Способ регулирования газовой среды в контейнере, содержащем горючие газообразные вещества

Изобретение относится к области методов и средств контроля за содержанием горючих или токсичных компонентов и может быть использовано для контроля и регулирования содержания газообразных токсичных или горючих веществ в стационарных или транспортируемых контейнерах. Способ регулирования газовой среды в контейнере, содержащем газообразные горючие вещества, включает создание инертной атмосферы с использованием инертного газа, выдерживание контейнера до установления безопасного содержания горючего газообразного вещества. При этом контейнер, снабженный съемной крышкой, помещают в герметичный сосуд. Затем в свободное пространство, образовавшееся между стенками герметичного сосуда и контейнером, погружают шарик, заполненный гелием и снабженный грузом, массу которого подбирают так, чтобы шарик, заполненный гелием, с грузом находился во взвешенном состоянии в аргоне. Далее в свободное пространство между стенками герметичного сосуда и контейнером подают аргон для вытеснения воздуха до момента, когда шарик, заполненный гелием и снабженный грузом, поднимется до границы съемной крышки и горловины контейнера. Затем продолжают подачу аргона и одновременно приоткрывают съемную крышку контейнера на высоту h=Δ, достаточную для выпуска излишка горючих или токсичных газообразных продуктов из контейнера в герметичный сосуд с аргоном. После чего фиксируют съемную крышку над горловиной контейнера посредством проставок, выдерживают ее в таком положении в течение времени х, которое определяют на основании математической формулы. Техническим результатом является разработка способа регулирования газовой среды в контейнере для хранения горючих или токсичных газообразных продуктов для обеспечения безопасной и стабильной атмосферы и экологической безопасности окружающей среды. 1 пр., 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области методов и средств контроля за содержанием горючих или токсичных компонентов и может быть использовано для контроля и регулирования содержания газообразных токсичных или горючих веществ в стационарных или транспортируемых контейнерах.

Актуальность решаемой проблемы основана на повышении безопасности при транспортировке, хранении и проведении работ по обслуживанию контейнеров, содержащих горючие газообразные вещества, накопление которых внутри контейнера сверх предельно допустимых концентраций может привести к воспламенению, взрыву или нарушению экологии окружающей среды.

Из предшествующего уровня техники известен способ и устройство регулирования газовой среды полостей рабочих приборов путем сбрасывания взрывоопасных и токсичных газов в атмосферу или на межаппаратурные коммуникации (патент РФ №2422177, МПК A62C 3/04, опубл. 27.06.2011 г.), согласно которому сбрасывание указанных газов осуществляют с использованием транспортирования их по магистральному газопроводу, один конец которого подключен к блоку поступления взрывоопасных и токсичных газов, а другой соединен через предохранительный клапан с факельной трубой для сжигания газов.

Известен способ наблюдения за газовой средой объемов и ее регулирования из патента РФ №2138856 (МПК G08B 17/107, опубл. 27.09.1999 г.), в котором для предупреждения возникновения пожаро-взрывоопасной ситуации из-за утечки газов в различных емкостях летательных аппаратов используется метод селективного измерения содержаний опасных газов с последующим сравнением измеренных величин с эталонным постоянным и безопасным содержанием газов в эталонной камере (водорода и кислорода).

К недостаткам аналогов относится отсутствие возможности в течение продолжительного времени наблюдения и регулирования параметров газовой среды контейнеров, содержащей токсичные или горючие газообразные вещества.

Известен в качестве прототипа заявляемого способ регулирования атмосферы камеры дожигания путем вытеснения инертным газом токсичного материала (патент РФ №2035809, МПК H01M 8/04, опубл. 20.05.1995 г.), согласно которому из камеры дожигания после продувки ее водородом, удаляют токсичную жидкость при поступлении в эту камеру инертного газа.

К недостаткам прототипа относится отсутствие возможности обеспечения безопасной и стабильной атмосферы и экологической безопасности окружающей среды за счет повышения надежности предотвращения риска возгорания, взрыва или выхода токсичных газообразных продуктов в окружающую среду.

Задачей авторов изобретения является разработка способа регулирования газовой среды в контейнере, содержащем газообразные горючие или токсичные вещества, для обеспечения безопасности газовой среды и экологической безопасности окружающей среды.

Новый технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого способа, заключается в обеспечении безопасности и экологической чистоты окружающей среды за счет повышения надежности предотвращения риска возгорания, взрыва или выхода токсичных газообразных продуктов в атмосферу.

