Обработка горючих жидкостей
Определить электростатического опасностей, связанных с переработки жидких и понять, доступные меры для борьбы с ними.
МНОГИЕ источников возгорания относительно очевидных, таких как открытый огонь; неразрешенный горячей работы, в том числе сварки, резки и шлифовки операций; электрической дуги из рейтинга электрического оборудования, и даже трения и влияние искры из металла или топот неисправности механического оборудования. Однако, когда источником зажигания для инцидент не является очевидным, следователи иногда указывать на статическое электричество, процесс ликвидации или в качестве источника воспламенения в последней инстанции. Часто это делается без истинного понимания статическое электричество, которое часто misperceived как таинственный и произвольные явления.
Статическое электричество, по сути, поддающиеся количественной оценке, предсказуемой, а значит, управляема. Электростатические разряды были подтверждены измерений в полевых и лабораторных моделирования как вероятный источник возгорания в многочисленных пожаров и взрывов инцидентов, которые происходят во время обработки и переработки легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Эти инциденты диапазоне масштабов от Вспышка при заполнении малых контейнеров, вспышка срабатывает при заполнении и отбор проб из танковых гусениц, к взрывам, в результате разрушения реактора и смесь танков.
Хотя инертной является наиболее распространенным и подходящую основу безопасности при обработке и переработке легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, целью данной статьи является помочь читателю понять и определить электростатического опасностей, связанных с обработкой жидким, чтобы контроль над этими опасностями может быть эффективно реализован в виде вторичной основе безопасности, или в качестве альтернативной основе безопасности в тех ограниченных случаях, когда инертной не представляется возможным.
Электростатического заряда ПОКОЛЕНИЯ
Электростатический заряд генерируется на жидкости, когда они проходят через трубы, шланги и фильтры, и когда они возбуждаются не волновала. Заряд может накопиться на жидкость, если она: (1) изоляционных в электростатическом условия, или (2), выделенных из электрического заземления через трубопроводы или судов, которые изготавливаются из: (а) электрически изоляционного материала, таких как пластик, или (б ) электроизоляционная накладок в проводящих трубопроводов или судов, таких как стекло или политетрафторэтилена (PTFE). Накопленный заряд может вызвать электростатические разряды от поверхности жидкости достаточно энергичных для того чтобы воспламенить горючие атмосферу. Это горючих атмосферу может выделиться из самой жидкости, если жидкость легковоспламеняющихся или горючих и на уровне или выше его температуры вспышки, или в виде спрея или туман.
Заряженные жидкости также может вызвать необоснованные проводящие сосуды, трубопроводы и арматура, чтобы стать наэлектризовывающихся. Заряда, накопленного на таких вопросах, может привести к искрового типа электростатических разрядов достаточно энергичных для того чтобы воспламенить горючие атмосфер. Электростатически заряженных жидкостей, также может вызвать распространение щеточными электростатических разрядов, которые могут привести к проколы в эмалированных сосудов и PTFE картонных труб, ведущих к утечке, которые могут: представлять опасность пожара, если жидкость легко воспламеняется; привести к повреждению проводящей оболочки линованной трубопроводов и сосудов, если жидкости коррозионные; и в результате воздействия персонала.
В более физическом смысле, электростатический заряд генерируется, когда два разнородных поверхностей - таких, как жидкость и стенки сосуда или трубопровода - вступить в контакт, а затем быстро отдельно. Существует перенос электронов в точке контакта между поверхностями. Одна поверхность будет иметь склонность к пожертвовать электронов (и тем самым стать положительно заряженных), а другие поверхности будут получать их (и, стало отрицательно заряженных). Этот механизм известен как электрификация контакта или triboelectrification.
В случаях, связанных два поверхностей, проводящих в электростатическом выражении расходы рекомбинируют почти мгновенно, как поверхности разделяются, и, следовательно, суммарный заряд не результаты. Однако, когда один или оба из изоляционных поверхностей в электростатическом условиях, сопротивления изоляционного поверхности пределах рекомбинации, запрещая подвижность носителей. В результате, суммарный заряд остается на изоляционных поверхностях. Уровня заряда, является главным фактором скорости и силы связи и взаимное расположение контактирующих материалов в трибоэлектрический серии.
Трибоэлектрический серии рейтинг материалов на основе их работы выхода электрона, который является мерой работы, необходимой для удаления электрона с поверхности при контакте электрификации. Так как это требует больше усилий, чтобы удалить электрон из материала, имеющего высшее работа выхода электрона, такие материалы будут иметь склонность к получать электроны и таким образом становятся отрицательно заряженными. С другой стороны, материалов, имеющих низкий работу выхода электрона будет иметь склонность к пожертвовать электронов и таким образом становятся положительно заряженными.
Электронов работы функций отдельных материалов приведены в таблице 1, которая представляет собой частичное трибоэлектрический серии (1). Чем больше разница в электронной работы выхода контактирующих поверхностей, тем больше величина электростатического заряда, при увольнении.
Двухслойные зарядки
Хотя контакт электрификации, как считается, каким образом связаться с твердых поверхностей стать наэлектризовывающихся и представляет собой полезный общая модель электростатического заряда и фактической механизм, посредством которого жидкостей, как считается, стала наэлектризовывающихся известен как двухслойные зарядки (2). Это может произойти в жидких / твердых и жидких / жидкость интерфейсы, такие как, где жидкость соприкасается со стенкой трубы или судна, или с взвешенных частиц, например, в навозной жижи. Ионы равномерной (например) полярности адсорбируются на таких интерфейсов. Адсорбированных ионов привлечь ионы противоположной полярности внутри жидкости, образуя слой. Этот слой тонких проводящих жидкостей и более размыты в диэлектрических жидкостей, в связи с сокращением подвижности ионов (2).
