He-thong-cap-khi-tro

Talking gas #3: Khí và hơi dễ cháy

Hầu hết các hợp chất hóa học hữu cơ sẽ cháy. Cháy là một phản ứng hóa học đơn giản trong đó ôxy từ không khí phản ứng nhanh với một chất, tạo ra nhiệt. Các hợp chất hữu cơ đơn giản những biết đến như hydrocarbon và đây là những thành phần chính của dầu thô / khí đốt. Các hợp chất này được tạo thành từ carbon và hydro, hydrocarbon đơn giản là mêtan, mỗi phân tử trong đó gồm một nguyên tử carbon và bốn nguyên tử hiđrô. Đây là hợp chất đầu tiên trong gia đình gọi là ankan. Các thuộc tính vật lý biến đổi alkan với việc tăng số lượng của các nguyên tử carbon trong phân tử, những chất có số nguyên từ carbon1-4 là khí, những chất có 5-10 là chất lỏng dễ bay hơi, những chất có 11-18 là loại dầu nhiên liệu nặng và những chất có 19-40 là dầu bôi trơn. Còn hydrocarbon chuỗi dài là hắc ín và sáp. Mười ankan đầu tiên là:

  • CH4 mêtan (khí đốt) C6H14 hexane (lỏng)
  • C2H6 êtan (khí đốt) C7H16 heptan (lỏng)
  • C3H8 prôpan (khí đốt) C8H18 octan (lỏng)
  • C4H10 butan (khí đốt) C9H20 Nônan (lỏng)
  • C5H12 pentan (lỏng) C10H22 Decan (lỏng)
Chuoi-hydrocarbon
Chuỗi hợp chất Hydrocarbon

Các anken tương tự nhưng cấu trúc phân tử của chúng có liên kết đôi (ví dụ là etylen và propylen). Ankin chứa liên kết ba (ví dụ là chất acetylene). Các hợp chất trên đều gọi là chất béo. Các hydrocacbon thơm như benzen có cấu trúc phân tử vòng và khi cháy cho một ngọn lửa ám khói.Khi hydrocarbon cháy chúng phản ứng với với oxy từ khí quyển để tạo ra carbon điôxít và nước (nhưng nếu đốt không hoàn toàn do không có đủ oxy, kết quả sẽ là carbon monoxide).Nhiều hợp chất hữu cơ phức tạp chứa các thành phần như oxy, nitơ, lưu huỳnh, clo, brôm hay flo và nếu các đốt cháy, các sản phẩm của quá trình đốt cháy sẽ bao gồm các hợp chất khác. Ví dụ các chất có chứa lưu huỳnh như dầu hoặc than sẽ cho kết quả lưu huỳnh điôxít trong khi các chất có chứa clo như methyl chloride hoặc polyvinyl clorua (PVC) sẽ cho kết quả hiđrô clorua.Trong hầu hết các môi trường công nghiệp, nơi có nguy cơ cháy nổ hoặc cháy do sự có mặt của các chất khí hoặc hơi dễ cháy, một hỗn hợp của các hợp chất cũng có thể gặp phải (như hỗn hợp các chất hữu cơ dễ bay hơi VOC). Trong ngành công nghiệp hóa dầu nguyên liệu là một hỗn hợp của các chất hóa học, trong đó đa phần là sự phân hủy tự nhiên hoặc được thay đổi qua các giai đoạn. Ví dụ dầu thô được tách thành nhiều loại vật liệu sử dụng các quá trình được gọi là chưng cất (hoặc chưng cất phân đoạn) và ‘cracking’. Một số các chất khác cũng được sinh ra.

Inerting (trơ)

He-thong-cap-khi-tro
Hệ thống tạo khí trơ – Inert gas generator

Nhằm ngăn ngừa các vụ nổ trong quá trình shutdown và bảo trì hoạt động trong nhiều quá trình công nghiệp sử dụng một quy trình gọi là “inerting – làm trơ”. Ví dụ nitơ có thể được sử dụng để loại trừ (ví dụ như hệ thống cấp khí trơ cho hầm hàng của một tàu chở nhiên liệu, hoặc thùng lưu trữ trên một tàu chở dầu) hydrocacbon trước khi thực hiện bảo trì hoặc sửa chữa. Trước khi kỹ thuật viên vào các khu vực đó làm việc, khu vực đó sẽ lại được bơm không khí. Crowcon có thiết bị đặc biệt để giám sát quá trình này nhằm đảm bảo hiệu quả trong việc “inerting” và cảnh báo sự hiện diện của các hỗn hợp có khả năng nguy hiểm trong không khí, nitơ và các hydrocarbon trong các hoạt động bảo trì.