Указанные задача и новый технический результат обеспечиваются тем, что в отличие от известного способа регулирования газовой среды в контейнере, содержащем газообразные горючие вещества, включающего создание инертной атмосферы с использованием инертного газа, выдерживание контейнера до установления безопасного содержания горючего газообразного вещества, согласно предлагаемому способу контейнер, снабженный съемной крышкой, помещают в герметичный сосуд, затем в свободное пространство, образовавшееся между стенками герметичного сосуда и контейнером, погружают шарик, заполненный гелием и снабженный грузом, массу которого подбирают так, чтобы шарик, заполненный гелием, с грузом находился во взвешенном состоянии в аргоне, затем в свободное пространство между стенками герметичного сосуда и контейнером подают аргон для вытеснения воздуха до момента, когда шарик, заполненный гелием и снабженный грузом, поднимется до границы съемной крышки и горловины контейнера, продолжают подачу аргона и одновременно приоткрывают съемную крышку контейнера на высоту h=Δ, достаточную для выпуска излишка горючих или токсичных газообразных продуктов из контейнера в герметичный сосуд с аргоном, после чего фиксируют съемную крышку над горловиной контейнера посредством проставок, выдерживают ее в таком положении в течение времени τ, которое определяют на основании математической формулы:

τ 1,2 W δ D F ln C 0 [ C ] ( 1 ) ,

где W - объем газового пространства контейнера, м3;

δ - толщина стыка крышки и горловины контейнера, м;

D - коэффициент диффузии газообразного горючего компонента в воздухе, м2/с;

F - площадь зазора между съемной крышкой и горловиной контейнера, м3: F=LΔ;

Δ - величина зазора между съемной крышкой и горловиной контейнера, м

C0 - концентрация горючего газообразного компонента, % об.;

[C] - предельно допустимое значение концентрации горючего газообразного компонента, % об.;

Предлагаемый способ поясняется следующим образом.

На фиг.1 представлено устройство, на котором реализован данный способ, где 1 - контейнер, 2 - горловина контейнера, 3 - съемная крышка, 4 - проставки для регулирования высоты подъема съемной крышки, 5 - сосуд, 6 - трубопровод для подачи инертного газа, 7 - шарик, 8 - груз.

В контейнере 1 содержится горючий газ, который может накапливаться при выделении из материалов, находящихся в контейнере (например, полимеры, содержащие пары органических жидкостей, бензол, толуол, ксилол и т.п.).

Во избежание риска возгорания газа при проведении работ с контейнером, в предлагаемом способе контейнер 1 помещают в герметичный сосуд 5, снабженный трубопроводом 6 для подачи аргона. Предварительно подготавливают резиновый шарик 7, который заполняют гелием. К шарику прикрепляют груз 8, массу которого подбирают таким образом, чтобы шарик, заполненный гелием, с грузом находился во взвешенном (равновесном) состоянии в среде аргона. Шарик 7 с грузом 8 размещают в свободное пространство между стенками герметичного сосуда 5 и контейнером 1. Далее через трубопровод 6 включают подачу аргона, в результате чего происходит вытеснение воздуха из пространства между сосудом 5 и контейнером 1. По мере вытеснения воздуха шарик 7 будет подниматься. Его подъем на высоту до границы съемной крышки и горловины контейнера будет указывать на отсутствие в этой зоне воздуха и наличие в ней аргона. После достижения данного состояния съемная крышка 3 контейнера 1 поднимется за счет установки проставок 4, обеспечивающих зазор Δ между крышкой 3 и горловиной 2 контейнера 1. Выдержку контейнера 1 в сосуде с непрерывной подачей аргона производят в течение времени τ, определяемого по формуле 1.

Использование шарика, заполненного гелием, с грузом для определения момента вытеснения воздуха из пространства между сосудом и контейнером позволяет упростить процесс регулирования газовой среды без привлечения сложных систем контроля, повысить надежность предотвращения риска возгорания, взрыва или выхода токсичных газообразных (при их наличии) продуктов в атмосферу.

Как это показали экспериментальные исследования, при использовании предлагаемого способа обеспечивается безопасность и экологическая чистота окружающей среды за счет повышения надежности предотвращения риска возгорания, взрыва или выхода токсичных газообразных продуктов в атмосферу.

Возможность промышленной реализации предлагаемого способа подтверждается следующим примером.