Как жидкости по отношению к интерфейсу, противоположно заряженные ионы раздвигаются, увеличивая потенциал внутри жидкости. Этот эффект в сочетании с конкурирующими Влияние ионной рекомбинации на трубе или стенки сосуда, приводит к разбалансировке заряда в жидкости. Хотя и проводящих и изолирующих жидкостей может генерировать статического заряда в процессе обработки и переработки, принципиальное различие между ними заключается в скорости, с которой рекомбинации ионов происходит.
Количество заряда, образующихся при обработке и переработке жидких зависит прежде всего от распределения и подвижности ионов и на характеристики течения жидкости, в том числе турбулентности и скорости течения. Различные модели были предложены для описания скорости заряда поколения в трубопроводе изоляционного (низкая проводимость), жидкий (3-7). Бриттон предложил следующую общую формулу для оценки потоковое или зарядного тока (I ^ к югу с ^), порожденный турбулентного течения изоляционной жидкости через трубу (8):
, где I ^ с ^ к югу является потокового ток в мА, [нью] скорость течения в м / с, г является внутренним диаметром трубы в м; L является длина трубы в метрах, и [тау] является жидкой заряда релаксации в ст
Потоковое ток количество заряда, с течением времени. Уравнения. 1 показывает, что I ^ с ^ к югу увеличивается [] ню и г возрастет. Таким образом, для заданного диаметра трубы, можно уменьшить электростатического заряда поколения в жидкостях путем ограничения скорости потока. Уравнение консервативной, поскольку она основана на турбулентном потоке, который происходит на более высоких скоростях потока, чем ламинарного потока. Кроме того, уравнения полезен для оценки скорости заряда поколения в крупномасштабных процессах, поскольку поток в таких процессах, в основном турбулентным.
Потокового ток, генерируемый при протекании жидкости достигает установившегося значения, как длина трубопровода, через который течет увеличивается. Трубопровод может рассматриваться как бесконечно долго, если (9):
Это происходит потому, что экспоненциальный член в уравнении. 1 близка к нулю при значениях L более 3 [нью] [тау]. Стационарного потокового текущий, как правило, порядка 0,1 мА для чистого и однофазные изоляционных жидкостей, и может достигать 1 000 мА, как если изоляционной жидкости проходит через фильтр тонкой частиц или, если она содержит твердые или жидкие immiscibles (9). Фильтры и immiscibles усугубить электростатических зарядов жидкости, обеспечивая дополнительную площадь для двухслойных зарядки.
Электрическая проводимость
В дополнение к скорости потока, количество заряда, образующихся при обработке и переработке жидких является одним из факторов подвижности жидкого ионов. Основной показатель подвижности ионов в жидкостях электропроводность, [] гамма, которая, как правило, сообщили в единицах Siemens на метр (В / м) или picosiemens на метр (PS / м). Проводимостей отдельных жидкостей приведены в таблице 2 (10).
В соответствии с NFPA 77, практика США консенсуса по статическим электричеством, жидкостей с проводимостью менее 100 PS / м, классифицируются в качестве изоляционных в электростатическом выражении, а жидкостей с проводимостью больше 10000 PS / м, классифицируются как проводящих (11). Жидкости, имеющие проводимости между этими величинами, классифицируются как полупроводниковые. В соответствии с предложением данных в таблице 2, электропроводность является фактором, от температуры, что влияет на подвижность ионов. В связи с этим, проводимость жидкости обычно уменьшается при понижении температуры. Жидкости с теплопроводности достигает 1000 пс / м, способные генерировать и накапливать хаз-ardous уровень статического заряда при определенных условиях, например, когда они: несмешивающихся содержат твердых частиц и жидкостей, например, в суспензии, дисперсии, суспензии и эмульсии ; потока через фильтры и фильтры, и плеснул или распылителем. Опасного уровня электростатического заряда свидетельствует напряженность электрического поля превышает 3 х 106 В / м, который называется электрической прочности воздуха.
Трубопровод
Для проводящих жидкостей, таких как спирты и кетоны, с заземленным проводящим трубопроводов, заряд на обоих трубопроводов и жидкости мгновенно рассеялась электрической земли, так как из проводящих и заряд легко мобильного через них. Однако, для изоляционных жидкостей, таких как гептан, гексан, ксилол, толуол и другие неполярных растворителях, заряд на жидком относительно менее подвижны. В результате, уровень заряда поколения из-за жидкости, зачастую превосходит скорость, с которой заряд может быть устранен от жидкости, даже в обоснованных проводящих труб. Таким образом, хотя заряд рассеивается от заземленной проводящей трубы, заряд накапливается на изоляционной жидкости.
Для жидкостей в трубопроводе, который сделал из электрически изолирующего материала, таких как пластик или проводящих трубопроводов, что выложено PTFE или иной электрической изоляции, изоляционные трубки или накладки причин жидкости должны быть изолированы от электрической земли. Таким образом, даже если заряд мобильного через жидкость, рассеивание электростатического заряда ограничивается изоляционных труб или накладки. В результате заряд накапливается по обе жидкости и изоляционных труб или накладки. Даже если проводящих трубопроводов подложки заземлены, изоляционные подкладки облицованная труба останется наэлектризовывающихся потому что заряд это не мобильный телефон. Таким образом, электрическое заземление проводящих труб, в то время как необходимо, не может быть достаточно, чтобы свести к минимуму потенциальные опасности, электростатических изолирующими жидкостей или жидкостей в проводящих трубопроводов накладки изоляционной, а также дополнительные меры могут потребоваться.
