ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Взрыво- и пожароопасность водорода из "Получение жидкого водорода" Высокая взрыво- и пожароопасность водорода обусловлена способностью его легко вступать в химическое взаимодействие с окислителями с выделением большого количества тепла. Для инициирования реакций взаимодействия водорода с окислителями в большинстве случаев требуется незначительный тепловой импульс. Так, водород реагирует с кислородом с выделением большого количества тепла (72 250 ккал/кмоль образующейся воды), а энергия воспламенения водорода составляет всего лишь 10% от энергии воспламенения углеводородов [155]. Пределы воспламеняемости водорода соответствуют концентрации его в воздухе от 4 до 75 объемн. % [26, 121, 144, 156], что гораздо шире концентрационных пределов для большинства других горючих в среде чистого кислорода эти пределы еще шире — от 4 до 96 объемн. % [26]. Нижний и верхний пределы детонации смесей водорода с воздухом соответствуют концентрациям его 18,3 и 74 объемн. %, а смесей водо-зода с кислородом—соответственно 15 и 94 объемн. % 121, 168]. [c.176] Наиболее взрывоопасен газообразный водород, как специально получаемый для гидрирования (или для последующего ожижения), так и образовавшийся в результате испарения жидкого продукта. Сообщалось, в частности, о взрывах в узлах очистки водорода жидким азотом, происшедших в Голландии и Японии. Причина этих взрывов заключалась в загрязнении газообразного водорода, получаемого конверсией природного газа, различными взрывчатыми соединениями, образующимися в процессе очистки водорода [157]. [c.176] Иначе проявляется взрывоопасность газообразного водорода, образующегося в результате испарения жидкой фазы. Пролив жидкого водорода, хотя и является потенциальной причиной опасности взрыва и пожара, однако.при отсутствии источников воспламенения считается неопасным [156]. Несколько литров пролитого водорода испаряются практически мгновенно. При проливах же нескольких сотен литров продукта и более на меЬте аварии замерзает грунт, окружающий воздух в результате контакта с жидким водородом конденсируется и образует облако, состоящее из ледяных кристаллов и водяного пара [153, 156, 158]. [c.176] Несмотря на то, что газообразный водород значительно легче воздуха, в больших количествах очень холодный газообразный водород может иметь примерно ту же плотность, что и воздух, и будет располагаться низко над поверхностью земли, пока не нагреется. При этом в воздухе, окружающем водородное облако, содержится менее 0,1% водорода. Таким образом, взрыв или пожар возможен только в объеме облака, представляющего собой горючую воздушно-водородную смесь. Объем открытого пространства, заполняемый при этом горючей смесью, в каждый момент определяется скоростью, с какой водород испаряется и смешивается с окружающим воздухом. Скорость испарения в свою очередь зависит от скорости выливания, интенсивности теплового потока (скорости подвода тепла к жидкости) и природы поверхности, с которой происходит испарение. [c.177] Тепловой поток от нагретой поверхности к жидкости зависит от характера поверхности и от разности температур поверхности и кипящей жидкости. Скорость смешения определяется частично величиной теплопритока к пару, а также скоростью поступления воздуха в водородное облако. [c.177] В случае аварийного розлива жидкого водорода температурный напор между поверхностью и жидкостью неизвестен, а поэтому аналитическое определение скорости испарения водорода с единицы площади заданной поверхности не представляется возможным. [c.177] М — масса пролитого водорода, кг. [c.179] При поджигании небольшого количества разлитого водорода сгорание происходит быстро и обычно не представляет серьезной опасности пожара. При горении больших количеств водорода или при горении его в открытом сосуде процесс может затянуться на несколько минут до испарения всей жидкости. Подожженный пролитый водород горит спокойно, без взрыва. Температура пламени при этом достигает 1900 °К, но интенсивность радиации очень низкая, примерно в 10 раз меньше, чем в случае углеводородов (например, пропана) [144]. [c.179] В отношении влияния излучения водородного пламени на обслуживающий персонал отмечается следующее. При больших проливах удаление обслуживающего персонала от очага пожара на расстояние 55 м оказывается достаточным для предотвращения серьезных травм (ожогов второй степени) в любых условиях. Для пламени таких же размеров при горении углеводородного горючего марки J-4 безопасное расстояние превышает 200 м, т. е. почти в 4 раза больше, чем при горении водорода [153]. [c.180] Опасности пожаров или взрывов при обращении с жидким водородом возникают в результате 1) аварийных проливов больших количеств продукта, 2) загрязнения его окислителями, 3) утечек в атмосферу и 4) неудовлетворительной работы системы вентиляции [156, 168]. Примером аварийной ситуации может служить разрушение резервуара с жидким водородом, сопровождающееся проливом больших количеств его на грунт, вследствие чего водород испаряется и образует с окружающим воздухом горючую, а возможно, и детонирующую смесь [124]. [c.180] Аварийная обстановка создается также в случае разрыва трубопроводов, в результате которого выбрасыва ется облако пара, а при его воспламенении образуется большое пламя при накоплении твердого кислорода или воздуха в деталях арматуры и узлах технологического и специального оборудования при взрыве емкости с образованием осколков, повреждающих другие емкости [153, 155, 158, 163, 164, 168]. [c.180] при попытках вызвать детонацию водорода при добавлении в контейнер жидкого воздуха (в количестве до 300 г воздуха на 4,7 л жидкого водорода) взрывы отмечались только в том случае, если жидкий воздух был в значительной степени обогащен кислородом. На практике вероятность возникновения таких условий чрезвычайно мала, поэтому мала и вероятность детонации как больших масс газообразного водорода, высвобождаемого при аварии, так и жидкого водорода при загрязнении его твердым воздухом [153, 158, 162]. Следует отметить, что эффективность взрыва жидкого водорода, загрязненного твердым воздухом, намного меньше эффективности взрыва газообразной смеси [158]. [c.181] Вернуться к основной статье