Электрофизические процессы при хранении нефтепродуктов. Доклад электрофизика. Природа взрывоопасности нефтепродуктов

• Название: Природа взрывоопасности нефтепродуктов
• Анкор: Электрофизические процессы при хранении нефтепродуктов
• Дата: 10.04.2022
• Размер: 25.8 Kb.
• Имя файла: Доклад электрофизика.docx
• Тип: Реферат; #459199

Оглавление

Введение

Значительная часть аварий при хранении нефтепродуктов в резервуарах-хранилищах возникает из-за влияния статического электричества. Часто при перекачке нефтепродуктов по трубопроводам через насосы и фильтры в жидкости образуются электрические заряды. Заполнение резервуаров, танкеров, железнодорожных цистерн и заправка самолетов сопровождаются накоплением в емкостях электрических зарядов, которые создают в газовом пространстве резервуаров электрические поля высокого напряжения.

Напряжение электрического поля часто оказывается достаточным для возникновения электрического разряда. В процессе эксплуатации в газовом пространстве резервуаров образуются взрывоопасные концентрации паров нефтепродуктов с воздухом. Как показывает опыт эксплуатации нефтебазы, танкеров, систем заправки самолетов, энергия электрического заряда бывает достаточной для воспламенения смеси паров нефтепродуктов с воздухом. Таким образом, статическое электричество представляет большую опасность при хранении нефтепродуктов на нефтебазах, работе нефтеперерабатывающих заводах, при наливе танкеров, заправке топливных баков самолетов и т.д.

Природа взрывоопасности нефтепродуктов.

Причиной взрывов паров нефтепродуктов может являться сочетание таких факторов как напряжение электрического поля, достаточного для возникновения искры, температура, концентрация и давление паров. Характеристикой процессов абсорбции и десорбции жидкости является температура вспышки паров при наличии провоцирующего источника, которая характеризует не только концентрационные пределы взрывоопасности, но и давление паров. Во всех нефтепродуктах давление паров (равновесная устойчивая концентрация паров над поверхностью жидкости) зависит от температуры, оно увеличивается с повышением температуры и сравнивается с атмосферным в начале кипения. Температура вспышки – температура, при которой концентрация паров жидкости достаточно высоки, что они вспыхивают при наличии провоцирующего источника. Данная концентрация находится между нижним и верхним пределами взрываемости. Можно сказать, что температура вспышки при наличии провоцирующего источника – это значение, которое связывает давление и концентрацию насыщенных паров, находящихся в пределах НКПР и ВКПР. Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени – минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени на любое расстояние от источника зажигания.

Температура вспышки для керосина от +40°С и выше. Пары керосинов различных марок могут быть взрывоопасны при температурах выше +50 °С и концентрационные пределы взрываемости в пределах 1,4  7,5 % от объема. Пары дизельного топлива опасны только при температурах выше +55 °С.

Температура вспышки для бензина –40 °С и концентрационные пределы взрываемости в пределах 2  6 % от объема. Таким образом, можно сделать общие заключения по фактам эмиссии паров приведѐнных углеводородов: бензины обладают высокой эмиссией паров, которые опасны при любых температурах, но концентрация их всегда выше верхнего концентрационного предела взрывоопасности. Керосин и дизельное топливо обладают низкой эмиссионной способностью и пары их практически безопасны при температурах окружающей среды, т.е. концентрация их всегда ниже нижнего концентрационного предела. Опасная ситуация может возникнуть при перевалке нефтепродуктов – увеличение статического электричества. Разряд статического электричества зависит от удельной плотности электрического заряда _m возникающего при перевалке нефтепродуктов.



где D – коэффицент диффузии, F – число Фарадея, ₀ – диэлектрическая постоянная и относительная диэлектрическая проницаемость, C₀ – C_s – концентрация ионов на в трубе и на стенке, R – радиус трубы, d – толщина диффузионного слоя, n – число переноса ионов,  – концентрация ионов,  – проводимость продукта.

При этом плотность электрического заряда убывает во времени по экспоненте, но часто этого бывает недостаточно и может возникать разряд статического электричества.

Необходимость контроля нефтепродуктов. Механизм электризации.

Одну из ключевых проблем хранения нефтепродуктов можно сформулировать следующим образом- электронизация возможна и в заземленных хранилищах, вследствие образования на стенках резервуаров изолирующих пленок, то для предотвращения взрывоопасного состояния необходимо следить за температурой среды, напряженностью электростатического поля и концентрацией паров. Одним из решений данной проблемы является оснащение емкости датчиками температуры, электростатического поля и газоанализаторами. В настоящее время ведутся разработки по созданию аппаратно-программных комплексов, позволяющих контролировать внутреннюю среду резервуаров хранения нефтепродуктов.

Основу работы комплекса составляют с аппаратной стороны датчики температуры, напряженности электростатического поля и газоанализаторы. В своей работе комплекс использует базы данных опасности паров нефтепродуктов от температуры, концентрационных пределов взрываемости. Данные с приборов передаются по сети на компьютер и затем обрабатываются модулем оценки взрывопожароопасности. При этом экспертная система учитывает возможные работы с данным хранилищем нефтепродуктов. Так, если в резервуаре хранится бензин и в пространстве концентрация паров выше НКПР и напряжение электростатического поля достаточное для пробоя, то необходимо проведение мероприятий по снижению электростатического поля. Поскольку при различных работах возможное попадание атмосферного воздуха может снизить концентрацию до НКПР и тем самым спровоцировать взрыв.

Электризация нефтепродуктов возникает в следующих технологических процессах:

• 
  при прохождении нефтепродуктов через различное технологическое оборудование;
  
• 
  при протекании нефтепродуктов по трубопроводам;
  
• 
  при загрузке нефтепродуктов в резервуары и хранилища.
  

В основном, причиной накопления зарядов в нефтепродуктах является их движение при транспортировке или при течении в трубопроводах. При хранении процесс наоборот, значительно замедляется.

Также, важным свойством углеводородных топлив является их проводимость. Несмотря на то, что сами по себе углеводородные топлива в нормальном состоянии имеют слабую электропроводимость, по мере накопления продуктов окисления в процессе хранения, проводимость нефтепродуктов возрастает, а значит, длительность хранения топлив и степень их окисления напрямую влияют на проводимость топлив, а, следовательно, на скорость и величину накопления электростатического заряда.

Список литературы.

1. Базуткин В.В. и др. Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения в электрических системах: учебник для вузов / В.В. Базуткин, В.П. Ларионов, Ю.С. Пинталь / Под общ. ред. В.П. Ларионова. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 464 с.

2. Бобровский С.А., Яковлев Е.И. Защита от статического электричества в нефтяной промышленности. – М., Недра, 1983. – 160 с.

3. Гогосов В.В., Никифирович Е.И., Толмачев В.В. Электризация слабопроводящей жидкости, текущей по металлической трубе // Магнитная гидродинамика. – 1979. – № 2. – С. 59-62.

4. Захарченко В.В. и др. Электризация жидкостей и ее предотвращение. – М.: Химия, 1975. – 128 с.

5. Субачевский В.Г. Влияние местных сужений трубопровода на электризацию топлив // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. – 1970. – № 12. – С. 18-21.

6. Электростатическая безопасность при заполнении резервуаров нефтепродуктами / Б.К. Максимов, А.А. Обух, А.В. Тихонов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 152 с.: ил. – ISBN 5-283-01008-2.

7. Максимов Б.К., Обух А.А. Статическое электричество в промышленности и защита от нeгo. – М.: Энерrия, 1978. – 80 с.: ил.