Перемешивание
Перемешивания и смешивания жидкостей может генерировать электростатического заряда в результате контакта между жидкостью и стенок сосуда и мешалки, а также между жидкой и любые нерастворенных или несмешивающихся твердых тел и жидкостей. Когда волнение прекращается, изоляционной жидкости может оставаться наэлектризовывающихся, даже если оно содержится в обоснованных проводящих судна. Обязанности могут даже продолжить, которые будут созданы на диэлектрической жидкости в твердом решить.
Когда все заряда генерации операции прекратились, жидкость останется плата за период времени, соответствующий его заряд релаксации тех пор, пока жидкость находится в контакте с электрической земли, например, заземленного металлического сосуда. [] Тау-за вещества, связанные с его электропроводность и является мерой времени, необходимого для электростатического заряда быть растрачены на электрическую проводимость земли. Для проводящих жидкостей, заряда релаксации, как правило, гораздо меньше, чем 1 с, для изоляционных жидкостей, она может быть до тех пор, как 100 С.
Рассеивание заряда от жидкости в изоляционной или вкладышем судно будет в первую очередь фактор заряда релаксации судна или шлаковых отвалов, а не самой жидкости. В этой связи, заряда, время релаксации электрические изоляционные материалы, такие как пластик, как правило, порядка несколько часов или даже дней.
Электростатического разряда
Образования и накопления электростатического заряда как правило, не само по себе опасно. Напротив, опасность возникает, когда накопленного заряда приводит к электростатических разрядов достаточно энергичных для того чтобы воспламенить уточненного воспламеняющихся газов или причиной прокола в электроизоляционная сосуды, трубопроводы или накладки. Обработка жидкостей может привести к несколько типов электростатических разрядов, в том числе электрических разрядов, кисть разрядов, распространяющихся кисти сбросы и выбросы с самой жидкости.
Spark разрядов
Заряда, создаваемых потоком и агитации жидкости может привести к проводников изолирован от электрической земли - например, проводящих машин и оборудования - стать наэлектризовывающихся. Например, оператор может оставить проводящих необоснованные ведро, пока он или она наполняет его. Заряда жидкости может привести к проводящей ведро, чтобы стать наэлектризовывающихся.
Часть трубопровода может быть изолирована от земли, если непрерывность электрической цепи теряется фланцевого соединения. Фланцы могут быть изолированы от земли изолирующим прокладки, втулки и краски. Раздел трубы или фланца может стать взимается потоком жидкости через него. Кроме того, проводящих насосы, фильтры, клапаны, форсунки, муфты и другая арматура, может стать наэлектризовывающихся если изолированы от земли. Агитатор может быть изолирована от земли изолирующими втулками или смазочных материалов на подшипниках и стать наэлектризовывающихся во время смешивания.
Заряда, накопленного на изолированных проводящих машин и оборудования может привести к искрового типа электростатических разрядов при контакте с другой уточненного дирижера нижней электрический потенциал (напряжение), таких, как прилегающий проводящих завод и оборудование, заземлены, т. е. при нулевой электрический потенциал . Например, искрового разряда может произойти между наэлектризовывающихся металла ведро, если изолированы от земли и металла сопло, из которого жидкость в настоящее время отказаться.
Название этих разрядов происходит от отдельных и особых канале разряда, что наблюдается при электрических разрядов в условиях низкой освещенности. Это может быть связано с тем, что заряд проводника телефон и многое, если не все заряд проводника распространяется в разряд сайта. Эффективная энергия, E, из электрических разрядов аппроксимируется энергии, запасенной в изолированных проводника, которые могут быть смоделированы как простой конденсатор, как показано в формуле. 3:
E = 0.5CV ^ SUP 2 ^ (3)
где E это энергия в Дж; С емкости в F и V напряжение в V.
Хотя зависит от способности изолированных проводника для сохранения заряда и степень, в которой он заряжается (т. е. его емкость и напряжение), эффективная энергия электрических разрядов часто бывает достаточно, чтобы зажечь горючих атмосфер, в том числе пара превратилась из легковоспламеняющихся или горючих жидкости, которые на уровне или выше их точки флэш-памяти или в виде спрея или туман.
Легковоспламеняющиеся атмосфере паров может существовать в рамках технологического оборудования и трубопроводов или превратилась в процесс области из открытых судов, открытых передач или утечки. Спреи и тумане горючих жидкостей могут быть горючие при температурах ниже их соответствующих "горячих точках", потому что топлива рассеивается в воздухе механически или физически, например, когда выбрасывается из сопла, или когда в сжатом виде, вместо того, чтобы полагаться на температуре испариться или испаряться жидкость.
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ оценке опасности
Электростатические оценки опасности предполагает сравнение эффективной энергии, E, возможных электростатических разрядов с минимальной энергии зажигания (ПМР) от преобладающих воспламеняющихся газов (ы). Давайте вернемся к нашему примеру с металлическим ведром. 1-гал металла ведро, возможно, емкость около 10 пикофарад (пФ). Давайте предположим, что это изолированы от земли, что его сопротивление-земля превышает 1 х 10 ^ 11 ^ SUP Ом (100 ГОм). Если раствор толуола в настоящее время подача в ведро, потоковых текущего порядка 1 [му] можно было бы ожидать. Из закона Ома, мы знаем, что:
V = IR (4)
где R сопротивление в Ом.
Подставляя. 4 в уравнение. 3 V и для решения полученного уравнения с использованием вышеупомянутых значений дает оценкам эффективной энергии 0,5 мДж. Эта энергия превышает минимальную энергию воспламенения (ПМР) от паров толуола (0,24 мДж). Таким образом, искрового разряда с необоснованным ведро было бы достаточно, чтобы зажечь его.
