Продолжить дальше

Бедный воздух – это газовая смесь с содержанием кислорода менее 20,95% (содержание кислорода в обычном воздухе для дыхания ). Бедный воздух производится из газовой смеси воздуха с азотом или чистого кислорода с азотом и используется в ряде производственных процессов, где покрытие продукта чистым азотом может быть опасным, нежелательным или более дорогим. В некоторых производственных процессах содержание кислорода необходимо для процесса реакции или во время хранения (например, производство синтетических смол, акриловых соединений, таких как акриловая кислота (CAAC) или бутилакрилат (BA)).

Определение

Бедный воздух — это искусственно полученный «воздух» с более низким содержанием кислорода. Нормальное содержание кислорода в воздухе, составляющее 20,95 об.%, снижается (обедняется) до более низкой пропорции (например, 8 об.%). Для этого смешивают газы: либо сжатый воздух с азотом , либо кислород с азотом.

Общий термин для обедненного воздуха — синтетический воздух, который может относиться к газовым смесям с более низким, но также и с более высоким содержанием кислорода . Синтетический воздух используется, например, в газоанализаторах в качестве нулевого газа. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} или рабочий газ для обнаружения оксидов азота . В крупномасштабных химических процессах газовая смесь используется в значительно больших количествах, что влияет на качество продукции.

Использование

Обедненный воздух часто требуется в процессах подачи растворителей в котлы и реакторы, например, при производстве синтетических смол во время полимеризации . [1] В этих процессах выделяется тепло и из продукта выходят горючие газы. Три необходимых фактора треугольника горения ( горючее вещество , кислород, энергия воспламенения ) совпадали бы в пространстве и во времени, если бы они производились при обычном воздухе для дыхания. Это может привести к взрыву или возгоранию с последующими серьезными авариями.

Если продукт представляет собой акриловую кислоту, то в противоположном направлении должен присутствовать кислород и следует избегать чистой инертной атмосферы: «Необходимо избегать перегрева акриловой кислоты, поскольку это может привести к взрывам». «Сообщалось о нескольких случаях использования акриловой кислоты, когда процедуры надлежащего обращения или хранения игнорировались». «Наложение акриловой кислоты на атмосферу чистого азота во время производственного процесса может привести к истощению кислорода» ^{[ 3 ]} и как следствие взрыв. Даже хранение приводит к химической реакции, требующей кислорода. «Во время хранения кислород расходуется медленно. Поэтому уровень растворенного кислорода следует периодически пополнять воздухом (или газообразной смесью кислорода и азота, «бедной воздушной смесью»)». ^{[ 3 ]} Таким образом, обедненный воздух, используемый для этой цели, должен поддерживаться в безопасном диапазоне содержания кислорода, чтобы предотвратить несчастные случаи и в то же время обеспечить возможность протекания реакции.

В связи с регулярным использованием во взрывоопасных зонах соблюдение требований по содержанию кислорода, указанных для обедненного воздуха, т.е. как для качества производственного процесса (желаемая химическая реакция), так и для вопросов безопасности (треугольник горения, перегрев), имеет важное значение. .

Обедненный воздух можно заливать в газовые баллоны (или связки в качестве накопителей) от производителей технических газов. ^{[ 4 ]} [2] . Когда требуются большие объемы, компании, как правило, используют собственные системы для производства обедненного воздуха, поскольку это более экономически эффективно. Системы для производства таких газовых смесей называются газовыми смесителями , или более конкретными установками для обедненного воздуха . Требования этих установок по очистке воздуха к количеству, качеству, безопасности и доступности оцениваются индивидуально и определяются конкретными потребностями и бюджетом компании.

Генерация обедненного воздуха

Качество, безопасность и доступность газа важны для этого процесса. ^{[ 5 ]} при создании бедного воздуха. Это значит подробно

Контроль заданной концентрации кислорода в обедненной газовоздушной смеси для производства продукции постоянного качества (качества)
Безопасное отключение при превышении или понижении заданной концентрации кислорода во избежание риска взрыва (безопасность)
Использование резервных решений или байпаса с чистым азотом или предварительно смешанным газом, обеспечивающее работоспособность производственной системы (доступность)

Качество

В качестве дополнительной меры контроля за правильным качеством газовой смеси можно использовать газоанализатор , непрерывно контролирующий концентрацию кислорода. Измеренное значение кислорода можно отобразить и передать в систему управления процессом более высокого уровня через онлайн-соединение. При превышении предельного значения может быть инициировано изменение качества газовой смеси (в случае автоматических систем динамического обеднения воздуха), а также отключение или переключение на возможно существующий байпас может быть инициировано .

