ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предотвращение аварий, вызываемых разрядами статического электричества из "Предупреждение аварий в нефтеперерабатывающих и нефтехимических производствах" Причиной многих аварий, сопровождающихся взрывами и пожарами, являются разряды статического электричества. Зарегистрированы взрывы от разрядов статического электричества при транспортировании жидких углеводородов по трубопроводам, при операциях смешения, фильтрации, слива, налива, при очистке резервуаров и т. д. При движении жидких углеводородов относительно другого вещества (материала трубы, резервуара) образуются электростатические заряды, которые, накапливаясь, создают электрическое поле и являются причиной электрических разрядов. Взрыв происходит в том случае, если в электрическом поле, которое создается в газообразной воспламеняющейся смеси, происходит разряд, достаточный для подрыва смеси. [c.149] Размеры слоя зависят от удельной проводимости жидкости. Если этот показатель достаточно низкий (К Ю Ом- -см- ), как в случае некоторых жидких углеводородов, то размеры указанного слоя могут быть порядка нескольких миллиметров. При высокой проводимости жидкости (/С 10 Ом -м ) расслоение зарядов может происходить на расстояниях, определяемых размерами молекул. Максимальный заряд характерен для жидкостей со средним значением удельной проводимости, и величина эта тем больше, чем больше скорость течения жидкости. [c.150] Обычно стенки труб, транспортирующих жидкие углеводороды, заряжаются отрицательно, а жидкость приобретает положительный заряд. В изолированных системах могут накапливаться значительные заряды, и при достижении сравнительно высокого потенциала происходит разряд в виде искры. Появление искры зависит от разности потенциалов между заряженными телами, от расстояния между ними и окружающей среды. Чтобы произошел разряд на открытом воздухе (на уровне моря), необходима разность потенциалов, равная 3 МВ/м. Эта величина существенно снижается при повышении влажности воздуха. Известны допустимые пределы удельной плотности заряда жидкости, при которых статическое электричество не представляет опасности. Статическое электричество при плотности заряда жидкости 15-10- Кл/м не создает угрозы воспламенения горючих паровоздушных смесей. [c.150] Действие всех факторов при расчете величины объемного электрического заряда учесть трудно. Объемные заряды могут увеличиваться до некоторого предельного значения, при котором возможен электрический пробой диэлектрика (нефтепродукта). Поэтому максимальный объемный заряд в трубопроводе можно определить из условия электрического пробоя. Пробивная напряженность для некоторых жидкостей имеет следующие значения трансформаторного масла (двухкратное фильтрование)— 30 МВ/м бензина — 40—49 МВ/м. По этим величинам можно определить предельный электрический заряд в трубопроводе. [c.150] Некоторые жидкие углеводороды (нефть, мазуты и растворимые в воде жидкости) практически не накапливают электростатических зарядов, так как обладают высокой электропроводностью. Все другие нефтепродукты и сжиженные углеводородные газы обладают высоким электрическим сопротивлением и в определенных условиях накапливают значительный заряд. Особенно большое влияние на электризуемость жидких углеводородов оказывает влажность воздуха, изменение которой может резко исказить данные об оценке склонности их к электризации (табл. 8). [c.150] Из табл. 8 видно, что увеличение температуры и особенно влажности нефтепродуктов приводит к снижению их потенциала электризации. [c.150] Опасность статического электричества при электризации жидких углеводородов можно оценить, зная величину электрического заряда. При увеличении плотности электрического заряда напряженность поля может достигнуть такой величины, при которой произойдет электрический пробой. Величина электрического заряда, соответствующая пробою диэлектрика (нефтепродукта), будет предельной, больше которой не может быть плотность электрического заряда в трубопроводе. Предельная величина электрического заряда в трубопроводе прямо пропорциональна относительной диэлектрической проницаемости жидкости, пробивной напряженности электрического поля и обратно пропорциональна диаметру трубопровода. Увеличение диаметра трубы приводит к уменьшению предельной величины заряда статического электричества. При увеличении времени выдержки жидких углеводородов под напряжением предельная величина заряда уменьшается. С увеличением площади поверхности электродов предельная величина заряда жидкого диэлектрика снижается при постоянном напряжении. Предельная величина заряда очищенных диэлектриков сильно зависит от давления. При возрастании давления предельная величина заряда увеличивается. [c.151] Чтобы предотвратить взрыв, надо устранить одно из двух условий взрыва искру или взрывоопасную среду. Так как взрывоопасную среду при технологических операциях с легковоспламеняющимися жидкостями устранить сравнительно сложно, обычно идут по пути ликвидации искры, а именно отводят статическое электричество, устраивая заземление технологических трубопроводов и оборудования и устраняя электризацию жидких углеводородов так называемыми антистатическими присадками. [c.152] В состав антистатических присадок входят в основном органические соли, в значительной степени повышающие удельную проводимость системы, что обусловлено эффектом ассоциации между ионами. Однако присадки можно