Минимальная энергия зажигания
Минимальной энергии зажигания (ПМР), для отдельных легковоспламеняющихся жидкостей приведены в таблице 3 с концентрацией пара, где это МИЕ может наблюдаться (12). Приведенные в таблице данные показывают, что ПМР от воспламеняющихся газов является одним из факторов ее концентрации и преобладающих условий окружающей среды. Существует оптимальная концентрация, при которой низкий Ми - иногда называют LMIE - происходит. Как правило, эта концентрация несколько больше, чем стехиометрические концентрации, которая является относительной концентрации окислителя топлива в котором происходит полное сгорание.
Для концентрации менее и больше, чем оптимальные концентрации, МИЕ от воспламеняющихся газов как правило, возрастает и, следовательно, воспламеняющихся газов становится менее чувствительной зажигания. Тем не менее, как правило, рекомендуется низкая ожидаемая стоимость ПМР по преобладающей температуры и давления для обозначения мер предосторожности в целях минимизации возможного пожара и взрыва, так как возможность формирования локализованных концентрации на оптимальное значение зачастую не могут быть дисконтированных с уверенностью.
Что касается последствий сложившейся экологической обстановки, Мис легковоспламеняющихся атмосферы в целом уменьшаются повсеместный рост температуры, потому что меньше тепла, что требуется от электростатического разряда для создания энергии активации, необходимые для инициирования реакции горения. Мис обычно уменьшаются повсеместный рост давления, так как воспламеняющихся газов больше потенциальной энергии при более высоких давлениях, таким образом, меньше энергии требуется от электростатического разряда для создания энергии активации, необходимые для инициирования реакции горения. Наличие альтернативных оксидантов, таких как чистый кислород, в отличие от воздуха, также может влиять на Миса. Например, МИЕ диэтилового эфира 0,19 мДж при концентрации 5,1% об. В воздухе (21% об. Кислорода), но только 0,0012 мДж в чистом кислороде.
Браш разрядов
Кисть типа электростатические разряды возникают из заряженные предметы изготовлены из материалов, которые изоляционных в электростатическом термины, такие как пластик, для уточненного проводников на нижней электрический потенциал (напряжение), таких, как обоснованные проводящего оборудования завода и персонала. Браш разрядов может быть эффективной энергии (е) столько, сколько 4 мДж, и, следовательно, может быть достаточно энергичным, чтобы зажечь паров, выделяющихся из легковоспламеняющихся жидкостей, многие из которых имеют Мис менее 4 мДж, как показано в таблице 3.
Примеры изделий из пластмасс, которые могут стать наэлектризовывающихся при обработке жидкостей включать трубопроводов, труб, контейнеры, воронки, насосы, фильтровальных материалов и фильтров корпусов. Эти элементы могут стать наэлектризовывающихся: (а) при контакте с электроизоляционная жидкости во время наполнения, наливая (опорожнения), а также активизации и (б) если они не утилизируются, вытер или натертые персонала. Так, например, пластиковый контейнер может стать наэлектризовывающихся во время заливки изоляционной жидкости, такие, как толуол. Взимается пластиковый контейнер может привести к кисти разряда как это максимально приближены к сосуд, в который жидкость переливаясь.
В отличие от электрических разрядов, нет удовлетворительной модели еще не были предложены для оценки эффективной энергии кисти разрядов, а также их максимально эффективного энергии (4 мДж) известна только опытным путем. Название этих разрядов происходит от многочисленных кисти, как выполнять каналы, которые наблюдали за кисть разряда при низком освещении. Это объясняется тем, что заряд на диэлектрической поверхности, не мобильные и не могут служить сингулярных канала разряда. По этой же причине, только на ограниченной территории изоляционного поверхности освобождается от ответственности в течение одного разряда события. Таким образом, взимается изолятора может привести к несколько разрядов кисти, пока все заряда на его поверхности (ы) был уволен или рассеивается.
Операций в течение которого вспышки огня инцидентов, вызванных кисти разрядов произошло относятся: использование пластиковых контейнеров и труб в открытой передачи легковоспламеняющихся жидкостей; замена синтетических фильтрующих и нарушения (отключения или открытия) из PTFE картонных трубопроводов содержащие остаточных легковоспламеняющаяся жидкость, и другие. Браш разрядов также может представлять опасность воспламенения в случае утечки или разлива вокруг пластиковых пункта, или когда пластмассовых изделий, таких как контейнеры, пластиковые щиты, и барабанные насосы используются для очистки разливов и утечек горючих жидкостей.
Распространяющихся кисти разрядов
Напряжение пробоя, V ^ югу Ь, это напряжение, при котором изоляционные свойства материала ломается и электрические являются способен укол или вызвать пинхол в материале. В эмалированных сосудов и PTFE картонных труб, если разность потенциалов между жидкой и проводящей подложке судна или трубопровода превышает напряжение пробоя подкладка, распространяющихся щеточными электростатического разряда может произойти. Это очень энергичный разрядов, которые имеют эффективные энергии столько, сколько 2-3 J, не только может привести к утечек проколов стекла и PTFE накладок, но и зажечь горючих атмосфер, в том числе паров, выделяющихся из горючих жидкостей. Утечки могут поставить под угрозу пожара и взрыва, если жидкость легковоспламеняющихся или горючих или опасность травмирования персонала и повреждения оборудования, если жидкость и коррозии.
