ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Условия безопасного производства ацетилена и его транспортирования по трубопроводам из "Техника безопасности в производстве ацетилена из природного газа" Кроме этих реакций, протекает ряд других реакций, приводящих к образованию двуокиси углерода, водяного пара и других веществ. [c.52] При проведении реакции неполного окисления метана возможно воспламенение подогретой метано-кисло-родной смеси еще до поступления в реакционную зону, т. е. Е смесителе и диффузоре. Безопасность процесса зависит Б основном от правильности выбранных соотношений О2 СН4 и температуры предварительного подогрева газов. [c.52] Горение метано-кислородной смеси возможно только при определенном соотношении концентраций компонентов. Отношение О2 СН4 является основной технологической характеристикой процесса. Чем меньше это отношение, тем меньше потребляется кислорода, т. е. целесообразнее выбранный режим. Однако уменьшение этого соотношения возможно лишь до определенных пределов. [c.52] Следовательно, процесс целесообразно вести при максимально возможной температуре предварительного подогрева исходных компонентов или при повышенном давлении. [c.53] На рис. II было показано влияние давления на верхний предел взрываемости смесей метана с кислородом, при абсолютном давлении 4 аг и О °С этот предел соответствует 37% кислорода (или 63% метана). В случае повышения температуры предварительного подогрева газов до 500 °С верхний предел взрываемости смеси при 4 ат увеличивается до 70% метана и при этом возможно самовоспламенение смеси, что может привести к неустойчивой работе реактора. Поэтому, чтобы процесс под давлением можно было вести при оптимальном соотношении реагентов, надо снизить температуру их предварительного подогрева, т. е. работать с холодными (до 100 °С) смесями. Однако это вызывает уменьшение выхода ацетилена. [c.53] С учетом описанных выше особенностей технологического режима рассмотрим безопасные условия ведения процесса. [c.54] Самовоспламенение смеси происходит при температуре 645°С. При этом период индукции, обусловленный накоплением промежуточных продуктов реакции, составляет доли секунды. С увеличением давления или температуры подогрева (см. рис. 8 и 9) период индукции уменьшается. Обычно время пребывания смеси в промышленных реакторах при температуре нагрева до 600 °С принимают не более 0,1 сек, т. е. в несколько раз меньше периода индукции для данной смеси. [c.54] Частицы железа, разогревающиеся до высокой температуры за счет тепла реакции, являются источниками поджигания метано-кислородной смеси. При этом смесь воспламеняется еще до поступления ее в зону горения. [c.54] Для предотвращения этого явления в промышленных установках производится специальная очистка природного газа от механических примесей, в первую очередь от окалины. Аппаратура для очищенного газа выполняется из окалиностойкой стали (нержавеющая или аллютированная сталь). [c.55] Рассмотренные закономерности неполного горения метано-кислородных смесей следует обязательно учитывать при разработке конструкций ацетиленовых реакторов, чтобы обеспечить безопасность их работы. Применяемые для смешения реагентов устройства (многоструйные, дырчатые и других типов) необходимо выполнять так, чтобы продолжительность пребывания метано-кислородной смеси в смесителе была меньше периода индукции. Часто это трудно достижимо из-за сложности создания равных скоростей движения газа во всем объеме смесителя и возможности появления застойных зон. [c.55] Идеальным ацетиленовым реактором является аппарат, в котором смеситель непосредственно соединен с горелкой, чтобы время нахождения метано-кисло-родной смеси между смесителем и зоной горения было минимальным. Большое значение для безопасной работы смесителя имеет соотношение скоростей смешиваемых потоков. Известно, что лучшее смешение достигается при определенном соотношении скоростей. [c.55] В соответствии с количествами природного газа и кислорода, необходимыми для горения метана в ацетиленовых реакторах, оптимальным соотношением скоростей метана и кислорода является 2—2,5. [c.55] Конструктивное оформление горелок ацетиленовых реакторов в настоящее время различно. Некоторые типы горелок выполняются в виде отдельных каналов диаметром до 20—30 мм, другие — в виде кольцевого сечения с завихрителями и т. д. В горелках любой конструкции скорость истечения газа должна быть несколько больше скорости гооения сжигаемой метано-кисло-родной смеси (30—75 см/сек при ламинарном горении). Поскольку на практике обычно происходит турбулентное горение, скорость которого значительно больше скорости ламинарного горения, скорость истечения метано-кислородной смеси из горелок промышленных реакторов находится в пределах от 40 до 300 м/сек. [c.55] Скорости истечения метано-кислородной смеси следует выбирать таким образом, чтобы избежать возможности отрыва пламени, это особенно важно при малы диаметрах отверстий в горелке. Так, скорости тушения для смеси метана е кислородом составляют от К до 30 ж/се/с при диаметрах 1—20 м.м.. Поскольку реаль ные скорости истечения (см. выше) значительно пре восходят скорости тушения , применяется стабилиза ция пламени подачей дополнительного количества кис лорода к корню факела. Плохая стабилизация пламен приводит к серьезным авариям при отрыве пламя мо жет погаснуть и несгоревшая взрывоопасная метано кислородная смесь, заполнившая аппаратуру и комму никац ии, явится источником взрыва. [c.56] В зоне закалки реактора происходит резкое сниже ние температуры газов пиролиза вследствие впрыски вания воды через различные форсунки. Выход из стро закалочного устройства может привести к резкому по вышению температуры корпуса реактора, в результат( чего возможно прогорание нижней части аппарата выброс горючих газов в атмосферу. Для предотвраще ния подобных случаев предусматривается специальна блокировка — остановка реактора при падении давле ния охлаждающей воды. [c.56] Троскок пламени может произойти вследствие изменения концентраций СН4 и О2 или увеличения скорости горения смеси при повышении ее температуры. [c.57] возникшее в зоне смешения, можно потушить путем изменения концентрационных пределов взрываемости метано-кислородной смеси. Это достигается изменением состава смеси (увеличение концентрации ме тана, разбавление смеси инертным газом) либо снижением температуры смеси, подаваемой в реактор. [c.57] Изменение отношения О2 СН4 без введения инертного разбавителя малоэффективно, так как иначе трудно изменить температуру смеси (для чего требуется, например, подача холодного метана). Эта температура может остаться на уровне температуры предварительного подогрева. В обоих случаях может проявиться влияние инициирующих центров, вызывающих воспламенение смеси и при других соотношениях О2 СН4. [c.57] Вернуться к основной статье