Пример 1. В лабораторных условиях предлагаемый способ опробован на опытном образце устройства, изображенного на фиг.1, в качестве которого использован металлический контейнер цилиндрической формы, имеющий следующие характеристики:

- высота внутренней полости: h=1620 мм;

- диаметр внутренней полости контейнера 1 d=782 мм;

- толщина стыка крышки 3 и горловины 2 δ=40 мм.

Температура при проведении эксперимента составляла 21°C. В контейнере, первоначально заполненном воздухом, была создана начальная концентрация водорода C0=6,6% об., превышающая нижний предел воспламенения данного газа в воздухе, равный [C]=4,12% об. Контейнер поместили в сосуд, снабженный трубопроводом для подачи аргона. Предварительно был подготовлен резиновый шарик, заполненный гелием. К шарику прикрепили груз, массу которого подобрали таким образом расположения стыка крышки контейнера м, чтобы шарик с грузом в среде аргона находился в равновесном состоянии. Шарик с грузом разместили в пространстве между сосудом и контейнером. Затем через трубопровод начали подачу аргона. Поскольку плотность аргона больше плотности воздуха, начался процесс вытеснения воздуха из пространства между сосудом и контейнером. По мере вытеснения воздуха шарик начал подниматься. После подъема шарика на высоту, соответствующую зоне расположения стыка крышки контейнера и горловины, отстыковали крышку от контейнера и установили на проставки высотой Δ=80 мм, создав тем самым зазор между крышкой и горловиной, равный 80 см. После этого, не прекращая подачу аргона, провели выдержку контейнера в сосуде в течение времени, рассчитанного по формуле (1) при следующих значениях параметров:

- объем газового пространства контейнера W=0.539 м3;

- толщина стыка крышки и горловины контейнера δ=40 мм;

- длина стыка крышки с горловиной контейнера L=2,111 м;

- высота проставок Δ=80 мм;

- площадь зазора между крышкой и горловиной контейнера F=LΔ=0,169 м2;

- коэффициент диффузии водорода в воздухе при температуре 21°C CDдифф=7,4*10-5 м2/с;

- начальная концентрация водорода в контейнере C0=6,6% об.;

- допустимое значение концентрации водорода в контейнере [C]=4,12% об.

Расчетное время выдержки согласно формуле (1) составило 15,2 мин. Фактически выдержка продолжалась 15,5 мин. После завершения выдержки был проведен анализ пробы газовой среды из полости контейнера на содержание водорода. Согласно результатам анализа, содержание водорода составило 3,8% об.

Выполнение указанных выше операций позволило обеспечить дальнейшее безопасное обращение с контейнером, во внутреннем объеме которого первоначально имелась пожароопасная газовая среда.

Способ регулирования газовой среды в контейнере, содержащем горючие газообразные вещества, включающий создание инертной атмосферы с использованием инертного газа, выдерживание контейнера до установления безопасного содержания горючего газообразного вещества, отличающийся тем, что контейнер, снабженный съемной крышкой, помещают в герметичный сосуд, затем в свободное пространство, образовавшееся между стенками герметичного сосуда и контейнером, погружают шарик, заполненный гелием и снабженный грузом, массу которого подбирают так, чтобы шарик, заполненный гелием, с грузом находился во взвешенном состоянии в аргоне, затем в свободное пространство между стенками герметичного сосуда и контейнером подают аргон для вытеснения воздуха до момента, когда шарик, заполненный гелием и снабженный грузом, поднимется до границы съемной крышки и горловины контейнера, продолжают подачу аргона и одновременно приоткрывают съемную крышку контейнера на высоту h=Δ, достаточную для выпуска излишка горючих или токсичных газообразных продуктов из контейнера в герметичный сосуд с аргоном, после чего фиксируют съемную крышку над горловиной контейнера посредством проставок, выдерживают ее в таком положении в течение времени τ, которое определяют на основании математической формулы:
τ 1,2 W δ D F ln C 0 [ C ] ( 1 ) ,
где W - объем газового пространства контейнера, м3;
δ - толщина стыка крышки и горловины контейнера, м;
D - коэффициент диффузии газообразного горючего компонента в воздухе, м2/с;
F - площадь зазора между съемной крышкой и горловиной контейнера, м3; F=LΔ; L - длина стыка крышки с горловиной контейнера;
Δ - величина зазора между съемной крышкой и горловиной контейнера, м;
C0 - концентрация горючего газообразного компонента, об.%;
[C] - предельно допустимое значение концентрации горючего газообразного компонента, об.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области техники производства сосудов с покрытием для хранения биологически активных соединений или крови. Обеспечен способ инспектирования продукта процесса покрытия.

