Устройство для предотвращения воспламенения и взрыва горючих газов

 

ПИСАНИЕ 96154Ь

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (6l) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 21,04.80 (2! ) 2909654/23-26 (5! ) М. Кл. (23) Приоритет — (32) 25.04.79 (31) 79/10442 (ЗЗ) Франция

A 62 С 35/02

В 01 J 3/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 2 3. 09 ° 82. Бюллетень №35

Дата опубликования описания 23.09. 82 (53) УДК 62.758. .364(088.8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Даниель Грассэ и Бернар Мартино (Франция) р

1 .(Иностранная фирма

"Сосьете Шимик де Шарбоннаж" (Франция) (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ

И ВЗРЫВА ГОРЮЧИХ ГАЗОВ Изобретение относится к. конструк- циям противопожарных устройств и может быть использовано для предотвращения воспламенения и взрыва горючих газов в случае их утечки из резер5 вуара высокого давления.

Известно устройство для предотвращения воспламенения и взрыва горючих газов в случае их утечки иэ резервуара высокого давления, содержащее

10 корпус, по крайней мере один соединительный патрубок, соединяющий его с резервуаром выкового давления, предохранительную мембрану, установленную между соединительным патруб15 ком и резервуаром, сосуд для абсорбирующей жидкости, вывод отработанной жидкости (11.

Недостатком известного устройства является то, что в нем имеет место только охлаждение газов разложения либо на стадии их удаления во внешнюю среду, либо на стадии их улавливания Таким образомт это ре- 25 шение не учитывает в достаточной степени переменный параметр процесса с момента открытия предохранительного устройства до конца выпуска газа. Однако этот параметр является критически важным. В известном устройстве продолжительность отвода гаэа обычно составляет 3-10 с, а время от момента открытия предохранительного устройства до момента, когда газ входит в охладительное устройство, составляет примерно 50100 мс. При этих обстоятельствах не удивительно, что известные ранее решения данной проблемы недостаточно эффективны, поскольку согласно наблюдениям наиболее часто продолжительность нестационарной фазы истечения потока, вызывающего эффект волны давления, меньше или равна 25 мс. На основании выявления природы и продолжительности первичного процесса, вызывающего воспламенение, являющегося результатом разложения этилена в установке полимеризации под высоким давлением, следует, что эффективность способа и устройства, обеспечивающих снижение опасности воспламенения, не зависит как ни от мощности применяемых устройств, так и ни от момента, в котором они используются.

Следует отметить, что способ улавливания продуктов разложения в известном устройстве является черезвычайно

961546 надежным, когда опасности воспламенения не исключаются на выходе из реактора или сепаратора.

Целью изобретения является интенсификация процесса и повышение пожаро- и взрывоопасности за счет 5 полноты контакта горючего газа с абсорбирующей жидкостью.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для предотвращения воспламенения и взрыва горючих газов в случае их утечки из резервуара высокого давления, содержащее корпус, по крайней мере один соединительный патрубок, соединяющий,его с резервуаром высокого давления, 15 предохранительную мембрану, установленную между соединительным патрубком и резервуаром, сосуд для абсорбирующей жидкости и трубопровод для вывода отработанной жидкости, снабжено патрубком вывода отходящих газов и дефлектором, установленным в торце соединительного патрубка, который выполнен перфорированным и помещен в паровую зону корпуса, установленного горизонтально и выполненного прямоугольным, причем патру.бок вывода отходящих газов закреплен на верхней части корпуса и соединяет паровую его зону с атмосферой, а объем корпуса в 2-100 раз больше объема резервуара высокого давления при его поперечном сечении, в 10010000 раз большем поперечного сечения соединительного патрубка.

На чертеже схематично изображено устройство с частичными разрезами, общий вид.

Устройство содержит сосуд 1 под высоким давлением (реактор или сепаратор), снабженный предохранительны- 40 ми дисками 2 и 3, отделяющими этот сепаратор от соединительных труб 4 и 5. Верхние секции 6 и 7 этих соединительных труб имеют сквозные щели, и над ними расположены соответственно диспергаторы-дефлекторы 8 и 9, имеющие форму обратного конуса.

Соединительные трубы 4 и 5 входят в горизонтальный коллектор 10 прямоугольной формы с нижней части. Нижняя часть коллектора 10 заполнена водой, верхние концы труб 4 и 5 возвышаются над уровнем поверхности воды. У днища коллектора предусматриваются также клапаны 11 "и 12 с целью отвода части воды к переливной трубе 13 в случае необходимости. У одного из концов коллектора 10 находится дымоход 14, через который содержимое сосуда под высоким давлением отводится во внешнюю среду. Кроме того, коллектор 10 снабжен уст- ройствами 15 и 16 для ввода воды.