Трубопроводы из пластмасс и других электрических изоляционных материалов могут также привести к возникновению распространяющегося кисти разрядов. Это может произойти, когда электрическое поле, связанное с обвинением, создаваемых потоком материала внутри трубы достаточно сильна, чтобы ионизировать воздух снаружи трубы - то есть, если напряженность электрического поля превышает электрической прочности воздуха (3 х 10 ^ SUP 6 ^ V / м). После ионизации, напротив ионов полярности привлекает электрического поля, связанного с заряд внутри трубопровода. Эти противоположно заряженные ионы оседают на внешней стене трубы, образуя двойной слой заряда с зарядом на внутренней стене. Если разность потенциалов между зарядом слоя превышает напряжение пробоя стенки трубы, или если проводник по более низкой электрической возможных подходов слой заряда на внешней стене, распространяющихся щеточными электростатического разряда может произойти.
Оба пропаганды и кисти типа разрядов возникают из наэлектризовывающихся изоляторов. Разница в том, что кисть разряды возникают в случае однослойной заряда с одной стороны изолятора, при распространении кисти разряды возникают в случае двухслойных заряда - то есть, заряда по обе стороны от изоляционного поверхности. Как показано на рисунке 1, второй слой плату могут быть предоставлены либо изображения или заряда ионизации атмосферы на противоположной стороне изолятора. Изображение заряда противоположной полярности заряда привлекает заряда на диэлектрике, что результаты от поляризации в противном случае сбалансированного заряда в проводнике. Двухслойного заряда позволяет более заряда к "распространяются" на первичном канале разряда, и на нее приходится более высокую энергию распространяющихся кисти разрядов. Распространяющихся кисти разряда в условиях низкой освещенности на рисунке 2.
Хотя нет данных о размерах отверстий вызванных распространяющейся кисти разрядов или в результате утечки могут быть найдены отверстий часто не обнаруживается невооруженным глазом. Они могут быть не более чем пятна в стекле или на поверхности диэлектрика, как показано на рисунке 3. По этой причине, отверстий, как правило, обнаружены с помощью искры тестирования вместо визуального осмотра. Spark тестирование предполагает использование проводящих электрода кисти взимается до 15-20 кВ использованием высоковольтного источника питания. Кисти руководствуется по поверхности изоляции и создает искровой разряд с заземленным проводящим судна подложки или трубопровода при точечной обнаружено.
Известно, что только эмпирически электрические изоляционные материалы менее 8 мм и с пробивным напряжением 4 кВ и более способны породить распространяющихся кисти разрядов (13). Таким образом, в целях подготовки распространяющихся кисти разрядов, материал должен быть достаточно тонким, но высокой диэлектрической прочностью, характеристики, связанные с пластиковых трубопроводов и сосудов, PTFE на изолированные проводящих трубопроводов, а также стекло на изолированные проводящие сосуды.
Например, один производитель эмалированных суда означает, что толщина стекла накладки в обычном реакторе может варьироваться от 35 до 95 млн. (1 млн. = 1 / 1, 000 дюйма) и составляет в среднем 60 млн. куб. С электрической прочности из керамической как стекло накладки, по сообщениям, 0,50 кВ / млн, напряжение пробоя стекла накладки в типичном эмалированных реакторов колеблется от 17.5-47.5 кВ и составляет в среднем 30 кв. Примечательно, что производитель предлагает, что толщина стекла накладки на лопасти мешалки, форсунки и другие принадлежности судна может быть столько, сколько 5 кВ ниже в среднем.
Другой производитель сообщает, что толщина накладки в типичных PTFE картонных труб может составлять от 130 млн. в 1-в. диаметр (Номинальная) труб до 160 млн. в 4-в. диаметр трубы. После распада силы PTFE, по сообщениям, 0,48 кВ / млн (14), напряжение пробоя PTFE накладок может варьироваться от 62.4-76.8 кВ. Как и в эмалированных сосудов и принадлежности, однако, напряжение пробоя PTFE-подкладка может быть меньше в месте, где труба и накладки подчиниться форме фланца. Отверстий сообщили в стекле и PTFE накладок из инцидентов, связанных с распространяющейся кисти разрядов подтверждают, что напряжение пробоя, превышающим эти напряжения могут быть достигнуты.
Сбросы с жидкостями
Заряда, накопленного на диэлектрических жидкостей может привести к электростатических разрядов с поверхности жидкости, даже при отсутствии электрода в нижней электрического потенциала. Эти разряды, известные как поверхность растяжки или посетите-черти, может быть достаточно энергичным, чтобы зажечь пар превратился из жидкости, если горючие (15). Поверхность растяжки, мотороллеры и черти, как полагают, происходит из-за возможного (напряжение) градиенты в жидкости. Вместо требования электрода в нижней электрический потенциал, чтобы побудить разрядов, разрядов происходят от точки в жидкости при относительно высокой электрической потенциал, указывает на относительно низкий электрический потенциал. Различные электрические потенциалы существуют в разных местах и раз в течение агитации изоляционной жидкости, в зависимости от скорости агитации и находится в жидкости относительно агитатора лезвия, перегородок и стенок сосудов.
Сбросы можно индуцированной из жидкой поверхности электродов в нижней электрического потенциала, таких, как стенки сосуда, агитатор, выборка стержни, измерительные стержни, термопары, индикаторы и других проводящих пункты распространяются на судне. Ставка сбора поколения можно усугубляется наличием твердых и immiscibles в жидкости, так как они обеспечивают дополнительную поверхность для контакта зарядки.