Безопасность

Безопасное соблюдение определенной концентрации кислорода в обедненном воздухе влияет на безопасность поставляемой технологической установки. Функциональную безопасность можно дополнительно повысить с помощью анализа уровня полноты безопасности (анализ SIL). SIL или уровень безопасности — это уровень требований безопасности в соответствии со стандартом IEC 61508 / IEC 61511 . Используемая для этого система мониторинга (обычно состоящая из газоанализатора, устройства отключения и электромагнитного клапана продувочной линии) оценивается совместно с точки зрения ее надежности с помощью этого анализа SIL. Это еще больше снижает риск потенциальных неисправностей.

Доступность

Чтобы обеспечить доступность профессионально разработанной системы обедненной воздушной смеси, обычно принимаются как минимум следующие меры: ^{[ 6 ]}

Газовый фильтр на стороне входа газа, чтобы избежать нарушения работы арматуры из-за попадания частиц,
Контроль давления сжатого воздуха и азота до одинакового смешанного давления, так что применяется закон Авогадро об идеальном газе, т.е. плотность газов пропорциональна молярной массе при одинаковых давлении и температуре .
Соединение регуляторов постоянного давления на линиях подвода газа таким образом, чтобы в любой момент исключить недопустимое обогащение примесного газа. Дополнительная блокировка посредством анализа газа, благодаря чему резервная блокировка безопасности. создается
Измерение объемного расхода (с компенсацией по температуре и давлению),
Использование обратных газовых клапанов в каждой отдельной газопроводе для предотвращения декантации,
Обеспечение непрерывного или прерывистого потребления газовой смеси за счет конструктивных мер,
Обеспечение автономной работы установки даже в случае возможного сбоя в системе управления технологическим процессом более высокого уровня или связи с ней. ^{[ 7 ]}

См. также

Найтрокс – дыхательный газ, смесь азота и кислорода.
Смешение газов – Производство специальных газовых смесей по заданным параметрам.
Дыхательный газ - газ, используемый для дыхания человека.
Адсорбция при переменном давлении - метод разделения газов с использованием селективной адсорбции под давлением.
Мембранное газоразделение - технология разделения определенных газов из смесей.

Ссылки

^ «Синтетический воздух» . Проверено 19 февраля 2020 г.
^ «Воздух – поставка широкого спектра вариантов баллонов со сжатым и синтетическим воздухом для удовлетворения ваших разнообразных потребностей» . Проверено 19 февраля 2020 г.
^ Jump up to: ^а ^б EBAM – Европейская группа основных акриловых мономеров. «Безопасное обращение и хранение акриловой кислоты» (PDF) . Брошюра . Третье издание. Европейская ассоциация производителей основных акриловых мономеров (EBAM), которая является отраслевой группой Европейского совета химической промышленности (Cefic): 83.
^ «Синтетический воздух – промышленные газы Элленбарри» . Проверено 27 августа 2020 г.
^ Ханф, Александр (15 января 2017 г.). «Бережливые воздушные агрегаты» (PDF) . Проверено 19 февраля 2020 г.
^ Ханф, Александр. «Бережливые воздушные агрегаты» (PDF) . Проверено 19 февраля 2020 г.
^ «Безопасная подача обедненного воздуха для процессов смол» . www.coatings-group.com/ . Проверено 6 июля 2021 г.

[1] «Синтетический воздух» . Проверено 19 февраля 2020 г.

[2] «Воздух – поставка широкого спектра вариантов баллонов со сжатым и синтетическим воздухом для удовлетворения ваших разнообразных потребностей» . Проверено 19 февраля 2020 г.

[:0-3] Jump up to: ^а ^б EBAM – Европейская группа основных акриловых мономеров. «Безопасное обращение и хранение акриловой кислоты» (PDF) . Брошюра . Третье издание. Европейская ассоциация производителей основных акриловых мономеров (EBAM), которая является отраслевой группой Европейского совета химической промышленности (Cefic): 83.

[4] «Синтетический воздух – промышленные газы Элленбарри» . Проверено 27 августа 2020 г.

[5] Ханф, Александр (15 января 2017 г.). «Бережливые воздушные агрегаты» (PDF) . Проверено 19 февраля 2020 г.

[6] Ханф, Александр. «Бережливые воздушные агрегаты» (PDF) . Проверено 19 февраля 2020 г.

[7] «Безопасная подача обедненного воздуха для процессов смол» . www.coatings-group.com/ . Проверено 6 июля 2021 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]