Система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов высокотемпературных паров и газов с дисперсным материалом (сажей) в аппаратах после предохранительных клапанов в аварийной ситуации.

Изобретение относится к измерению интенсивности газовыделения из почвы, минералов, складированных (насыпанных и/или сложенных) значительными массами других веществ.

Изобретение относится к получению характеристик пластового флюида, имеющегося в подземном пласте, во время бурения. Техническим результатом является коррекция измеренных концентраций компонентов газа в буровом растворе.

Изобретение относится к области стендовых испытаний авиационных газотурбинных двигателей и предназначено для отбора и точной комплексной оценки загрязненности проб воздуха (подаваемого в систему кондиционирования кабины пилота воздушного судна), отбираемого из компрессора газотурбинного авиационного двигателя (ГТД) при его стендовых испытаниях, и дальнейшего газохроматографического анализа проб на содержание вредных примесей.

Изобретение относится к области метрологии, а именно к точному определению активных объемов вакуумируемой части какого-либо изделия, например, для лабораторных комплексов систем отбора и анализа проб воздуха из компрессора газотурбинного авиационного двигателя при его стендовых испытаниях.

Изобретение относится к области управления промышленной и экологической безопасностью в аварийных ситуациях на предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности, сопровождающихся загрязнением почвы, водного и воздушного бассейнов вредными веществами.

Изобретение относится к области исследований в мегабарной области давлений квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д. .

Изобретение относится к области исследований газоконденсатных разведочных и эксплуатационных скважин. .

Изобретение относится к области добычи нефти, в частности к устройствам для исследования глубинных проб пластовой нефти. .

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к средствам наблюдения движущихся газовых потоков, содержащих мелкодисперсные частицы вещества, и может быть использовано при контроле параметров потоков газовых сред. Устройство наблюдения за движущейся по рабочему каналу газовой средой, включающей мелкодисперсные частицы вещества, содержит окно из оптически прозрачного материала, конструктивно связанное с рабочим каналом с обеспечением возможности контроля за движением газовой среды. Причем окно расположено вне рабочего канала с образованием полости, сообщающейся непосредственно с внутренним объемом этого канала и соединенной с ним дренажным трубопроводом, обеспечивающим поддержание статического давления в полости равным или превышающим статическое давление в движущейся газовой среде. При этом дренажный трубопровод оснащен средством, исключающим попадание мелкодисперсных частиц вещества в полость между окном и рабочим каналом. Кроме того, в качестве средства, обеспечивающего исключение попадания частиц вещества в полость между окном и рабочим каналом, могут быть использованы в зависимости от физического состояния газовой среды: в случае когда газовая среда, содержащая мелкодисперсные частицы, химически нейтральна, может быть использован фильтр, а в случае когда газовая среда содержит мелкодисперсные частицы в виде насыщенных паров вещества, может быть использован конденсатор. Техническим результатом является обеспечение возможности наблюдения за движущейся газовой средой, содержащей мелкодисперсные частицы вещества, без влияния конденсации на оптические элементы устройств наблюдения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д., в мегабарной области давлений. Устройство содержит заряд взрывчатого вещества, охватывающий металлическую оболочку с полостью для напуска газа посредством трубопровода, проходящего через указанные заряд и оболочку. Со стороны полости трубопровод выполнен расходящимся под заданным углом к оси трубопровода с образованием в оболочке отверстий. Вдоль оси трубопровода установлен металлический стержень. Для определения начальной температуры исследуемого газа внутри металлического стержня установлена термопара. Устройство обеспечивает высокую чистоту сжимаемого газа за счет ликвидации газометаллической струи из трубопровода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Предлагаемое изобретение относится к материаловедению изделий легкой и текстильной промышленности, а именно к методам исследования свойств материалов, и может быть использовано для определения их воздухопроницаемости при изменении режимов и параметров воздухообмена. Способ включает создание разрежения под пробой с обеспечением равномерного распределения давления на пробу при исключении утечки и подсоса воздуха в ходе истечения воздуха через пробу и определение текущего показателя воздухопроницаемости при изменяющемся перепаде давления, обеспечиваемом за счет истечения воздуха через площадь пробы из пневмокамеры с фиксируемым объемом в другую с более низким давлением вплоть до уравнивания давления между двумя пневмокамерами. Посредством таймера измеряют время истечения воздуха через пробу, с помощью цифровых манометров измеряют текущее значение давления в пневмокамерах и посредством компьютера в режиме реального времени осуществляют непрерывный расчет показателя воздухопроницаемости по заданному алгоритму и запись информации на электронный носитель. Техническим результатом является расширение технологических возможностей и упрощение способа при одновременном повышении его чувствительности и информативности за счет оценки объема истекающего воздуха с помощью аналитических расчетов. 2 ил.