Эти устройства 15 и 16 сообщаются посредством соединительных линий

17 и 18 с резервуарами 19 и 20 для 65 воды, которые, в свою очередь, оборудованы клапанами 21 и 22, через которые проходит вода от источников ее хранения (не пор<аэаны). Работа устройств 15 и 16 определяется открытием клапанов 23 и 24 пиротехнического типа, причем открытие этих клапанов, в свою очередь, определяется датчиком разрыва по меньшей мере одного из предохранительных дисков 2 или 3 посредством датчиков

25 и 26, расположенных непосредственно около этих дисков и связанных

c,êëàïàHàìè 23 и 24 системами управления (не показаны), Работа предлагаемого устройства включает фазу улавливания газов разложения в описанном сосуде, фаза улавливания должна осуществляться в условиях создания давления менее 50 бар, те лпературы ниже 450 С и концентрации кислорода менее 5%. Кроме того, эта фаза подразумевает условие поддержания в атмосфере инертного газа наибольшей части устройства отвода га зов, то желательно, чтобы давление инертного газа внутри этого устройства отвода составляло менее 1,5 бара.

Улавливание газов может осуществляться в комбинации с известными способами снижения опасностей.воспламенения и. взрыва, являющихся результатом разложения этилена под высоким давлением, .особенно в комбинации со способами, заключающимися в охлаждении газов разложения.

Сосуд под высоким давлением представляет собой либо реактор (давление примерно 300-3000 бар), в кото-. ром осуществляется полимеризация этилена, либо сепаратор (давление 100500 бар), в котором происходит разделение образующегося в результате реакции полимера и непрореагировавшего этилена, Этот сосуд под давлением обычно имеет цилиндрическую или трубчатую форму, и его боковая стенка снабжена по меньшей мере одним и обычно несколькими предохранительными устройствами. Коллектор устройства соединен с сосудом под высоким давлением с помощью соединительных труб в количестве, равном числу предохранительных устройств, Этот коллектор имеет преимущественно прямоугольную, цилиндрическую или близкую к цилиндрической форму и располагается предпочтительно по горизонтальной оси таким образом, чтоб среднее сечение в горизонтальной плоскости находилось на очень высоком уровне. Это сечение в 10010000 раз больше сечения взятых в совокупности предохранительных устройств. Соединительная труба, иду1 щая из сосуда под высоким давлением, входит в коллектор либо снизу, либо

96154б сверху коллектора. Коллектор может располагаться либо выше, либо ниже уровня расположения сосуда под высоким давлением.

Предлагаемое устройство может включать несколько дымоходов (вытяжных каналов газов ), связывающих коллектор с внешней средой. Однако, желательно, чтобы оно включало лишь один такой дымоход для того, чтобы исключить опасность. замедленного воспламенения газов, удаляемых из данного дымохода газами, удаляемыми из другого дымохода. Этот единственный дымоход располагается предпочтительно вертикально над коллектором. 15

Когда желательно, что имеет место наиболее часто, чтобы каждый находящийся под высоким давлением сосуд установки полимеризации (реактор или сепаратор ) был оснащен предлагаемым устройством, то дымоход системы отвода газов из реактора располагается над -концом коллектора данной системы, наиболее удаленном от сепаратора, над которым располагается дымоход этой системы.

По меньшей мере одна из соеди.нительных труб, проходящая между со судом под давлением и коллектором, снабжена у ее верхнего конца диспергирующим устройством для газа, которое (устройство) способно изменять направление .газов, выходящих из сосуда под давлением, и распределять равномерно эти газы в коллекторе. 35

Обычно каждая из соединительных труб располагается вертикально между сосудом под давлением и коллектором, за исключеиием, в случае необходимости, закругленной части, которая непо- 40 средственно граничит с сосудом под давлением, когда сам сосуд под давлением расположен вертикально. Вследствие этого газы разложения, выходя-. щие из верхнего конца соединительной трубы, при отсутствии нужного препятствия на их пути движутся перпендикулярно противоположной стенке коллектора, ударяясь о нее, и претерпевают ряд отражений от этой стенки под различными углами по мере их прохождения перед тем, как направляются-в дымоход. Для дополнения эффекта действия подавления волн давле.ния, идущих через отводимые газы, 55 которое уже осуществлялось с помощью устройства отвода газов, желательно таким образом изменять направление отводимых газов, как только они поступают в коллектор, чтобы они равномерно распределялись в коллекторе и проходили в горизонтальном или почти горизонтальном направлении. Это достигается довольно просто с помо:щью диспергатора-дефлегматора, уста- новленного у конца соединительной 45 трубы и имеющего, например, форму обратного конуса, связанного с соединительной трубой посредством ряда подпорок (как показано на чертеже) или же форму распыляющей помпы.

Коллектор устройства отвода газов в случае необходимости может быть заполнен частично инертной жидкостью, имеющей повышенную теплоту испарения, с целью охлаждения отводимых газов. цилиндрическая форма расположенного по горизонтали коллектора является благоприятной для эффективного охлаждения газов ввиду увеличенной поверхности контактирования между указанными газами и инертной жидкостью, имеющей повышенную теплоту испарения.

