечя процесса
В(>((" ((0(l (15! .< i (Ч КОС ТИ Я М Ч И Я Ка с! ЗОТОЧ; l(3 ф li Г. 2 Э < I I l l>l B hi I С С П С Н И и Ы М М И 3 К (1 И 3
С М К<)СП (<; П;! »1 С(lf PO((eCC;! 3С)чс и;с ((иri (ю <л» хя ячмияком; на фиг. 4 эт(!1:.>! 13»!Oil(0!!((51 ВО:(ту»я аммиаком; на
<1)и г.:> Г;>;1<()п f(,(i(я Р;lсчстов В IcOTbl за1 (!и ного с.l<)51; fiB фиг. 6 --- схемы смкости-Г ill K i)1 OНО:>(l.
<. .((>С<>6 ос» п(сс В. !5(0((и сл((у(0:цим обря3О»1.
1 IB xo, (5(if! и ис51 l3 (. м Ko(iè 1 I <)3 сl xf м иы к у,(ыг!5!ется В ill(>K(iioK> l i1 I IûòP < ока. <(-! ((I)II (» 1 а:10ты, п.тOT(IOcl I> отор<п 0 бол bl! fc плот(и)сти вытесняемого ам»!if<1Kли(иf у слоя 0,07 0,15 высоты х!Кос (и..-)ти прс;(с.-ы сi(p))B(äëèâ(.f для ечкостс и, имеK)IIIHx сужсilH(. в верхней или нижнсй В<>3,(»» <к) «корыстью, также не нарушаю::((E kI с ратификации, ло чомепты обнаружс.(И5(я<о(3 пы выходе из емкости 1. В дальН (< И I (! С< М Р < i C< O Л l30 3<(» Х <1, И С П О 1 Ь 3 УС М 0 Г 0 Л. 1 Я тчи< i !.и смкo«i и, ув(iH»HBBioт ло пределы, >прс.(слясмого Возчожностями вентиляциопюп> <пн)р».говыпия и лывлением срабыты3;1llHя зяп(иты ех кости. Г1ро.(увка емкости 1 зозлу»<>м проло:i>KBcicsf;(o лостижепия конI(Ii ipB Ii liH B(>I >! Я яка, опрс.((.I Bc»loll cOoápdк flH5(»II! взрыл)обезоиасности или санитарII,IМl1 fIÎÐ×ЯЧИ. (,ОС Г()5!I(0(>, (ТХ!ОС((>С>PB, В С Ч КОС ГИ В (IPOцссе Выгесисния взрывоопасного газы измс-!Яст(я, кык (юкязапо на фиг. 2. На первом )тып, (фиг. 2 я) в счкости находится слой 5 Вытссняс .МОГО ям ми<(KB и слОЙ 6 азота. НB .(торо,l этяпс ((!)Hl» 2 о) В емкость начинает I0 T» II;)Tb Осуп)(п((ый воздух 7, Вытесня(о:il H H f33(!j) X С. (011 6 И,> с!30(с(И с) М ЧИ <1кя cooTBeTcTBefIff0. 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) прололжается полача воздуха, геремещение вверх слоя 6 азота, высота слоя 7 воздуха увеличивается, высота слоя 5 аммиака уменьшается. Увеличивается высота пограничных слоев 8 и 9. HB четвертом эта1О пе (фиг. 2 г) граница защитного слоя достигает верхней поверхности емкости, аммиак в емкости (слой 5) фактически отсутствует. По сравнению с предыдущим этапом увеличена высота слоев 8 и 9. Однако контакт взрывоопасного газа (аммиак) с воздухом (слой 7) i(0-прежнему отсутствует, так как эти газы разделены слоями 6, 8 и 9, Кс(ж, (ЫЙ И:1 KOTOPB H(. ЯВЛЯЕТСЯ ВЗРЫВООП3С(l f>l »I. Замещение воздуха взрывоопасным га20 зоч (ачмиаком) осу(цествлястся, как показаlfo ня фиг. 3. Находящийся в емкости 1 воздух удаляют через патрубки 4, расположенныс у днища емкости, и трубопровол 3 33 счет подачи азота в верхи!ок> часть емкости Iio патрубку 2. Азот, плотность кото2 РОГО ВссК0.1bKO м ен ьшс плотности B03лчха, полают в емкость со скоростью, обеспечиВ 3 10 щ(. Й стратификацию i 3 3 o B, В K 0. 30 счкость 1 полают аммиак со скоростью. также не нарушак)щей стратификацию газов, пока 113 выхо (е из емкости 1 не булет зафиксирована концентрация аммиака, превышающая 85% i(0 условиям работы агрегат<>В сжижепия газа, например сулов-Гà ioBOзов и береговых комплексов. (алсе скорость подачи аммиака увели IHBBloT ло предела, определяемо(.о технологическичи возможностями оборудования и прочностью емкости. Состояние атмосферы в емкости в процессе замещения воздуха взрывоопасным газо»! (аммиыком) изменяется, как показано па фиг. 4. На первом этапе (фиг. 4 а) в емкости ныхолится слой 7 вытесняемого воз,(ух3 и слой 6 азота. На Второч этапе (фиг. 4 б) в емкость начинает поступать аммиак 5, вытесняющий вниз слой 6 азота и находящийся пол ним слой 7 воздуха. Гр