Электростатически заряженных проводящих жидкостей может привести электрических разрядов, когда изолированы от земли, например, если они проживают в пластиковой емкости и контейнеры или эмалированных сосудов. В отличие от электростатических разрядов электроизоляционная жидкостей, которые еще не были хорошо описаны. Однако, поскольку даже самые изоляционных жидкостей больше, чем изоляционных проводящих твердых тел, вполне вероятно, что сброс изоляционных жидкостей могут наблюдаться признаки обоих искры и кисти разрядов. Как говорилось выше, как искра и типа щеточными электростатических разрядов часто достаточно энергичных для того чтобы воспламенить горючие пары атмосферы, такие, как те, которые могут быть превратилась из самой жидкости.
Сбросы от заряженных аэрозолей и взвесей
Было предположение, что молниеносной электростатические разряды могут возникать в промышленных масштабах в крупных облака высоко заряженных аэрозолей и взвесей (16). Если заряд превышает электрической прочности воздуха, 3 х 10 ^ 6 SUP ^ V / м, воздух внутри облака начнут ионизации. Поверхностной плотности заряда на определенной капли могут быть достаточными для преодоления электрической прочности воздуха и получения разряда к стенке сосуда или на прилегающих капли на нижней электрического потенциала.
Хотя энергии разряда от одной капли может быть небольшой, эффект может быть создание каскада выбросов от других и тем самым одновременно релиз значительно больше энергии облаков. Было предположение, что такое освобождение может быть достаточно энергичных для того чтобы воспламенить горючие спрей или туман.
В частности, молнии во время грозы производятся облака, миллионы кубических метров в объеме. В отличие от этого, в промышленных процессах, и даже в крупных экспериментах с облака брызг и тумана, как больших, как 60 м ^ 3 ^ SUP, нет записи, что эти предположил молниеносной разрядов когда-либо наблюдались (17). Кроме того, нет никаких данных, что эти разряды были обнаружены от брызг и тумана, даже во время мытья 30000 м ^ ^ SUP 3 отделения в океанские танкеры (18). Следовательно, вероятность того, что молниеносный сброс наэлектризовывающихся спрей или туман будет происходить в промышленных масштабах процесса судов и оборудования, считается удаленным.
КОНТРОЛЯ ОПАСНОСТЬ
Ряд подходов, доступных для управления электростатическим опасностей, связанных с жидкой обработки, включая повышение проводимости жидкости, обеспечивая путь к электрической земли для снятия заряда из жидкости, и ограничение потока и агитации скорости, среди других.
Повышение проводимости
Электростатического опасность для объекта изоляционных жидкостей, таких как толуол, гексан, гептан, ксилол и другие неполярных растворителях, могут быть резко сократилась за счет увеличения их электропроводности. Проводимости изоляционной жидкости может быть увеличена за счет добавления антистатические добавки или более-проводящей жидкости. Эти добавки, как правило, не влияет на скорость заряда поколения, а увеличение проводимости дает заряд будет легче рассеивается от жидкости.
Антистатические добавки, также известный как проводимость улучшителей, имеют преимущество, так как помимо всего несколько частей за миллион (ррт) для увеличения проводимости изоляционной жидкости на несколько порядков (19). Хотя химии этих добавок является собственностью компании, похоже, что Есть два главных механизмов, с помощью которых они совершить этот подвиг. Во-первых, добавки содержат множество солей, растворенных в изоляционной жидкости, по крайней мере одна из солей быть достаточно сильной, чтобы по-прежнему способны обеспечения свободных ионов в растворе. Вторым механизмом является перенос электрона. Некоторые полимеры, такие, как некоторые сульфоновой и акрилатных полимеров, способны переносить электроны в конце одной цепи до конца прилегающих цепи.
Хотя эти механизмы, как считается, общие для коммерчески доступных антистатические добавки, использовать эти ад-ditives также весьма эмпирический характер. То есть, производительность часто не может быть предсказано теоретически, а вместо этого требует лабораторных анализов с целью установления добавка будет действовать на повышение проводимости частности жидкости или смеси. В конечном счете, тестирование образцов области может также потребоваться проверить, что добавка оказывает желаемого воздействия в полномасштабную оборудования.
Один из недостатков антистатическими добавками, что соли, полимеров и других ингредиентов, входящих в них, иногда несовместимые с фармацевтической и пищевой промышленности. В этих случаях, использование проводящей жидкости, такие как алкоголь или кетон, может быть рассмотрена. Однако, эти жидкости имеют тот недостаток, нуждающихся в добавили в гораздо большей концентрации (например, порядка 10-20 об.% И более), которые могут быть разрушительными для химической технологии. Кроме того, эти жидкости, также должны смешиваться в диэлектрической жидкости с целью увеличения электропроводности жидкости. И наконец, если проводящих жидкостей горючие, они могут увеличить воспламеняемости изоляционной жидкости, например, за счет снижения температуры вспышки.
Заземления оборудования завода
Все проводящие растений и оборудования, связанных с переработкой горючих жидкостей должны быть заземлены во избежание накопления электростатического заряда и, следовательно, свести к минимуму вероятность возгорания от искры типа электростатических разрядов. Проводящий машин и оборудования, которые должны быть заземлены включать трубопроводов, емкостей, контейнеров, мешалки, насосы, клапаны, фитинги, фланцы, муфты, среди других.
Подходит ссылка оснований для фиксированной проводящих растительных компонентов, судов и оборудования, которые определены в Национальной электрической кодекса (NEC) или NFPA 70 (20), и включают в себя завод надстройки. Заземление проводящих машин и оборудования должна быть проверена регулярно измерения.
Необходимо приложить усилия, чтобы сохранить легковоспламеняющихся жидкостей в постоянном контакте с электрической земли, даже в эмалированных сосудов и PTFE картонных труб, для того, чтобы свести к минимуму накопление электростатического заряда на жидкость. Только трубопроводов и шлангов из антистатических и проводящих материалы должны быть использованы с горючими жидкостями, с тем чтобы свести к минимуму вероятность возгорания от кисти типа и распространения щеточными электростатических разрядов. Такие трубопроводов и шлангов должны быть заземлены во время использования.