Tiêu chuẩn xác định nồng độ LEL

Quy trình an toàn thường có liên quan với việc phát hiện khí dễ cháy trước khi nó đạt đến giới hạn nổ dưới của nó. Có hai tiêu chuẩn thường được sử dụng trong đó xác định nồng độ ‘LEL’ cho các chất dễ cháy: ISO10156 (còn tham khảo trong các tiêu chuẩn EN50054 thay thế), và IEC60079-20: 2000 (còn tham khảo trong BS EN61779-1: 2000). IEC (Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế) là một tổ chức trên toàn thế giới về các tiêu chuẩn. Trước kia, mức độ dễ cháy đã được xác định bởi một tiêu chuẩn duy nhất: ISO10156 (Khí và hỗn hợp khí – Xác định khả năng cháy và khả năng oxy hóa để lựa chọn cho các cửa van xi lanh).

Mới đây, tiêu chuẩn EU (Châu Âu) và (IEC60079 và EN61779) xác định nồng độ LEL đo được bằng cách sử dụng việc ‘stirred – khuấy động’ nồng độ khí (khác với các phương pháp sử dụng trong ISO10156). Một số loại khí / hơi đã được chứng minh là dễ bay hơi khi khuấy, và kết quả là LEL khác nhau giữa hai tiêu chuẩn đối với một số loại khí / hơi.

Bảng ở dưới đây cho thấy một số khác biệt đáng chú ý trong giá trị LEL giữa hai tiêu chuẩn. Rõ ràng có thể thấy rằng 50% LEL khí mêtan trong EN61779 được tính toán để có nồng độ thể tích 2,2% trong không khí, hoàn toàn khác với thể tích 2,5% như đã nêu trong ISO10156. Do đó, nếu một máy dò được hiệu chỉnh theo EN61779 sử dụng một hỗn hợp của 50% LEL methane theo tiêu chuẩn ISO 10156, lỗi 13,6% sẽ xảy ra và khả năng phải hủy bỏ hiệu lực của việc hiệu chuẩn. Các lỗi thậm chí có thể lớn hơn cho các máy dò hồng ngoại không tuyến tính.

SUBSTANCE% VOL AT 100% LEL ISO10156% VOL AT 100% LEL IEC60079-20-2000/BS EN61779-1:2000FLASH POINT oCIGNITION TEMP oCMOLECULAR WEIGHT (AIR=28.80)VAPOUR DENSITY (AIR=1)
Acetylene2.4%2.3%30526.00.90
Ammonia15.0%15.0%63017.00.59
Benzene1.3%1.2%-1156078.12.70
Butane1.8%1.4%-6037258.12.05
iso-Butane1.8%1.3%46058.12.00
Ethane3.0%2.5%51530.11.04
Ethanol4.3%3.1%1236346.11.59
Ethylene2.7%2.3%42528.00.97
Hexane1.1%1.0%-2123386.22.97
Hydrogen4.0%4.0%5602.000.07
Methane5.0%4.4%53716.00.55
Methanol7.3%5.5%1138632.01.11
Pentane1.5%1.4%-4025872.22.48
Propane2.1%1.7%-10447044.11.56
Toluene1.2%1.1%453592.13.20
Xylene1.0%1.0%30464105.403.66
Talking gas #3: Khí và hơi dễ cháy
Hiệu chuẩn máy đo khí Crowcon

Theo hướng dẫn của ATEX – Châu Âu (bao gồm các chứng nhận và sử dụng các thiết bị trong môi trường chất dễ cháy), quy định rằng các nhà sản xuất và người sử dụng tuân thủ các tiêu chuẩn EN61779. Chính sách Crowcon là nhằm đi theo các tiêu chuẩn mới về LEL của châu Âu và vùng lãnh thổ tuân thủ các tiêu chuẩn Châu Âu. Tuy nhiên do tiêu chuẩn cũ vẫn được sử dụng ở Mỹ và các thị trường khác, chúng tôi sẽ tiếp tục hiệu chỉnh máy đo khí theo tiêu chuẩn ISO 10156 tại các vùng lãnh thổ có yêu cầu. Chứng nhận ATEX / IECEX các sản phẩm Crowcon sẽ được cung cấp cách hiệu chuẩn theo tiêu chuẩn IEC60079 / EN61779 (tức là cảm biến khí metan sẽ được hiệu chỉnh sao cho 100% LEL = 4,4% thể tích). Chứng nhận UL/CSA sẽ được kiểm định theo tiêu chuẩn ISO10156 (tức là cảm biến khí metan sẽ được hiệu chỉnh sao cho 100% LEL = 5% tích), trừ khi một khách hàng có quy định khác.

Thiet-bi-do-khi-Crowcon
Thiết bị đo khí Crowcon

Mức báo động

Hệ thống phát hiện khí dễ cháy được thiết kế để tạo ra các báo động trước khí / hơi đạt nồng độ nổ. Thông thường mức độ báo động đầu tiên được thiết lập ở mức 20% LEL (mặc dù có những ngành công nghiệp thích đặt ở mức 10% LEL hơn; đặc biệt là trong lĩnh vực Oil and Gas). Mức báo động thứ hai và thứ ba khác nhau tùy theo lĩnh vực công nghiệp và ứng dụng, nhưng thường được thiết lập đến 40% LEL và 100% LEL tương ứng.

TESIN TEAM

Bài viết / Sản phẩm liên quan

Trả lời