Пример. Рассмотрим процесс удаления аммиака из танка объемом VI=20140 м 5 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 коэффициентов взаимной диффузии инертного и удаляемого газа, их плотностей и пределов взрываемасти удаляемого газа в смеси с воздухом. Значения коэффициентов взаимной диффузии, м /с: аммиак — азот 2,18 ° 10, аммиак — воздух 2,27.10 ; азот — кислород-воздух 2,19-10 Поскольку коэффициенты взаимной диффузии газов весьма близки, примем для расчетов одно значение, равное 2,2 10 м /с. Рассеяние газов в рассматриваемом процессе замещения описывается дифференциальным уравнением в частных производных Ус " бс" бсРе Pe — =0, 25 6z 6z о(-) где х — текущая координата по высоте танка; z H х приведенная текущая координата; 30 время; т— )=— т-V Н безразмерное время; С и со концентрации инертного па высоте танка и на его входе, соответственно; 35 с c:= —— с V— приведенная концентрация; скорость движения слоя инертного газа; vH Ре= — критерий Пекле. D 40 Расчеты по уравнению выполнены численными методами для граничных условий: на входе в танк c" = 1, на выходе 6c" /6z=0 и для значений Pe=530, полученного на основании исходных данных. По мере перемещения защитного слоя к 45 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 на 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 у5 условии, что высота защитного слоя составляет 1ОЯ объема танка, или 0,1 Н, будет соответствовать кривой I I (О = 0,9) . Нижний предел взрываемости аммиачновоздушной смеси (15Я) отмечен точкой А (кривая 1), которая расположена на уровне z =0,88. Все вьппележащие слои содержат большее количества аммиака и до точки С (30о ) находятся во взрывоопасных пределах по содержанию аммиака. Вместе с тем известно из диаграммы взрываемости, чта взрыв невозможен при наличии кислорода менее 14 / Ilо объему в смеси азот — кислород — аммиак. На уровне точки А содержание кислорода о> определяется точкой В (кривая II) и рассчитываетгя по формуле: с,= с., с =21îî 0.6=12 боо. откуда ! CII = — = — -0,66, ока 2) где о ° — концентрация кислорода в воздухе; о. — предельная приведенная концентрация. Из приведенныx расчетов следует, что количество кислорода в слоях, содержащих аммиак во взрывоопасных пределах, недостаточно для возникновения взрывного llpoцесса и высота защитного слоя азота О, l Н, или объем его 10Я объема танка. B наиболее широкой части танка обеспечивают безопасные условия удаления аммиака из емкости воздухом. Верхний предел высоты слоя азота 0,15 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, на 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 на кривой II с абсциссой z. Разность между абсциссой кривой 1 и ll дает искомую величину 0,07. Приведенная на фиг. 6 емкость — танк газоваза, 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 увели» IIHK) жесткости емкости. Предлагаемый способ па сравнению с известными повышает эффективность работы газовозного флота; безопасность мореплавания благодаря исключению возможности образования B3pblBooII3cHhlx аммиачно-воздушных смесей; сокращает количество инертного газа (например. азота), неабхадимога для удаления взрывоопасного I аза из емкости. Применение изобретения на морском тра«спорте, например при перевозке аммиака судами-газовозами лает экономию ло 9ОЯ, азота на однократную продувку.! 2 37579 х з г а! C ) о, о7-ц ь)н Фиг,У 1237579 а :.:1! 23757!3 1 еда ктор 11 С. п>бо.лпп 3н к l3 3252,"25 Со«тавп гс.п, Г3. !!!пион! с,рс.а И. 13срес Еоррсктор H. Ь тяга! и раж 1;3 11îдппс нос 131!ПИПИ Рос!дарственного комитета СССР ilo,4åëàM изобретений и открытий! 1.ФЗ5. Москва, Ж-:35, Раугнская наб., д. 4, 5 Филнаа !1Г1П «Па гент., —. Ужгород, уа. Проектная, 4