Ограничение потока и агитации скорости
Свободного падения, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, при заполнении судов и контейнеров причины разбрызгивания и распыления, с последующей генерации электростатического заряда на жидкость. Разбрызгивать легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, также может приводить к образованию воспламеняющихся и наэлектризовывающихся брызг и тумана.
Чтобы свести к минимуму потенциальную опасность электростатических, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, вместо этого следует введенного в сосуды и контейнеры либо через дно наполнения (т. е. введение жидкости через порт, расположенный в нижней части сосуда) или заземленной проводящей трубе падения . Падения трубы труба, которая простирается от входного отверстия в верхней части судна или контейнера вблизи дна.
Погружение труб должны быть достаточно близко к нижней части судна или контейнера, что его выход или разгрузки конец почти сразу же погрузились под жидкости во время наполнения. Конец нужно обрезать под углом, оснащенные дефлектор или иным призванные свести к минимуму разбрызгивания и распыления жидкости. Для сменных труб падения использовали барабаны и другие небольшие контейнеры, в конце падения трубы должны быть также притупляются или иным образом, чтобы минимизировать возможность прокола баллона.
Ограничение скорости жидкости в сосуд и контейнерных операций по наполнению помогает ограничить электростатического заряда поколения в области передачи трубопроводов и сведения к минимуму всплески и опрыскивание в получении судна или контейнера. Подходы к ограничению скорости потока жидкости включают в себя сокращение откачки или передачи давления и использования регулирующих клапанов. Кроме того, уровень электростатического заряда поколения во время перемешивания жидкостей можно регулировать путем ограничения скорости перемешивания. Конечно, эта опция доступна только при переменной скорости мешалки используется.
Если ограничения скорости жидкости и агитации скорости невозможным, оно может быть невозможным для снятия электростатического заряда из жидкости по ставке, достаточной для предотвращения накопления опасного уровня заряда (
Инертной
Безопасность во время передачи и смешивание горючих жидкостей, часто на основе инертного, поскольку, даже если вероятность возгорания от электростатических разрядов из жидкости можно свести к минимуму путем контроля потока и агитации номера, последствия зажигания часто значительным. Если правильно выполнены, инертной может представлять главной основой безопасности и, в случае течения и волнения ставки могут быть ограничены, как это описано выше, контроль источников зажигания может рассматриваться в качестве вторичной основе безопасности, например, в случае потери инерции.
Инертной является введение инертных газов, таких как азот, аргон, углекислый газ, в сосуд или контейнер, в целях сокращения относительной концентрации окислителя ниже предельной концентрации окислителя (LOC). LOC является окислителем концентрации, ниже которого горение - и, следовательно, пожара или взрыва, - не может произойти. Окислителя Кон-ЦЕРН в период стоянки судна и контейнеров наполнения, как правило, кислорода в воздухе, и в таких случаях LOC называется предельной концентрации кислорода. LOC является собственностью каждого легковоспламеняющихся и горючих материалов, а также является фактором окислитель присутствующих и инертный газ, который будет использоваться.
NFPA 69, стандарт США консенсуса по системам предотвращения взрыва, рекомендует, что для создания инертной атмосферы, чтобы считаться надежной основой безопасности, концентрация кислорода в сосуде должна быть снижена до 2% меньше, чем LOC, когда концентрация кислорода находится под постоянным контролем, если LOC менее 5% об., в этом случае концентрация кислорода должна быть снижена до менее чем 60% от LOC (21). При концентрации кислорода не является постоянным контролем, концентрация кислорода должна быть снижена до менее чем 60% от LOC, снова, если LOC составляет менее 5% об., В этом случае концентрация кислорода должна быть снижена до менее чем 40% LOC.
Фильтрация
Жидкости, иногда проходит через фильтры прежде чем они будут введены в получении судна или контейнера. Поток жидкости через мелкие частицы фильтры часто характеризуется относительно высокие уровни электростатического заряда из-за относительно большого количества площадь поверхности для контакта в фильтр и, как следствие двухслойных зарядки (22). Грубые фильтры могут усугубить электростатического заряда в жидкостях, когда они становятся подключен. Когда трубы и фильтры, наполненные жидкостью, не существует свободное пространство для воспламеняющихся газов или паров быть развита. Однако, когда горючая жидкость попадает в сосуд на выходе из фильтра, воспламеняющихся газов или паров может эволюционировали и заряд на жидкость может представлять опасность электростатического зажигания.
Таким образом, желательно, чтобы расслабиться от электростатического заряда горючей жидкости до ее вступления получать судна. Это, как правило, проделанной за счет размещения фильтров, как далеко вверх по течению от получения судна насколько это возможно. Это не рассеивать заряда из жидкости полностью. Скорее, время пребывания в трубопроводе между фильтром и получать судна позволяет жидкости вернуться к своему стационарному потокового тока. Кроме того, танк релаксации заряда может быть использован. Емкость заряда релаксации обоснованные проводящих бак используется для обеспечения требуемого времени проживания, при длине трубы на выходе из фильтра недостаточно, чтобы разрешить релаксации потокового текущего вернуться к стационарному значению.
Время релаксации заряда порой определяется как время, необходимое для заряда на материал, чтобы расслабиться в 1 / е и 37% его первоначальной стоимости. Это потому, что ослабление электростатического заряда из материалов, которые подчиняются закону Ома (уравнение 4) является экспоненциальной. С релаксации заряда от жидкостей редко экспоненциального заряд релаксации для жидкостей, как правило, определяется как время, необходимое для заряда расслабиться, чтобы 10% от первоначальной стоимости. Зарядовой релаксации для отдельных жидкостей приведены в таблице 5 (23).
