Kategorie skladu karbidu vápníku

Už je to nějaký čas, co jsem zveřejnil příklady. V PM jsem dostal několik otázek o tom, jak určit kategorii nebezpečí požáru ve skladu karbidu vápníku. Z pochopitelných důvodů nemohu okamžitě uspokojit všechny požadavky čtenářů, a tak píšu, jak jen to jde.

Kategorie skladu karbidu vápníku musí být stanovena podle SP 12.13130, aby bylo možné výpočtem ověřit, že patří do kategorie A pro nebezpečí výbuchu a požáru a dále do nižších kategorií nebezpečí požáru.

Zdálo by se, že vše je extrémně jednoduché – stačí to vzít a vypočítat, protože v příručkách o výpočtu kategorií a na internetu, včetně zde, je mnoho příkladů. Faktem ale je, že soubor pravidel pro kategorizaci prostor neobsahuje ty výpočtové metody, kterými by bylo možné určit kategorii skladu karbidu vápníku na základě nebezpečí výbuchu a požáru. To je způsobeno především vlastnostmi karbidu vápníku.

Nejprve se podívejme na vlastnosti karbidu vápníku, které přímo ovlivňují kategorii požárního nebezpečí prostor, kde je karbid vápníku skladován. V této fázi nás čeká několik překvapení.

Baratovova referenční kniha neuvádí nic o hořlavosti karbidu vápníku, skromně uvádí, že karbid vápníku je šedá pevná látka. Korolčenkova referenční kniha nečekaně uvádí, že karbid vápníku je nehořlavá látka.

Pokud se podíváte do chemického bezpečnostního listu, známého také jako materiálový bezpečnostní list, v části Protipožární opatření je uvedeno, že karbid vápníku je hořlavá látka. Rusko má samozřejmě svá vlastní kritéria pro klasifikaci látek jako hořlavé, ale stále si myslím, že k nim nepatří.

Pokud zapátráte v chemické literatuře, můžete najít rovnici pro spalovací reakci karbidu vápníku, která nás nakonec přesvědčí o jednom: karbid vápníku je hořlavá látka.

Hlavní nebezpečí požáru karbidu vápníku spočívá v jeho schopnosti reagovat s vodou a uvolňovat hořlavý plyn – acetylen. Karbid vápníku zároveň absorbuje vodu ze vzduchu a v důsledku hydrolytické reakce se zahřívá.

Kategorie požárního nebezpečí skladu karbidu vápníku, jak je předepsána regulačním dokumentem o kategorizaci, bude stanovena postupně, od kategorie A pro nebezpečí výbuchu po D pro nebezpečí požáru.

Je třeba poznamenat, že prostory skladu karbidu vápníku, na základě klasifikačních charakteristik kategorií prostor pro nebezpečí výbuchu a požáru, budou patřit buď do kategorie A, nebo do kategorie B1-B4. Jinými slovy, sklad karbidu vápníku nebude klasifikován jako kategorie B pro nebezpečí výbuchu nebo kategorie D nebo D pro nebezpečí požáru.

Vraťme se k tomu, o čem jsme mluvili na začátku tohoto článku. Pro stanovení kategorie A pro nebezpečí výbuchu a požáru v případě stanovení kategorie skladu karbidu vápníku neexistují žádné výpočtové metody. Proto je potřeba jít trochu jinou cestou a něco vymyslet. Myslím, že je již jasné, že za nouzovou situaci je třeba považovat situaci, kdy karbid vápníku reaguje s vodou za uvolňování acetylenu.

Karbid vápníku je skladován v souladu s GOST 1460-81 a lze zdůraznit následující důležitá ustanovení:

— do objektu skladu s karbidem vápníku je zakázáno zavádět vodovod, kanalizaci, jakož i ohřev vody a páry;

— otevřené nebo poškozené sudy není dovoleno skladovat ve skladech. Ve skladech není povoleno hromadění karbidového prachu;

— karbid vápníku je balen v ocelových sudech všech typů hermeticky uzavřených konstrukcí o objemu 100 dm3 nebo v sudech jiného typu, které nejsou horší než technické požadavky GOST 5044, nebo ve speciálních hermeticky uzavřených nádobách;

— sudy s karbidem vápníku jsou skladovány na otevřených prostranstvích pod přístřeškem nebo v ohnivzdorných, dobře větraných skladech, které vylučují vlhkost, ve svislé poloze, maximálně ve třech patrech;

— společné skladování s jinými látkami a materiály není povoleno.

Sklady karbidu vápníku jsou navíc navrženy a konstruovány tak, že úroveň podlahy skladu je vyšší než úroveň terénu. Sudy s karbidem vápníku jsou umístěny ve výšce nad úrovní podlahy skladu.