Изобретение относится к химической промышленности и используется для исследования химического процесса получения синтетической нефти. Установка для исследования процесса получения синтетической нефти, включающая в себя реактор, загруженный катализатором, накопительную емкость, средства контроля температуры и давления, запорно-регулирующую арматуру, отличается тем, что она дополнительно содержит ресивер, конденсатор-сепаратор, регистрирующие индикаторные устройства для измерения расхода газообразных потоков и отходящего газа, индикаторное устройство для измерения уровня жидкости, при этом на линии подачи газообразных потоков установлены последовательно регистрирующее индикаторное устройство для измерения расхода газообразных потоков, ресивер, каталитический реактор, выход которого соединен с последовательно установленными конденсатором-сепаратором и накопительной емкостью, причем каталитический реактор выполнен с возможностью электроподогрева слоя катализатора и имеет систему внешнего водяного охлаждения, состоящую из последовательно установленных водяного холодильника, сборника парового конденсата, дозирующего насоса и водонагревателя, при этом средства контроля температуры выполнены в виде индикаторного регистрирующего регулирующего устройства, установленного в водонагревателе, первого индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в каталитическом реакторе, второго индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в водяном холодильнике, третьего индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в конденсаторе-сепараторе, четвертого индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в накопительной емкости, средства контроля давления выполнены в виде первого индикаторного устройства для измерения давления, установленного перед водяным холодильником, и второго индикаторного устройства для измерения давления, установленного в конденсаторе-сепараторе, запорно-регулирующая арматура выполнена в виде регулирующего клапана, установленного на трубопроводе подачи газообразных потоков и связанного с регистрирующим индикаторным устройством для измерения расхода газообразных потоков, первого регулирующего вентиля, установленного между первым индикаторным устройство для измерения давления и водяным холодильником, второго регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи оборотной воды в водяной холодильник, третьего регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе отвода отходящего газа из конденсатора-сепаратора между конденсатором-сепаратором и регистрирующим индикаторным устройством для измерения расхода отходящего газа, четвертого регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи оборотной воды в конденсатор-сепаратор, пятого регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи синтетической нефти потребителю и связанного с индикаторным устройством для измерения уровня жидкости. Технический результат - установка обеспечивает получение синтетической нефти из синтез-газа и возможность исследования процесса получения для определения оптимальных параметров. 1 ил.

Изобретение относится к области исследований газоконденсатных эксплуатационных скважин и может быть использовано при определении содержания углеводородов (далее - УВ) С5+в в пластовом газе непосредственно при проведении исследовательских работ газоконденсатных эксплуатационных скважин. Предложен экспресс-способ определения текущего содержания углеводородов C5+в в пластовом газе газоконденсатной скважины, согласно которому вычисляют значение промыслового конденсатогазового фактора КГФ (см3/м3). Определяют значение коэффициента усадки конденсата газового нестабильного kус с помощью объема контейнера пробоотборника Vк (см3) и объема дегазированного конденсата из контейнера пробоотборника Vдгк (см3). Определяют содержание дегазированного конденсата Kдгк (см3/м3). Определяют содержание УВ C5+в в газе сепарации Kгс (г/м3), используя диаграмму зависимости содержания УВ С5+в в газе сепарации Kгс (г/м3) от температуры сепарации tc (°С), определенную экспериментальным путем в процессе проведенных ранее исследований, где по оси абсцисс откладывают значения температуры сепарации tc (°С), а по оси ординат - значения содержания УВ C5+в в газе сепарации Kгс (г/м3). Точки наносят на график и аппроксимируют полиномиальной зависимостью с целью получения линии, на которую проецируют вертикально значение текущей температуры сепарации, и горизонтальной проекцией определяют значение УВ C5+в в газе сепарации, после чего вычисляют содержание УВ С5+в в пластовом газе Kпгэ (г/м3). Технический результат - повышение достоверности получаемых данных о содержании УВ C5+в в пластовом газе путем осуществления оперативного контроля с целью оценки текущей газоконденсатной характеристики в процессе выполнения промысловых исследований. 2 ил., 2 пр.
Наверх