Исключение электрические изоляционные материалы
Использования изделия из PTFE, полиэтилена, поливинилхлорида и других электрических изоляционных материалов с горючими жидкостями, как правило, не рекомендуется из-за риска возгорания от кисти типа электростатических разрядов. Такие материалы можно также выделить жидкостей и проводников от электрической земли, и таким образом сделать их восприимчивыми к накоплению электростатического заряда. Пункты вызывающие обеспокоенность, включают контейнеры, воронки, инструменты, драм-вкладыши и PTFE на изолированные трубы и другие. Вместо этого используйте сопоставимых изделия из антистатических материалов или проводящих предлагается. Такие пункты должны быть заземлены при использовании.
В частности, эти меры предосторожности не являются исчерпывающими. Напротив, именно они чаще всего используются. Дополнительные или другой меры предосторожности могут потребоваться в зависимости от конкретного приложения или условия, которые не могли быть разумно предвидеть. Экспертов следует обращаться за помощью в случае необходимости.
БЛАГОДАРНОСТЬ
Автор хотел бы выразить признательность за вклад Вахид Ebadat, David E. Келин, старший, Виктория Джонс "и" Рита D'Акино к этой статье. Автор хотел бы также поблагодарить его жены и семьи, которые помогли сделать все свои достижения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Креста, JA, "Электростатика - принципы, проблемы и приложения", Адам Хильгер, IOP, Bristol, UK, стр. 29 (1987).
2. Глор, М. и Г. Luttgens ", понимания и контроля статического электричества," Эксперт-Verlag, Ehningen BEI Boblingen, Федеративная Республика Германии (ФРГ), p. 50 (1989).
3. Эичел, Ф. Г., "Электростатика", Chem. Eng., McGraw-Hill, Нью-Йорк, 74 (6), с. 153-167 (13 марта 1967).
4. Кроул Д.А., и ФК "Louvar" Химическая безопасность процесса - Основы ее применения ", Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, с. 201-204 (1990).
5. Schon Г., Raumexplosionen Handbuch дер ", Verlag Chemie, Weinheim Bergstr., ФРГ (1965).
6. Гибсон, Н. "и ФК" Ллойд ", электрификация в Толуол труб большого диаметра Металл", J. Appl. Phys., 3 (1970).
7. Kozman, И. и И. Gavis, "Развитие обязанности в странах с низким жидкостей теплопроводность обтекании поверхностей - Экспериментальная проверка и применение теории, развитой для труб Flow," Хим. Eng. Sci., 1062 (17), с. 1,023-1,040 (1962).
8. Бриттон, LG, "Как избежать опасности воспламенения статических химических операций", Айше курс, Нью-Йорк, с. 106-110 (1999).
9. Британский стандарт 5958 ", Кодекс практики для контроля нежелательных статического электричества - Часть 1", Британский институт стандартов, Лондон, Великобритания, стр. 12 (1991).
10. NFPA 77, "Рекомендуемая практика по статического электричества," Национальная Assn противопожарной защиты. (NFPA), Куинси, штат Массачусетс, с. 45-47 (2000).
11. NFPA 77, с. 4-5 (2000).
12. NFPA 77, с. 41-42 (2000).
13. Глор, М. и Г. Luttgens, стр. 105 (1989).
14. Бриттон, Л. Г., стр. 235 (1999).
15. NFPA 77, стр. 77-10 (2000).
16. Глор, М. и Г. Luttgens, с. 110-111 (1989).
17. Глор, М. и Г. Luttgens, стр. 111 (1989).
18. Креста, J. А., стр. 365 (1987).
19. Британский стандарт 5958, стр. 14 (1991).
20. NFPA 70, "Национальная Электрическая кодекса" [с] 250 C, 250-50, Куинси, штат Массачусетс, с. 70-88 (1999).
21. NFPA 69, "Стандарт по системам предотвращения взрыва", Куинси, штат Массачусетс, стр. 69-8 (2002).
22. Бриттон, Л. Г., с. 116-118 (1999).
23. NFPA 77, с. 44-47 (2000).
Джеймс С. Маллиган,
Чилворт Technology, Inc
Джеймс С. Маллиган является старший инженер по технике безопасности процесса с Чилворт Technology, Inc (11 Дир Парк Драйв; Monmouth Junction, NJ 08852, телефон: 732-274-0900, факс: 732-274-1371, электронная почта: < HREF = "mailto: jmulligan@chilworth.com"> <jmulligan@chilworth.com />) и работает в сфере безопасности процессов и рационального использования окружающей среды в течение 16 лет. Его областях знаний включают: огонь и оценки опасность взрыва, расследования инцидентов, предупреждение и защита; опасностей, связанных с газом и парами, горючесть, взрывов пыли и термическая стабильность; классификации опасных материалов для транспорта, процесс управления безопасностью полетов (PSM / HAZOP), регулирующих анализ и выполнение, а также электростатические опасности. Маллиган ранее был техническим менеджером Assn химической промышленности. (В настоящее время Американский совет химической промышленности). Он представлял химической промышленности перед конгрессом и правительственных учреждений США в процессе разработки многочисленных безопасности и природоохранного законодательства и нормативных актов. Маллиган является автором ряда статей в области химической безопасности процесса и регулярно выступает на компании и отрасли учебных курсов и других мероприятий.
Он получил БХЭ от католической Univ. Америки и MBA от Вилланова университет, а также является членом Айше, NFPA, АОИТБ и ASTM ..