Na základě výše uvedeného lze v tomto případě uvažovat pouze o jedné havarijní situaci spojené s pádem a odtlakováním sudu s karbidem vápníku. To se může stát během procesu vykládání nebo nakládání. Přitom se předpokládá, že se probudí na podlaze pokoje.

V takovém nouzovém scénáři bude karbid vápníku reagovat s vodou, přesněji s vodní párou obsaženou ve vzduchu v místnosti.

Je důležité si uvědomit, že při výpočtu kategorie nebezpečí požáru a výbuchu se bere v úvahu pouze nouzové větrání, které splňuje řadu požadavků.

Zbývá jen jedna maličkost: určit intenzitu proudění acetylenu do objemu místnosti. A zde standardní metody výpočtu SP 12.13130 ​​již nefungují. Hovoříme přece o rychlosti chemické reakce, která je dána celým komplexem faktorů: složením karbidu vápníku z konkrétní šarže, podmínkami prostředí ovlivňujícími difúzi vodní páry na povrch karbidu vápníku a přes výsledná vrstva hydroxidu vápenatého.

Obecně lze poznamenat, že rychlost uvolňování acetylenu z karbidu vápníku není vypočítaná hodnota. Lze jej více či méně přesně odhadnout pomocí matematického modelování. Rychlost uvolňování acetylenu z karbidu vápníku při jeho reakci v přímém kontaktu s vodou v generátoru je referenční hodnotou a podle různých zdrojů se pohybuje v rozmezí 230-300 l/kg.

V souladu s SP 12.13130 ​​by předpokládaná doba nehody neměla být delší než 3600 s. Rychlost uvolňování acetylenu z karbidu vápníku je však z již uvedených důvodů neznámá. V tomto ohledu můžete jednat podle jednoho z principů souboru pravidel: pokud není možné něco určit výpočtem, je přijata nejhorší varianta, při které se uvolní největší množství látek nebezpečných pro výbuch. Bohužel při absenci experimentálních dat vidím tento přístup, byť hrubý, ale ne v rozporu s požadavky souboru pravidel pro kategorizaci.

Podívejme se na příklad výpočtu kategorie skladu karbidu vápníku na základě nebezpečí požáru a výbuchu.

Sklad karbidu vápníku o ploše 40 m4. a výška 39 m Předpokládaná návrhová teplota je 312°C (80 K), relativní vlhkost – 80 %. Předpokládá se, že volný objem je XNUMX % objemu místnosti. Jako nouzovou situaci zvažte scénář, ve kterém sud obsahující karbid vápníku spadne a sníží se tlak, což způsobí, že se část jeho obsahu rozpadne. Karbid vápníku vstupuje do chemické reakce s vodou obsaženou ve vzduchu v místnosti, uvolňuje se acetylén a hromadí se v místnosti. Chcete-li určit hmotnost acetylenu uvolněného v důsledku reakce, musíte si zapsat reakční rovnici a provést výpočet pomocí podílu.

Takže reakční rovnice pro hydrolýzu karbidu vápníku je následující:

Podle referenčních údajů je tlak nasycených par vody při teplotě 39 °C 7 kPa.

Tlak nenasycené vodní páry bude:

Hmotnost vodní páry obsažená v objemu skladu karbidu vápníku bude podle Clapeyron-Mendelejevovy rovnice:

Hmotnost acetylenu vypočítáme pomocí reakční rovnice pomocí podílů. Hmotnost acetylenu bude:

18 – molekulová hmotnost vody, 26 – molekulová hmotnost acetylenu, 2 – počet molekul vody v rovnici pro hydrolytickou reakci karbidu vápníku.

Hustota acetylenu při projektované teplotě bude:

Průměrná koncentrace acetylenu v místnosti (% (obj.)) bude:

Stechiometrický koeficient kyslíku ve spalovací reakci acetylenu je:

Stechiometrická koncentrace acetylenu bude (% obj.):

Přetlak při výbuchu acetylenu bude:

Protože přetlak výbuchu přesahuje 5 kPa, patří místnost do kategorie A z hlediska nebezpečí výbuchu a požáru.

Je snadné ověřit, že v každém případě, s výjimkou místností s velmi velkým objemem, bude sklad karbidu vápníku zařazen do kategorie A z hlediska nebezpečí výbuchu a požáru.

Stejná kategorie byla dříve přiřazena skladům karbidu vápníku bez výpočtů podle resortních seznamů, které již z hlediska stanovení kategorizace neplatí.

Mám v podstatě všechno. Děkuji za pozornost a nezapomeňte se přihlásit k odběru novinek na blogu!

PS Vážení čtenáři, očekávám od vás objektivní kritiku. Možná má někdo vlastní možnosti pro určení kategorie skladu karbidu vápníku a precedenty pro provádění státní zkoušky na nich? Budu rád, když se podělíte.