АзбукаКИП

Предельная концентрация кислорода

Раздел: Основы газометрии

Если концентрация горючих компонентов в воздухе ниже НПВ, то смесь не является воспламеняющейся. Но кроме НПВ существует другой предел, влияющий на воспламеняемость - уменьшение концентрации кислорода среды, в которой находится горючий газ. В некоторых случаях, для повышения безопасности, в атмосферу где находится горючий газ специально закачивают инертный газ - этот процесс называется инерциализацией. Типичными инертными газами являются азот, аргон, диоксид углерода и даже водяной пар. При заполнении объема одним из этих газов концентрация кислорода понижается.

Какой должна быть концентрация кислорода, чтобы процесс оставался безопасным, даже если концентрация горючих компонентов в среде значительно выше их НПВ? Эта концентрация называется предельной концентрацией кислорода, или ПКК.

Для приблизительной оценки величины ПКК рассмотрим схему реакции воспламеняемого вещества. К примеру, для метана она будет выглядеть так:

CH4 + 2 O2 ==> CO2 + 2 H2O

Другими словами: для окисления (сжигания) одной молекулы метана нам потребуется две молекулы кислорода. Поэтому для кислорода стехиометрический коэффициент s равен 2.

Теперь, чтобы получить значение ПКК, умножаем значение НПВ метана (4,4 % объемных долей) на вычисленный ранее стехиометрический коэффициент:

ПКК = s*НПВ = 2*4,4 = 8,8 % об.д.

Уменьшение концентрации кислорода до уровня менее 8,8 % об.д. (с запасом надежности не менее 2 % об.д.) обеспечивает безопасность производственного процесса при инерциализации.

Для других газов величина ПКК будет иметь другие значения, например, для водорода (НПВ = 4 % об.д., H2 + 1/2 O2 ==> H2O) s = 1/2, отсюда ПКК составляет 0.5*4 = 2 % об.д.

Вычисленные значения ПКК для метана и водорода представляют собой лишь грубую оценку, которая, по-видимому, имеет запас надежности (снизу) по сравнению с официальными значениями, которые получены не путем вычислений, а экспериментально.

Кислородные баллоны

ПКК - это максимальная концентрация кислорода, которую ни в коем случае нельзя превышать в процессе инерциализации. Настоятельно рекомендуется в отношении ПКК всегда делать поправку на запас надежности (около 4 % об.д.). При контроле концентрации кислорода в технологических процессах, использующих углеводороды, типичный порог включения подачи инертного газа составляет 6 % об.д. кислорода, при достижении 4 % об.д. кислорода подача инертного газа отключается. При концентрации кислорода в среде более 7 % об.д. происходит отключение производственного процесса (главная тревога).

Горючий газ
ПКК в % об.д. при инерциализации N2*
 ПКК в % об.д. при инерциализации СО2* 
Бензол
11,2
13,9
Бутадиен
10,4
13,0
Бутан
12,1
14,5
Оксид углерода
5,0
5,0
Циклопропан
11,7
13,9
Этан
11,0
13,3
Бензин
~11,8
~14,5
Гексан12,114,5
Водород
4,8
4,8
Метан
11,6
14,1
Пентан
11,6
14,4
Пропан
11,8
14,2
Пропилен
11,5
14,1

* По данным Правил по обеспечению взрывобезопасности (BGR 104) Германии

Интересный факт - для нормальной работы термокаталитического сенсора газоанализатора необходим уровень кислорода, превышающий ПКК.

Рекомендуемые записи
Отрицательные показания газоанализатора
Список предприятий-производителей государственных стандартных образцов - поверочных газовых смесей (ГСО-ПГС)
Функции барьера безопасности

Ваши газоанализаторы:
Всего ответов: 32
Присоединяйтесь
Youtube
Контакт