использовать только в том случае, если они прошли все стадии испытаний с топливом и допущены к содержанию в топливе. [c.152] В табл. 9 приведены условия возникновения статического электричества при наливе нефтепродуктов в резервуары. [c.153] Как показывают исследования, максимальный потенциал статического электричества наблюдается в начальной фазе заполнения резервуара, затем потенциал довольно быстро уменьшается, причем скорость уменьшения является показателем степени опасности электризации наливаемого продукта. Чем ниже потенциал на поверхности жидкости, тем меньше угроза опасных проявлений статического электричества. При наливе жидких углеводородов открытой струей максимальный электрический потенциал на поверхности жидкости в 5—10 раз выше максимального потенциала при наливе затопленной струей при тех же условиях. При увеличении скорости движения жидких углеводородов, как отмечалось, электризация возрастает. Ток электризации возрастает примерно пропорционально квадрату изменения скорости движения жидкости. [c.153] Статическое электричество образуется не только во время сливно-наливных операций, но и при транспортировании жидких углеводородов в автоцистернах. Заряды возникают также в точках отрыва шин цистерны от дороги и могут быть большими, если шины и дороги сухие. Применявшийся до последнего времени способ отвода накапливающихся в цистерне зарядов с помощью металлической цепи, касающейся дороги, оказался неэффективным и даже опасным. В случае утечки продукта и появления искры при ударе цепи о мостовую может произойти пожар. Эффективным способом является заземление автоцистерны по прибытии к месту назначения перед началом какой-либо технологической операции. Заземляющее устройство должно состоять из медного троса длиной около 3 м, прикрепленного к металлическому штырю, забитому в грунт на глубину 1 м и соединяющему наливные шланги и трубы, подводящие нефтепродукт к цистерне, а также цистерну с грунтом. [c.153] При движении жидких углеводородов по трубопроводам электростатические заряды могут достигать очень высоких значений, особенно при прохождении жидкости через фильтры. Так как рассеивание электростатического заряда зависит не только от электропроводности продукта, но и от времени течения по трубопроводу, фильтры следует устанавливать в наиболее удаленных от наливного устройства местах, чтобы дать возможность зарядам частично разрядиться. [c.153] Лри сливно-наливных операциях электризованной жидкости может происходить следующее если жидкость имеет положительный заряд, то внутренняя стенка приобретает отрицательный заряд, а внешняя — положительный. При заземлении резервуара заряд с внешней стороны резервуара нейтрализуется. Скорость исчезновения оставшихся зарядов зависит от времени релаксации жидкости и, следовательно, от ее электропроводности. На практике при заземлении электрические заряды отводятся из жидкости за время, в 4—5 раз превышающее время релаксации. Так как этот промежуток времени для большинства жидких углеводородов может быть очень значительным (несколько секунд), может создаться взрывоопасная ситуация во время наполнения резервуара, даже если он заземлен. [c.155] При заполнении резервуаров сжиженным газом возможность появления взрывоопасной смеси в паровом пространстве отсутствует, поэтому нет необходимости принимать особые меры предосторожности, относящиеся к технологическим операциям с нефтепродуктами, кроме заземления цистерн. [c.155] Во время промывки резервуаров струями воды, а также в течение длительного периода после промывки в воздушном пространстве резервуара присутствует насыщенный электрическими зарядами туман, который является причиной высокого электрического потенциала (до 40 кВ). В этих условиях возможны электрические разряды, достаточные для воспламенения взрывоопасных смесей, находящихся в резервуарах. [c.155] На рис. 18, а показано устройство, позволяющее значительно уменьшить интенсивность электростатического поля, образующегося при промывке порожних резервуаров. В промываемый резервуар 4 опускают коллектор 2, снабженный соплами 1 и соединенный с напорной линией рукавом 3. В зависимости от размеров в резервуар можно опускать один или несколько коллекторов. На рис. 18, б приведена конструкция распылительного сопла 1. Насосом 7 вода нагнетается в фишьтр 6 для очистки от посторонних частиц. Регулятором давления 5 обеспечивается требуемый размер водяных капелек на выходе из сопла 1. Обычно регулятор 5 поддерживает давление в пределах 0,7—1,4 МПа. Струя воды на выходе из сопла 1 имеет сначала конусообразную форму 9, а затем разбивается на отдельные капельки 8. [c.156] Наличие в резервуаре сильного электрического поля способствует тому, что водяной конус 9 индуктивно заряжается противоположным зарядом по отношению к заряду электрического поля и каждая капелька приобретает этот противоположный заряд. Капельки, вылетающие из сопла, сталкиваются с мельчайшими частицами влаги в виде тумана и имеющими такой же заряд, что и электрическое поле. В результате столкновения водяных частиц с противоположными зарядами происходит их нейтрализация, что в конечном итоге способствует существенному уменьшению интенсивности электрического поля. В случае разрядов статического электричества возможность воспламенения газовоздушной смеси углеводородов уменьшается с увеличением расстояния между электродами и потерь тепла (из-за наличия капель воды). [c.156] Вернуться к основной статье