Под инертной жидкостью имеется в виду химическое соединение, не вступающее в химическую. реакцию с этиленом и газами разложения и находящееся в жидком состоянии при нормальных условиях работы коллектора (давление близкое к атмосферному, температура близкая к верхнему пределу температуры окружающей среды) ° Эта инертная жидкость, имеющая повышенную теплоту испарения, представляет собой предпочтительно воду, но не может представлять собой также галогенированный углерод. При таком способе осуществления предлагаемого устройства, когда коллектор частично заполнен инертной, жидкостью, и в случае, ког1да соедйнительная труба ввоцится в коллектор снизу, желательно, чтобы эта соединительная труба возвышалась .над уровнем инертной жидкости таким образом, чтобы зта инертная жидкость при отсутствии завихренности, вы.званной удалением газов разложения, не могла проникать в данную соеди:нительную трубу и достигать предохранительного устройства, вызывая опасность охрупчивания или закрытия этой соединительной трубы.

Коллектор устройства отвода газов в случае необходимости может включать, по меньшей мере одно устройство ввода инертной жидкости с повышенной теплотой испарения, работа которого определяется датчиком открытия предохранительного устройства. Под инертной жидкостью имеется в виду та же жидкость, определение которой было данс, и предпочтительно та же жидкость, которая частично заполняет коллектор. Когда коллектор включает по меньшей мере одно такое устройство ввода инертной жидкости, то это устройство располагается предпочтительно ло той же оси, что и соединительная труба и по той же оси, что и диспергатор газа, в случае его присутствия.

Функционирование данного устройства — ввода инертной жидкости приво961546 дит в результате к охлаждению отводимых газов разложения, и когда коллектор частично заполнен инертной жидкостью, то приводит к дополнительному охлаждению этих газов за счет присутствия этой инертной жид- 5 кости, Согласно изобретению коллектор может быть снабжен различными типами устройств ввода инертной жидкости, например устройством типа распыляющей помпы. IG

В случае, когда кроме снижения опасностей воспламенения и взрыва, являющихся результатом разложения этилена, желательно обеспечить улавливание газов разложения с полным устранением загрязнения атмосферы, устройство отвода газов, соответствующее изобретению, должно дополни- . тельно включать предохранительное устройство, отделяющее коллектор от каждого дымохода, и емкость для улавливания отводимых газов, сообщающуюся с коллектором с помощью соединительной трубы.

Эта емкость для улавливания газов должна иметв значительный объем, так чтобы она могла вмещать под давлением менее 50 бар все содержимое сосуда под высоким давлением, в котором происходит укаэанное разложение. Этот объем может быть больше объема коллектора, и даже может составлять несколько объемов коллектора. Емкость для улавливания, кроме соединительной трубы, может быть снабжена выпускной трубой, имеющей клапан, по которой извлеченные газы могут направляться к устройству сжигания.

И наконец, в случае, когда желательно в еще большей степени снизить 40 опасности воспламенения или взрыва, при поддержании в атмосфере инертного газа (т.е. практически свободного от газов, способных химически взаимодействовать с газами 45 разложения, такими как метан, водород, втилен) и в особенности свободного от кислорода в наибольшей части устройства отвода газов, соответстнующего изобретению, дымохоп (или каждый дымоход) данного устройства, с целью ограничения расхода газа, составляющего инертную атмосферу, может включать затвор, занимающий все сечение дымохода, например, устройство в форме шара или гаэонепроницаемую пленку (бордюш) иэ каучука, и заполненный газом под давлением, превышающем давление, создаваемое в коллекторе.

Формула изобретения

Устройство для предотвращения воспламенения и взрыва горючих газов в случае их утечки иэ резервуара высокого давления, содержащее корпус, по крайней мере один соединительный патрубок, соединяющий его с резервуаром высокого давления, предохранительную мембрану, установленную между соединительным патрубком и резервуаром высокого давления, сосуд для абсорбирующей жидкости и трубопровод для вывода отработанной жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса и повышения пожаро- и взрывобеэопасности за счет полноты контакта горючего газа с абсорбирующей жидкостью, оно снабжено патрубком вывода отходящих газов и дефлектором, установленным в торце соединительного патрубка, который выполнен перфорированным и помещен в паровую зону корпуса, установленного горизонтально и выполненного прямоугольным, причем патрубок вывода отходящих газов закреплен на верхней части корпуса и соединяет паровую его зону с атмосферой, а объем корпуса в 2-100 раз больше объема резервуара высокого давления при его поперечном сечении в 10010000 раэ большем поперечного сечения соединительного патрубка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции 9 2165018, кл., А 62 с 35/00, 1973.

961546

Составитель A.Òàðàñîâ

Техред Л. Пекарь Корректор A.ÃðèUåíêî

Редактор P.Öèöèêà

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7324/77 Тираж 452 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,; д. 4/5