Окись этилена - Зимаков П.В.
Скачать (прямая ссылка):
При взрывном воспламенении паров окиси этилена в закрытом сосуде большое значение имеет46 отношение реакционного объема к внутренней поверхности емкости. С увеличением этого отношения повышается давление взрыва. При взрыве температура возрастает53 от начальной температуры самовоспламенения окиси этилена (5710C) до 1200 0C за 0,002 сек. В литературе описаны результаты исследования взрывного разложения паров окиси этилена и характера пламени, а также теория и возможный механизм происходящих процессов51' 51~58.
В результате экстраполяции данных59» 60 о скорости горения и распространения пламени при разложении окиси этилена, было найдено, что при атмосферном давлении и комнатной температуре скорость распространения пламени окиси этилена равна 2,7 см/сек. По другим данным61 ' 62, скорость распространения пламени окиси этилена при давлении, близком к нормальному, при измерении различными методами составляет примерно 4—4,4 см/сек.
Из анализа продуктов, образующихся при взрывном воспламенении окиси этилена, можно заключить, что при этом одновременно протекают следующие реакции54» 65:
H2C-CH2-* CH4 + СО + 17,2 ккал (1)
4O^
2H2C-CH2-> C2H4 + 2CO + 2Н,—2.6,15 ккал (2)
V
0 25 50 75 100 Концентрация окиси этилена, %
Рис. 18. Пределы взрываемости смеси окись этилена и воздуха при давлении ниже атмосферного.
В случае взрыва при обычной температуре и нормальном давлении окись этилена на 69% разлагается по реакции (1) и на 31% — по реакции (2). При увеличении начального давления количество образующего метана увеличивается, а количество этилена уменьшается. Скорость повышения давления при начальном давлении 11 am составляет51 8,4•1O2 am/сек. При взрыве окиси
этилена в сосуде емкостью 1,2 л при начальном давлении 6 am и температуре 100 0C примерно через 0,15 сек давление достигало61 максимального значения 32 am. Другие теоретические расчеты и экспериментальные данные показывают, что давление в момент взрыва примерно в 10 раз превышает начальное55. Эти данные очень важны для правильного расчета предохранительных мембран, являющихся эффективным средством защиты емкостей при взрыве окиси этилена61.
Определенная62 экспериментальным путем зависимость между давлением окиси этилена при ее разложении P (в am) и безопасным расстоянием dq (в мм) имеет следующий вид:
Безопасное расстояние dq — это максимально допустимое расстояние между поверхностями взрывогасителя, при котором можно предотвратить распространение пламени. Это расстояние зависит от свойств газа и начальных условий. Как правило, при воспламенении горючего газа с соблюдением расстояния dq выделяющееся тепло поглощается окружающей твердой поверхностью и пламя не распространяется.
Из приведенной формулы следует, например, что при давлении паров окиси этилена 5 am и расстоянии менее 2 мм взрыв не распространяется.
Пламя, возникающее при разложении окиси этилена (начальное давление 6 am), удавалось гасить61, насыпав в сосуд стальные шарики диаметром 4,8 мм слоем высотой 30 мм. При использовании перфорированных металлических пластинок с большим числом отверстий пламя проходит через них, если их диаметр превышает 2 мм, и гаснет при диаметре меньше 1,5 мм.
Данные о продуктах51, образующихся при самовоспламенении окиси этилена и ее смесей с воздухом, представлены в табл. 22.
Так как пары окиси этилена могут легко взрываться, что особенно опасно при больших размерах аппаратуры, то необходимо исключить все возможные источники воспламенения окиси этилена.
Наиболее эффективным практическим методом предотвращения взрыва является разбавление газообразной окиси этилена другими газами. В присутствии газов-разбавителей при соответствующих температурах в паровой фазе создаются невзрывоопасные концентрации окиси этилена. При разбавлении окиси этилена существуют определенные пределы соотношений между окисью этилена и разбавителем. Эти пределы также называют пределами взрываемости.
Нижние пределы46 взрываемости смесей окиси этилена с некоторыми разбавителями, определяемые . при начальном давлении
таблица 22
Продукты, образующиеся при самовоспламенении окиси этилена и ее смесей с воздухом51
Начальное содержание
Число моль на 100 моль окиси этилена
Темпе-
Начальное
Цвет
Конечное
Продукты самовоспламенения, молі-на 100 моль окиси этилена
окиси атилена в воздухе
%
O2
N2
ратура °С
давление мм рт. ст.
пламени
давление мм рт. ст.
CO2
O2
C2H4
со
H2
CH4
16,7
104,3
395,8
470
355
Желтый
482 .
25,2
0,7
__
183,8
93,0
13,7
44,4
26,2
99,2
470
195
Синий
317
4,2
0,7
15,7
116,6
78,6
32,2
75,0
7,0
26,4
470
307
То же
505
0,4
15,0
15,0
85,2
50,4
35,4
75,0
7,0
26,4
470
244
»
—
2,2
0
15,1
86,8
57,0
36,2
100
0
0
510
360
Сине-белый (разложение окиси этилена)
720
0,7
0,2
21,7
99,8
60,5
56,0
100
0
0
620
34
То же
68
1,1
0,4
21,8
101,8
40,0
53,6
